光调制与接收
光调制与接收
一、实验目的
1． 了解光纤的基本性质和光通信系统的主要构成；2． 了解光纤通信中的光收发原理；
3． 掌握电光变换原理；
4． 了解检测器的光电变换原理。
二、实验设备
1． THKGT-2型多媒体光纤通信传输实验仪一台；2． 20MHz示波器一台；
3． 一号导线一根；
4． 一字螺丝刀一把。
三、实验原理
1．光纤通信是以光为载波、以光纤作为传输介质的一种信息传输方式。现在，光纤通信正在并将越来越成为重要的通信手段。图2-1是一个光纤通信系统的简单组成示意图。
图2-1 光纤通信系统组成示意图
基本的光纤通信系统工作原理如图2-2所示，它包括发射机、接收机和一根光纤传输线。发射机把待传输的电信号转换为光信号，接收机把光信号转换为原来的电信号，光纤传输线把发射机发出的光传送到接收机。
图2-2 基本光纤系统
2. 光传送包括光发送和光接受两部分。激光器采用agilent公司的光收发器件HFBR—1414T和HFBR-2416T。其中HFBR-1414T为光发射器,HFBR-2416T为光接收器.。光纤采用62.5/125μm的玻璃光纤。
光纤有三个低耗传输窗口，在图2-3中标出了这三个常用的低耗传输窗口。其中，850nm附近的窗口为最早使用的，1330nm和1550nm为现在常用的波长。在实验中我们使用了850nm这个窗。
图2-3 光纤的三个低损耗窗口
3．光发送模块
HFBR—1414T，是一种GaA1As激光器，自带驱动电路，工作波长820nm，
⑴ 工作参数
HFBR-1414T为高性能的半导体通信光源，其具体参数如表2-1所示。
表2-1
| 参数 | 符号 | 最小值 | 典型值 | 值 | 单位 | 测试条件 |
| 正向电压 | VF | 1.48 | 1.70 | 2.09 | V | IF=60mA dc |
| 1.84 | IF=100mA dc | |||||
| 正向电压温度系数 | △VF/△T | -0.22 | mV/℃ | IF=60mA dc | ||
| -0.18 | IF=100mA dc | |||||
| 反向输入电压 | VBR | 1.8 | 3.8 | V | IF=100μA dc | |
| 中心波长 | λp | 792 | 820 | 865 | nm | |
| 结电容 | CT | 55 | pf | V=0,f=1MHz | ||
|
光功率 温度系数 |
△PT/△T | -0.006 | dB/℃ | I=60mA dc | ||
| -0.010 | I=100mA dc | |||||
| 热阻 | θJA | 260 | ℃/W |
HFBR-1414T的内部电路如图2-4所示。
图2-4 HFBR-1414T的内部电路图
⑶ 模块的几何尺寸及管脚分布
模块的几何尺寸及管脚分布如图2-5所示。
图2-5 HFBR-1414T的几何尺寸及管脚分布图
4．光检测模块
HFBR—2416T为光接收器。它包括一个PIN管和一个放大器。它接收光纤传来的光信号并把它转换为模拟的电信号送出去。
⑴ 工作参数
HFBR-2416为高性能的光检测模块，其输出为微弱的模拟信号，必须进行低噪声放大，才能送到后续电路进行处理。其具体参数见表2-2所示。
表2-2
| 参数 | 符号 | 最小值 | 典型值 | 值 | 单位 | 测试条件 |
| 响应度 | RP | 5.3 | 7 | 9.6 | mV/μW | λp=820nm,50MHz |
| 4.5 | 11.5 | mV/μW | λp=820nm,50MHz | |||
|
均方输出 噪声电压 |
VNO | 0.40 | 0.59 | mV |
滤波带宽，75MHz PR=0μW |
|
| 0.70 | mV | 无滤波PR=0μW | ||||
|
输入噪声功率 (RMS) |
PN | -43.0 | -41.4 | dBm | 滤波带宽75MHz | |
| 0.050 | 0.065 | μW | ||||
| 参数 | 符号 | 最小值 | 典型值 | 值 | 单位 | 测试条件 |
|
峰值输入 光功率 |
PR | -7.6 | dBm pk | TA=25℃ | ||
| 175 | μW pk | |||||
| -8.2 | dBm pk | |||||
| 150 | μW pk | |||||
| 输出阻抗 | Zo | 30 | Ω | 测试频率=50MHz | ||
| 直流电压输出 | Vodc | -4.2 | -3.1 | -2.4 | V | PR=0μW |
| 工作电流 | IEE | 9 | 15 | mA | RLOAD=510Ω | |
| 等效N.A. | NA | 0.35 | ||||
| 有效直径 | D | 324 | μm |
光收端机模块HFBR-2416的内部电路如图2-6所示。
图2-6 光收端机HFBR-2416的内部电路图
⑶ 模块的几何尺寸及管脚分布
模块的几何尺寸及管脚分布如图2-7所示。
图2-7 光收端机HFBR-2416的几何尺寸及管脚分布图
四、实验内容与步骤
1． 实验箱上电；2． 模拟信号发生模块的K41拨到SIN端，用示波器CH1通道观察正弦波输出端SIN_TRAN的波形，调节正弦波的输出幅度和频率，使输出正弦波幅度为1Vp-p，频率为1KHz；
3． 用一号导线连接SIN_TRAN与光发送模块的INPUT输入端，调节输入幅度调节电位器RW1和偏置电流调节电位器RW2，并用一字螺丝刀调节RW3、RW4电位器，用示波器CH2通道观察OUTPUT1、 OUTPUT4输出端波形；
4． 用双踪示波器观察SIN_TRAN和OUTPUT4的正弦波的光纤传输，调节正弦波的输出幅度和频率，观察波形的变化情况；
5． 实验完毕，关闭所有电源，拆除所有实验连接线，整理实验箱。
五、实验报告
1． 整理实验记录，画出相应的信号波形。2． 分析电路的工作原理，说明其工作过程。
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