光調製與接收
一、實驗目的
1. 了解光纖的基本性質和光通信係統的主要構成;
2. 了解光纖通信中的光收發原理;
3. 掌握電光變換原理;
4. 了解檢測器的光電變換原理。
二、實驗設備
1. THKGT-2型多媒體光纖通信傳輸實驗儀一台;
2. 20MHz示波器一台;
3. 一號導線一根;
4. 一字螺絲刀一把。
三、實驗原理
1.光纖通信是以光為載波、以光纖作為傳輸介質的一種信息傳輸方式。現在,光纖通信正在並將越來越成為重要的通信手段。圖2-1是一個光纖通信係統的簡單組成示意圖。
圖2-1 光纖通信係統組成示意圖
基本的光纖通信係統工作原理如圖2-2所示,它包括發射機、接收機和一根光纖傳輸線。發射機把待傳輸的電信號轉換為光信號,接收機把光信號轉換為原來的電信號,光纖傳輸線把發射機發出的光傳送到接收機。
圖2-2 基本光纖係統
2. 光傳送包括光發送和光接受兩部分。激光器采用agilent公司的光收發器件HFBR—1414T和HFBR-2416T。其中HFBR-1414T為光發射器,HFBR-2416T為光接收器.。光纖采用62.5/125μm的玻璃光纖。
光纖有三個低耗傳輸窗口,在圖2-3中標出了這三個常用的低耗傳輸窗口。其中,850nm附近的窗口為最早使用的,1330nm和1550nm為現在常用的波長。在實驗中蜜桃在线免费观看使用了850nm這個窗。
圖2-3 光纖的三個低損耗窗口
3.光發送模塊
HFBR—1414T,是一種GaA1As激光器,自帶驅動電路,工作波長820nm,
⑴ 工作參數
HFBR-1414T為高性能的半導體通信光源,其具體參數如表2-1所示。
表2-1
參數 |
符號 |
最小值 |
典型值 |
值 |
單位 |
測試條件 |
正向電壓 |
VF |
1.48 |
1.70 |
2.09 |
V |
IF=60mA dc |
|
1.84 |
|
|
IF=100mA dc |
正向電壓溫度係數 |
△VF/△T |
|
-0.22 |
|
mV/℃ |
IF=60mA dc |
|
-0.18 |
|
|
IF=100mA dc |
反向輸入電壓 |
VBR |
1.8 |
3.8 |
|
V |
IF=100μA dc |
中心波長 |
λp |
792 |
820 |
865 |
nm |
|
結電容 |
CT |
|
55 |
|
pf |
V=0,f=1MHz |
光功率
溫度係數 |
△PT/△T |
|
-0.006 |
|
dB/℃ |
I=60mA dc |
|
-0.010 |
|
|
I=100mA dc |
熱阻 |
θJA |
|
260 |
|
℃/W |
|
⑵ 內部電路
HFBR-1414T的內部電路如圖2-4所示。
圖2-4 HFBR-1414T的內部電路圖
⑶ 模塊的幾何尺寸及管腳分布
模塊的幾何尺寸及管腳分布如圖2-5所示。
圖2-5 HFBR-1414T的幾何尺寸及管腳分布圖
4.光檢測模塊
HFBR—2416T為光接收器。它包括一個PIN管和一個放大器。它接收光纖傳來的光信號並把它轉換為模擬的電信號送出去。
⑴ 工作參數
HFBR-2416為高性能的光檢測模塊,其輸出為微弱的模擬信號,必須進行低噪聲放大,才能送到後續電路進行處理。其具體參數見表2-2所示。
表2-2
參數 |
符號 |
最小值 |
典型值 |
值 |
單位 |
測試條件 |
響應度 |
RP |
5.3 |
7 |
9.6 |
mV/μW |
λp=820nm,50MHz |
4.5 |
|
11.5 |
mV/μW |
λp=820nm,50MHz |
均方輸出
噪聲電壓 |
VNO |
|
0.40 |
0.59 |
mV |
濾波帶寬,75MHz
PR=0μW |
|
0.70 |
mV |
無濾波PR=0μW |
輸入噪聲功率
(RMS) |
PN |
|
-43.0 |
-41.4 |
dBm |
濾波帶寬75MHz |
|
0.050 |
0.065 |
μW |
參數 |
符號 |
最小值 |
典型值 |
值 |
單位 |
測試條件 |
峰值輸入
光功率 |
PR |
|
|
-7.6 |
dBm pk |
TA=25℃ |
|
|
175 |
μW pk |
|
|
-8.2 |
dBm pk |
|
|
|
150 |
μW pk |
輸出阻抗 |
Zo |
|
30 |
|
Ω |
測試頻率=50MHz |
直流電壓輸出 |
Vodc |
-4.2 |
-3.1 |
-2.4 |
V |
PR=0μW |
工作電流 |
IEE |
|
9 |
15 |
mA |
RLOAD=510Ω |
等效N.A. |
NA |
|
0.35 |
|
|
|
有效直徑 |
D |
|
324 |
|
μm |
|
⑵ 內部電路
光收端機模塊HFBR-2416的內部電路如圖2-6所示。
圖2-6 光收端機HFBR-2416的內部電路圖
⑶ 模塊的幾何尺寸及管腳分布
模塊的幾何尺寸及管腳分布如圖2-7所示。
圖2-7 光收端機HFBR-2416的幾何尺寸及管腳分布圖
四、實驗內容與步驟
1. 實驗箱上電;
2. 模擬信號發生模塊的K41撥到SIN端,用示波器CH1通道觀察正弦波輸出端SIN_TRAN的波形,調節正弦波的輸出幅度和頻率,使輸出正弦波幅度為1Vp-p,頻率為1KHz;
3. 用一號導線連接SIN_TRAN與光發送模塊的INPUT輸入端,調節輸入幅度調節電位器RW1和偏置電流調節電位器RW2,並用一字螺絲刀調節RW3、RW4電位器,用示波器CH2通道觀察OUTPUT1、 OUTPUT4輸出端波形;
4. 用雙蹤示波器觀察SIN_TRAN和OUTPUT4的正弦波的光纖傳輸,調節正弦波的輸出幅度和頻率,觀察波形的變化情況;
5. 實驗完畢,關閉所有電源,拆除所有實驗連接線,整理實驗箱。
五、實驗報告
1. 整理實驗記錄,畫出相應的信號波形。
2. 分析電路的工作原理,說明其工作過程。