A《数字信号光纤通信技术》课件.pptVIP

数字信号光纤通信技术 辽宁科技大学 理学院 王艳东 引 言 光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光导纤维由前香港中文大学校长高锟发明。 引 言 多股光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大，一条通路可同时容纳十亿人通话。可以同时传送千套电视节目，供自由选看。光导纤维内窥镜可导入心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用，并可用作光敏法治癌。 光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽和颜色等。在能量传输和信息传输方面也获得广泛的应用。 高分子光导纤维开发之初，仅用于汽车照明灯的控制和装饰。现在主要用于医学、装饰、汽车、船舶等方面，以显示元件为主。在通信和图像传输方面，高分子光导纤维的应用日益增多，工业上用于光导向器、显示盘、标识、开关类照明调节、光学传感器等，同时也用在装饰显示、广告显示。 实验目的 1、了解光纤的工作原理及分类等相关知识； 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、了解数字信号光纤通信技术的基本原理； 4、掌握数字信号光纤通信技术实验系统的检测及调试技术； 实验原理 1、光导纤维的结构及传光原理 2、数字信号光纤通信的基本原理 3、实验系统的硬件结构及工作原理 4、半导体发光二极管结构、工作原理、特性 5、半导体光电二极管的结构、工作原理及特性 1、光导纤维的结构及传光原理 光纤依据光的全反射原理进行工作的，因此纤芯的折射率较包层折射率大 。 光纤按其模式性质通常可以分成两大类： ①单模光纤：纤芯直径只有5－10μm，在一定的条件下，只允许一种电磁场形态的光波在纤芯内传播。单模光纤一般用于远距离通讯，芯径为9um，单模光纤上传输距离分别达到10公里、20公里、70公里、120公里。 ②多模光纤：纤芯直径为50μm或62.5μm，允许多种电磁场形态的光波传播。由于发光器件比较便宜以及施工简易的特性，广泛用于短距离的通讯上。 1、光导纤维的结构及传光原理 2、数字信号光纤通信的基本原理 3、实验系统的硬件结构及工作原理 （一）实验系统的硬件结构 1）、光 端 机 实现数字信号电光/光电转换、再生调节和时钟提取; 2）、电 端 机 实现模拟信号的模数/数模转换、数字信号的并串/串并转换和编码、解码。 3）、光纤信道 多模光纤，长度60m左右，出头为标准ST插头。 3、实验系统的硬件结构及工作原理 （二）数字信号的发送和电光转换、数字信号的光电转换及再生调节 4、半导体发光二极管结构、工作原理、特性 5、半导体光电二极管的结构、工作原理及特性 实验装置 1、光 端 机 2、电 端 机 3、光纤信道 实验步骤 1、LED-传输光纤组件电光特性的测量： （1）把发光二极管LED、光纤信道和光电二极管SPD接至光端机前面板的“LED插孔”和“SPD插孔”，光端机前面板的SPD切换开关K1拨至左侧，观测并记录光端机前面板光功率计的示值。以此示值作为光功率计的零点．调整光电探头的位置；[LED给出一定的电流，旋转光探头使光功率计示数最大，以后保持光探头的位置不变。] （2）用导线连接“调制输入”和“GND”插孔，反时钟方向调节W1，使光端机前面板的毫安表为一最小整数值，然后顺时钟方向调节W1，使毫安表读数慢慢增加，每增加5mA读取一次光功率计的示值，直到毫安表示值为50mA止。 根据实验读数，以毫安表读数为横坐标、光功率计读数（扣除零点后）为纵坐标,绘制LED的电光特性； （3）作出PLED－ILED曲线； （4）分析LED的电光特性； 实验步骤 2、ASCII字符代码的光纤传输实验： 实验步骤 3、传输模拟信号时的模数、数模转换实验： 实验步骤 4、整理实验台； 数据记录 数据处理 1、作出PLED－ILED曲线（作图要用坐标纸）； 2、简述ASCII码及语音数字传输过程； 3、查阅资料说明单模光纤与多模光纤的区别； 提示 交报告时间： 科代表下周星期一或星期二交到B203闵老师处。 * * 光纤按其按折射率分布情况分通常可以分成阶跃和渐变两种。 调节：图中W1或W2，使LED的工作电流与SPD无光照射时BG2饱和深度之间适当的配匹，既使在被传输的数据码中1码元和0码元随机组合的情况下，也能使接收端所接收到的数字信号在码元结构和码元宽度方面与发送的数字信号一致。 表1 LED电光特性测量数据 PLED/μW 0 5.0