实验七 光纤发送系统实验
实 验 内 容
1.熟悉光发送的电光变换原理
2.测量并分析模拟光发端机和数字光发端机的波形及数据
3.了解模拟光发端机和数字光发端机的区别
4.观察并分析输出功率和注入电流的关系及光源的非线形失真
一、实验目的
1.了解光源的发光持性
2.掌握光发端机所完成的电光变换原理
3.了解模拟光发端机和数字光发端机的区别
二、实验电路工作原理
1．电路的组成
半导体光源由于体积小，寿命长，工作可靠，被广泛应用于光纤通信尤其是数字光纤通信，其工作原理是将要传输的电信号调制在光波上，然后将其光波注入到光纤线路中，其机理属于注入电流发光，所以光发送电路必须提供出适当的电流。由于半导体光源工作时动态阻值小的特点，所以应尽量提高电光转换的效率。本实验系统在发送端发送的是模拟信号或数字信号, 分别阐述其电路组成。
（1)数字光发送系统
数字光发送系统由数字信号源、数字信号选择开关、数字接口电路、数字驱动电路和光发送模块五部分组成，如图7-1所示。
图7-1 数字光发送机框图
下面以甲方光发端机发送系统为例说明其电信号与光信号的传输流程:
数字信号源提供64KHz方波、CMI码、64Kb/s 15位的PN码、5B6B、数字电话、误码数据、PC机数据等信号输入。
数字信号选择开关采用人工手工操作，由J701和J901进行选择，见图7-2所示，可见有下列几种选择状况：
a.电话发（PCM） b.图象发 c.PC数据发
d.外误码（或数据）发 e.CMI码发 f.5B6B发
g.PN64K随机码发 h.自带误码测试
数字接口电路驱动电路74ALS245和偏置电阻组成。它把TTL电平转换为PECL电平，以适应驱动电路的要求。
图7-2是它们的信号传输流程图。
光发送模块把电流脉冲变成光脉冲注入光纤，完成对光载波的调制。
(2)光发送模块
a.工作参数
HTOE M13SC0A为高性能的半导体光收发及光电转换模块，可用作为数字信号的光收发送模块。其接口电平为EPCL，工作波长分别为1310nm、1550nm，其具体参数如表7-1所示。
表7-1：
HTOE M13SC0A的参数
参数
符号
最小值
最大值
单位
测试条件
前向电压
VF
1.1
1.7
V
IF=75mA
前向电压温度系数
ΔVF/ΔT
-1.1
-1.7
mV/℃
IF=75-100/mA
中心波长
C
1270
1370
nm
半幅全宽
FWHM
130
185
nm
结电容
CT
16
16
PF
f=1MHz
光功率温度系数
ΔPF/△T
-0.03
-0.03
dB/℃
IF=75-100mA
热阻
QJA
260
260
℃/W
HTOE M15SC0的参数
参数
符号
最小值
典型值
最大值
单位
测试条件
正向电压
VF
1.48
1.70
2.09
V
IF=60mAdc
1.84
IF=100mAdc
正向电压温度系数
ΔVF/ΔT
-0.22
mV/℃
IF=60mAdc
-0.18
IF=100mAdc
反向输入电压
VBR
1.8
3.8
V
IF=100μAdc
峰值发射波长
λp
792
820
865
nm
结电容
CT
55
PF
V=0，f=1MHz
光功率温度系数
ΔPF/△T
-0.006
dB/℃
IF=60mAdc
-0.010
IF=100mAdc
热阻
QJA
260
℃/W
数值孔径
NA
0.49
光口直径
D
290
μm
b.驱动电路
光发送模块的驱动电路如图7-5所示：
图7-5 光发送模块的典型驱动电路
c.特性曲线
光发送模块的正向电流与正向电压的关系及光功率与注入电流的关系如图7-6（a）、（b）所示。
（a） 正向电流与正向电压特性曲线 (b)光功率与注入电流的特性曲线
图7-6 光发送模块的特性曲线
d.光发送模块的管脚分布
模块的管脚分布如图7-7所示。
管脚
HTOE-13SO1的
1
RX_GND
2
RX+
3
RX-
4
SD
5
VCC_RX
6
VCC_TX
7
TX-
8
TX+
9
TX_GND
图7-7 光发送模块管脚分布图
e.注意事项
光发送模块有保护套，使用时按图7-8示，逆时针旋松并拉出，注意旋转方向并保管好保护套，在实验做完后立即重新套上。
旋松
图7-8 光发模块输出光口保护套示意图
2.实验电路
光发送系统实验电路的方框图如图7-9所示，电原理图如图7-10所示。图中74ALS245和R901—R906组成数字接口和驱动电路。
图7-9 光收发送系统方框图
7-10 光发送系统电原理图
3.数字光发送系统的消光比
大多数光发送系统即使在“断”的状态也会发射一些光功率，这与半导体激光器的发射特性和偏置状态有关。例如当偏置电流小于阈值电流时，在“0”比特期间由于自发辐射亦有一些输出功率，而当偏置电流大于或等于阈值电流时，“0”比特期间输出功率将更大。我们将光发送系统在“1”比特时的输出功率P1与在“0”比特时的输出功率P0之比的对数值称为消光比。用公式表示为
EXT值越小，光发送系统的性能越好。
三、实验内容
1.测量并分析数字光发送的波形及数据
2.测量并分析模拟光发送的波形
3.观察并分析输出功率和注入电流的关系
四、实验步骤及注意事项
1.选择任一数据源后，用示波器观察测量点TP701(或TP901)波形。并且记录TP701(或TP901)信号的幅度（峰—峰）。
2.调节W701并用示波器观察测量点TP701(或TP901)波形，观察TP701(或TP901)信号的幅度为多大时，光发送模块不能正常工作。
注意事项：
1.由于光源属易损昂贵器件，认真算出最佳注入电流然后在此附近改变注入电流，否则易烧坏器件。
2.纤跳线及光源的ST插座属易损件应轻拿轻放，切忌使用大力气。
五、测量点说明
1.TP701（或TP901）:为甲方光发端机的数字接口电路输入测量点，其波形由J701（或J901）的跳线设置而定。
当J701（或J901）跳线设置在数字电话的位置时，为甲方的PCM数字电话输入信号。
六、实验报告要求
1.注入电流为何不能太大或太小。
2.注入电流和功率曲线说明什么。
3.比较数字信号发端机与模拟信号发端机的区别。
