光纤音频信号传输技术实验

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1、TKGT-1型音信号传输仪器评价报告学院：工业制造学院专业：测控技术与仪器班级：2010级2班报告人：邱兆芳学号：201010114201光纤音频信号传输技术实验1．引言随着Internet网络时代的到来，人们对数据通讯的带宽、速度的要求越来越高，光纤通讯具有频带宽、高速、不受电磁干扰影响等一系列优点，正在得到不断发展和应用。通过使用THKGT-1型光纤音频信号传输实验仪做音频信号光纤传输实验，让学生熟悉了解信号光纤传输的基本原理。同时学生可以了解光纤传输系统的基本结构及各部件选配原则，初步认识光发送器件LED的电光特性及使用方法，光检测器件光电二极

2、管的光电特性及使用方法，基本的信号调制与解调方法，完成光纤通讯原理基本实验。光纤即为光导纤维的简称。光纤通信是以光波为载波，以光导纤维为传输媒质的一种通信方式，由发送电端机将待传送的模拟信号转换成数字信号，再由发送光端机将电信号转换成相应的光信号，并将它送入光纤中传输至接收端。接收光端机将传来的光信号转换成相应的电信号并进行放大，然后通过接收电端机恢复成原来的模拟信号。光纤广泛应用于各种工业控制、分布式数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门。通过本实验的学习，在了解光导纤维的基本结构和光在其中传播规律的基础上，要建立起光导纤维的数值孔

3、径、光纤色散、光纤损耗、集光本领等基本概念。[实验目的]1．学习音频信号光纤传输系统的基本结构及各部件选配原则。2．熟悉光纤传输系统中电光/光电转换器件的基本性能。3．训练如何在音频光纤传输系统中获得较好信号传输质量。[实验仪器]THKGT-1型光纤音频信号传输实验仪，函数信号发生器，双踪示波器。[实验原理]光纤传输系统如图1所示，一般由三部分组成：光信号发送端；用于传送光信号的光纤；光信号接收端。光信号发送端的功能是将待传输的电信号经电光转换器件转换为光信号，目前，发送端电光转换器件一般采用发光二极管或半导体激光管。发光二极管的输出光功率较小，信号

4、调制速率相对低，但价格便宜，其输出光功率与驱动电流在一定范围内基本上呈线性关系，比较适宜于短距离、低速、模拟信号的传输；激光二极管输出功率大，信号调制速率高，但价格较高，适宜于远距离、高速、数字信号的传输。光纤的功能是将发送端光信号以尽可能小的衰减和失真传送到光信号接收端，目前光纤一般采用在近红外波段0.84μm、1.31μm、1.55μm有良好透过率的多模或单模石英光纤。光信号接收端的功能是将光信号经光电转换器件还原为相应的电信号，光电转换器件一般采用半导体光电二极管或雪崩光电二极管。组成光纤传输系统光源的发光波长必须与传输光纤呈现低损耗窗口的波段

5、、光电检测器件的峰值响应波段匹配。本实验发送端电光转换器件采用中心发光波长为0.84μm的高亮度近红外半导体发光二极管，传输光纤采用多模石英光纤，接收端光电转换器件采用峰值响应波长为0.8～0.9μm的硅光电二极管。下面对各部分作进一步介绍。图1光纤传输系统2．光纤结构与光纤传输的工作原理光纤是传导光波的玻璃纤维（也有塑料光纤），它由纤芯和包层组成，纤芯位于光纤的中心部位，光主要在这一部分里传输。纤芯外面由包层围绕，纤芯折射率比包层折射率约大1%。对于不同的应用，有许多不同类型的光纤。根据纤芯折射率的分布，具有代表性的光纤是阶跃折射率型和渐变折射率型

6、两种。目前用于光通讯的光纤一般采用石英光纤，它是在折射率n2较大的纤芯外表，覆上一层折射率n1较小的包层，光在纤芯与包层的界面上发生全发射而被限制在纤芯内传播，如图2所示，光纤实际上是一种介质波导，光被闭锁在光纤内，只能沿光纤传输，光纤的芯径一般从几微米至几百微米，按照传输光模式可分为多模光纤和单模光纤，按照光纤折射率分布方式不同可以分为阶跃折射率型和渐变折射率型光纤。n0图2光纤传输的工作原理阶跃折射率型光纤包含两种圆对称的同轴介质，两者都质地均匀，但折射率不同，外层折射率低于内层折射率。阶跃折射率型光纤纤芯与包层间折射率的变化是阶梯状的，如图40

7、-2所示。光线的传输是在纤芯与包层的界面上产生全反射，呈锯齿形前进。渐变折射率型光纤是一种折射率沿光纤横截面渐变的光纤，这样改变折射率的目的是使各种模传播的群速相近，从而减小模色散增加通讯带宽。渐变折射率型光纤纤芯的折射率从中心轴线开始沿径向逐渐减小。偏离中心轴线的光线沿曲线蛇行前进。上述两种光纤纤芯直径为50～100µm，称为多模光纤。图2为单模光纤，其纤芯直径为3～10µm。多模折射率阶跃型光纤由于各模传输的群速度不同而产生模间色散，传输的带宽受到限制。多模折射率渐变型光纤由于其折射率特殊分布使各模传输的群速度一样而增加信号传输的带宽。单模光纤是

8、只传输单种光模式的光纤，单模光纤可传输信号带宽最高，目前长距离光通讯大都采用单模光纤。光纤是玻璃细丝，性脆、