光纤自 20世纪 60年代问世以来, 其在远距
离信息传输方面的应用得到了突飞猛进的发展,
以光纤作为信息传输介质的, 光纤通信, 技术,
是世界新技术革命的重要标志, 也是未来信息
社会各种信息网的主要传输工具 。
通过音频信号的光纤传输实验，我们将了
解到光波是怎样被调制、传输和解调的，使我
们对光纤通信有一个初步的认识。
了解音频信号光纤传输系统的结构
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
了解音频信号光纤传输系统的调试技能
1 通信原理
2 光纤通信
3 光信号的发送
4 光信号的接收
通信，简单点说就是信息的传输。比如打电话，
就是将我们的声音传输到很远的地方，这就是一
种通信。下面就是通信系统组成示意图 。
发送
设备
传输
媒质
接收
设备
发送信号 接收信号
低频信号 载波
调制信号 接收到音频信号
所谓光纤通信，就是用激光做载波，光纤
为传输媒质的信号传输。下图所示为直接光强
调制光纤传输系统的结构原理方块图。它主要
包括光信号发送器，传输光纤，光信号接收器
三部分组成。
调制
电路
驱动
电路
发送器
I-V
转换
功放
电路
光纤 接收器
低频信号 接收信号
但是，要确保接收到的信号与我们发送的信号一样，
要求传输过程中的各种变换都必须是线性变换。因
此，只有在各部分共有的线性工作频率范围内的信
号才能通过传输系统而不失真。对于语音信号，频
谱在 300— 3400 范围内，由于光导纤维对光信号具
有很宽的频带，故在音频范围内，整个系统的频带
宽度主要决定于发送端调制放大电路和接收端功放
电路的幅频特性。
光功率计
电缆线
mA
b
R
e
R2W
cc
V
1BG
发光二极管的光强度由
偏置电流 I决定。以 BG1为主
要元件构成的电路是 LED的驱
动电路,调节这一电路中的
W2可使 LED的 直流偏置电流
在 0-50 mA 的范围内变化。
发光二极管 (LED)的电光特性
光纤通信系统中使用的 LED的光功率是经称为尾纤的光导纤维
输出, 出纤光功率与 LED驱动电流的关系称为电光特性 。 为了避免
和减少非线性失真, 使用时应先给 LED一个适当的偏置电流 I,其值
等于这一特性曲线线性部分中点对应的电流值, 而调制信号的峰峰
值应位于电光特性的直线范围内 。
LED的 P-I特性曲线：
P
I
光信号发送器的原理图
1IC
4C
3R
eR
3I
1BG
L E D
2R
1W
2W
bR
4R
1R
1C
2C
1I
3C
mA
ccV
oV
?
?
U
?
U
3 光信号的发送
被传音频信号由以 IC1为主要元件构成的音频放
大电路放大后经电容器 藕合到 BG1基极，对 LED
的工作电流进行调制，从而使 LED发送出光强随
音频信号变化的光信号，并经光导纤维把这一信
号传至接收端。
对于高频信号，电容可看作短路；对于低频信号，
电容可看作开路，且电容越大，允许通过的最低
频率就越低。只要 选得足够小（只允许高频信
号通过）,选得足够大（较低频率的信号也可
通过，但仍有截止频率），则在要求带宽的中频
范围内,的阻抗很大，它所在支路可视为开路，
而 的阻抗很小，它可视为短路。
在此情况下，根据运放电路的特性计算出：
放大电路的闭环增益为
1
34
1)(
R
R
U
U
jG
i
????
C3的大小决定了高频端的截止频率 f2，而 C2的值决定着低
频端的截止频率 f1。故该电路中的 R1,R2,R3,C2和 C3是决
定音频放大电路增益和带宽的几个重要参数。
光电检测器件 SPD：
响应度：描述光电检测器光电转换能力的一种
物理量 。 定义为：
WA
P
I
R ?? /
?
?
?
I?
其中,I为光电检测器的平均输出电流； P为
光电检测器的平均输入功率 。
?
fR
nfW LR
0
I
2IC
0C
nfC
3IC
5R
S P D
oV
?
光信号接收器原理图
光信号的接收主要是利用 硅光电二极管
(SPD)把传输光纤出射端输出的光信号的
光功率转变为与之成正比的光电流 I0,
然后经 I / V 转换电路再把光电流转换成
电压 V0输出 。
V0和 I0之间有以下关系：
00
IRV
f
??
以 IC3 为主要元件构成的是一个集成音
频功放电路，只要调节外接的电位器 Wnf，
就可改变功放电路的电压增益，功放电
路中电容 Cnf的大小决定着该电路的下限
截止频率。
1.光信号的调制与发送实验
（ 1） LED— 传输光纤组件电光特性的测定
（ 2） LED 偏置电流与无截止畸变最大调制幅度关系的
测定,的位置开始放最小, 再由小到大调节 。 调制
放大器输入端信号 的峰峰值一定要小于 20mV 。
（ 3） 光信号发送器调制放大电路幅频特性的测定
调节输入信号在偏流为 25mA下测试
2.光信号接收实验
（ 1） 硅光电二极管特性及响应度的测定
1w
i
V
没有失真的信号
截止失真的信号
饱和失真的信号
? YOF型音频信号光纤传输技术实验仪
? DOP-A型光功率计
? 音频信号发生器
? 双踪示波器
? 数字万用表
? 光纤一盘，两根两端带电流插头的电缆线，
一根装有光探头的电缆线
音频信号光纤传输技术实验仪装置图
频率
粗调
频率
细调
信号幅度
输出旋钮
音频信号发生器
光功率计
发送器
接收器
i
V
<20mV
1w
2w
光探头
光纤
注意：光纤盘上的探头和连接导线不要拔出和转动！
为避免烧毁器件实验中需要注意两点：
? LED半导体发光二极管上的 直流 偏置电流 最
大不能超过 50mA（ 未加入交流信号时 ） 。
? 加入交流音频信号后, 由最小开始调节,
信号不要过大, 一定要保证 <20mV（ 峰峰
值 ）, 否则会烧毁器件 。
? 实验前, 把电位器 和 逆时针放在最小 。
i
V
w
1w
1w 2w
?光探头已处于最佳耦合状态, 不需要调节 。
?实验结束后, 把电位器 和 逆时针放在最小,
连接导线不必拆除 。
?实验中的连接导线在使用时要轻轻拔插橡胶插头,
不要用力拉导线, 容易断线 。
1w
2w
