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。在實驗中午夜福利视频网站使用了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。