大学物理实验探究性报告(论文)音频信号光纤传输试验资料.doc

音频信号光纤传输试验 （北京邮电大学，北京市，100876） 摘 要： 随着光纤通信技术的发展，一个以微电子技术、激光技术、计算机技术和现代通信技术为基础的超高速宽带信息网正在改变人们的生活。光纤通信以其诸多优点将成为现代通信的主流，未来信息社会的一项基础技术和主要手段。本文旨在使读者了解光纤通信的基本工作原理，熟悉半导体电光-光电元件的基本性能和主要特性的测试方法。 关键词：光纤通信;光电二极管SPD;信号放大 中图分类号：[TN913.7] 文献标识码：A Optical fiber transmission of audio signal (Beijing University of PostTelecommunication, Beijing, 100876, China) Abstract：With the development of optical fiber communication technology, a microelectronic technology, laser technology, computer technology and modern communication technology-based ultra-high-speed broadband information network is changing peoples lives. Optical fiber communication with its many advantages will become the mainstream of modern communication, the future of the information society and the main means of an underlying technology. This article aims to enable readers to understand the basic working principle of optical fiber communication, familiar with semiconductor electro-optic - Optoelectronics basic properties and main characteristics of the test methods. Keywords: Optical Fiber Communication; Photodiode; Signal amplification 光导纤维是近40年发展起来的一项新兴技术，是现代光信息技术的重要组成部分。光纤的用途多种多样，最重要的便是光纤通信。光纤通信是1996年由美籍华人高鲲博士根据介质波导理论提出的。发展至今，光纤通信在人们的生活中已经有了不可替代的作用和重要的地位。本文主要涉及音频信号的光纤传输。通过本文读者可以粗略了解音频信号光纤传输系统的结构，熟悉半导体电光、光电器件的基本性能并且掌握其主要特性的测试方法，以及音频信号光纤传输系统的调试技能。 [实验目的] 1.了解音频信号光纤传输系统的结构 2.熟悉半导体电光/光电器件的基本性能及主要特性的测试方法 3.了解音频信号光纤传输系统的调试技能 [实验原理] 1.音频信号光纤传输系统 给出了一个音频信号直接光强调制光纤传输系统的结构原理图，它主要包括由LED及其调制、驱动电路组成的光信号发送器、传输光纤和由光电转换、I—V变换及功放电路组成的光信号接收器的三个部分。 本实验采用中心波长0.85μm附近的GaAs半导体发光二极管（LED）作光源、峰值响应波长为0.8~0.9μm的硅光二极管（SPD）作光电检测元件。由于光导纤维对光信号具有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放电路的幅频特性。 2.半导体发光二极管工作原理 光纤通讯系统中，对光源器件在发光波长、电光效率、工作寿命、光谱宽度和调制性能等许多方面均有特殊要求。所以不是随便哪种光源器件都能胜任光纤通讯任务，目前在以上各个方面都能较好满足要求的光源器件主要有半导体发光二极管（LED）、半导体激光二极管（LD），本实验采用LED作光源器件。 光纤传输系统中常用的半导体发光二极管是一个如图所示的N-P-P三层结构的半导体器件，中间层通常是由GaAs（砷化镓）p型半导体材料组成，称有源层，其带隙宽度较窄，两侧分别由GaAlAs的N型和P型半导体材料组成，与有源层相比，它们都具有较宽的带隙。具有不同带隙宽度的两种半导体单晶之间的结构称为异结。在图（4）中，有源层与左侧的N层之间形成的是p-N异质结，而与右侧P层之间形成的是p-P异