[2018年最新整理]光纤通信实验指导书(含原理)

实验1 电光、光电转换传输实验

一、实验目的

1.了解本实验系统的基本组成结构；

2.初步了解完整光通信的基本组成结构；

3.掌握光通信的通信原理。

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱

2.20M双踪示波器

3.FC-FC单模尾纤 1根

4.信号连接线 2根

三、基本原理

本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。实验系统基本组成结构(光通信)如下图所示：

图1.2.1 实验系统基本组成结构

在本实验系统中，电发射部分可以是M序列，可以是各种线路编码(CMI、5B6B、5B1P等)，也可以是语音编码信号或者视频信号等，光信道可以是1550nmLD+单模光纤组成，可以是1310nm激光/探测器组成，也可以是850nmLED+多模光纤(选配)组成。本实验系统中提供的1550nmLD光端机是一体化结构，光端机包括光发射端机TX(集成了调制电路、自动功率控制电路、激光管、自动温度控制等)，光接收端机RX(集成了光检测器、放大器、均衡和再生电路)。其数字电信号的输入输出口，都由铜铆孔开放出来，可自行连接。一体化数字光端机的结构示意图如下：

图1.2.2 一体化数字光端机结构示意图

四、实验步骤

1. 关闭系统电源，将光跳线分别连接TX1550、RX1550两法兰接口(选择工作波长为1550nm的光信道)，注意收集好器件的防尘帽。

2. 打开系统电源，液晶菜单选择“码型变换实验—CMI码PN”。确认，即在P101铆孔输出32KHZ的15位m序列。

3. 示波器测试P101铆孔波形，确认有相应的波形输出。

4. 用信号连接线连接P101、P203两铆孔，示波器A通道测试TX1550测试点，确认有相应的波形输出，调节W205即改变送入光发端机信号(TX1550)幅度，最大不超过5V。即将m序列电信号送入1550nm光发端机，并转换成光信号从TX1550法兰接口输出。

5.示波器B通道测试光收端机输出电信号的P204试点，看是否有与TX1550测试点一样或类似的信号波形。

6.按“返回”键，选择“码型变换实验—CMI码设置”并确认。改变SW101拨码器设置(往上为1，往下为0)，以同样的方法测试，验证P204和TX1550测试点波形是否跟着变化。

7.轻轻拧下TX1550或RX1550法兰接口的光跳线，观测P204测试点的示波器B通道是否还有信号波形？重新接好，此时是否出现信号波形。

8.以上实验都是在同一台实验箱上自环测试，如果要求两实验箱间进行双工通信，如何设计连接关系，设计出实验方案，并进行实验。

9.关闭系统电源，拆除各光器件并套好防尘帽。

注：本实验也可选择工作波长为1310nm和扩展模块的光信道。

五、实验结果

1.画出实验过程中测试波形，标上必要的实验说明。

2.结合实验步骤，叙述光通信的信号变换、传输过程。

3.画出两实验箱间进行双工通信的连接示意图，标上必要的实验说明。

实验2 CMI编译码原理及光传输实验

一、实验目的

1.掌握CMI编译码规则。

2.了解CMI编译码的性能。

3.了解光纤通信中CMI的选码原则。

二、实验仪器

1.光纤通信实验箱

2.20M双踪示波器

3.FC-FC单模光跳线

4.信号连接线 2根

三、基本原理

本实验系统主要由两大部分组成：电端机部分、光信道部分。电端机又分为电信号发射和电信号接收两子部分，光信道又可分为光发射端机、光纤、光接收端机三个子部分。在本实验中，涉及的电发射部分有两个功能模块： 8位的自编数据功能和CMI线路编码功能。涉及的电接收部分就是时钟提取和再生功能、相应的CMI线路译码功能。CMI码光纤通信基本组成结构如下图所示：

图6.1.1 CMI码光纤通信基本组成结构

下面对数字信号CMI码编码译码进行分析和讨论：

数字光纤通信传输信道中，对于低速率系统采用CMI(Coded Mark Inversion) 码,传号翻转码，即“1”码交替地用“00”和“11”表示，而“0”码则固定用“01”表示，因此在1个时钟周期内，CMI编码器输入1bit的时间内输出变为2bit。CMI码属于二电平的不归零(NRZ)的1B2B码型，图6.1.2 为CMI码变换规则示例，这种码的特点是:

(1)不出现连续4个以上的“0”码或“1”，易于定时提取。

(2)电路简单，易于实现。

(3) 有一定的纠错能力。当编码规则被破坏后，即意味着误码产生，便于中继监测。

(4) 有恒定的直流分量，且低频分量小，频带较宽。

(5) 传输速率为编码前的2倍，适用于低速率的光纤传输系统。

CMI译码的设计思路：是采用串并变换电路把串行码变成并行码，即把CMI码的每一组00、11、或01码中的奇数码