光纤通信技术实验报告要点.doc

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1、光纤通信技术实验报告电路图光发送模块光接收模块编码模块译码模块实验一半导体激光器的P-I-V特性曲线测试一、实验目的通过测试LD的P（平均发送光功率）-I（注入电流）特性曲线和V（偏置电压）-I特性曲线，计算阈值电流（Ith）和斜率效率，掌握LD半导体激光器的工作特性。二、实验仪器1、光发送模块1只3、编码模块1台4、光功率计1台5、万用表1台6、示波器1台7、跳线若干三、实验原理半导体发光二极管（LED）是用半导体材料制作的正向偏置的PN结二极管。其发光机理是当在PN结两端注入正向电流时，注入的非平衡载流子（电子－空穴对）在扩散过程中复

2、合发光，这种发光过程主要对应光的自发发射过程。半导体发光二极管具有可靠性较高，室温下连续工作时间长、光功率－电流线性度好等显著优点，而且由于此项技术已经发展得比较成熟，所以其价格非常便宜。然而LED的发光机理决定了它存在着很多的不足，如输出功率小、发射角大、谱线宽、响应速度低等。半导体激光二极管（LD）或简称半导体激光器则是通过受激辐射发光，是一种阈值器件。处于高能级E2的电子在光场的感应下发射一个和感应光子一模一样的光子，而跃迁到低能级El，这个过程称为光的受激辐射，所谓一模一样，是指发射光子和感应光子不仅频率相同，而且相位、偏振方向和

3、传播方向都相同，它和感应光子是相干的。半导体激光二极管作为激光器的一种，同样也必须满足粒子数反转和光反馈两个要求。其使用的方法是向P型和N型限制层重掺杂，使费米能级间隔在PN结正向偏置下超过带隙实现粒子数反转。再利用与PN结平面相垂直的自然解理面构成F-P腔，进行光放大，输出激光。半导体激光器在热平衡情况下，自发发射占绝对优势。当外界给系统提供能量时，如采用电流注入（即电泵），打破热平衡状态，随着注入电流的增加，半导体二极管渐渐地增加自发发射，当大量粒子处于高能级，即粒子数反转后，开始受激发射开始占主导地位。在光束发射方向上的受激发射比自

4、发发射的强度大几个数量。2、半导体激光器的主要特性（1）输出电压特性LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如下图所示：图1-1激光器输出V-I特性曲线由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。（2）输出光功率特性激光器光功率特性通常用输出光功率与激励电流I的关系曲线，即P—I曲线表示。图1-2LD/LED的P-I特性曲线在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率－电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线

5、基本上是一条近似的直线。从图4中可以看出LD的P-I曲线起始部分增益很小，达到一定条件增益变大，我们称这个出现竟增益的条件为阈值条件，也即阈值电流Ith，输入电流I>Ith部分，P-I曲线才近似成线性关系，P增大的速率即曲线的斜率，称为斜率效率，此时LD发光是由受激辐射产生的激光。而在I

6、且不易产生光信号失真。并且要求P-I曲线的斜率适当。斜率太小，则要求驱动信号太大，给驱动电路带来麻烦；斜率太大，则会出现光反射噪声及使自动光功率控制环路调整困难。本实验所采用的实验板，如光发射模块电路图所示，LD的激励电流I由两部分组成，一部分是由可调电位器WBIAS控制的直流偏置电流Ibias；另一部分，是由输入端接入经过可调电位器WMOD的调制电流Imod。两部分电流相加注入激光器。如图1-5所示，激光器与电阻RU106串联，电阻两端分别有T104和T106两个测试点，用来测量电阻两端电压，进而计算得到注入激光器的电流值。测试点T10

7、5与激光二极管的阴极相连，T104与激光二极管的阳极相连，这两点间电压为激光器的偏置电压。我们实验采用的激光管型号FT-F54F3SS4激光管，阈值电流10mA左右。图1-5LD部分电路截图图1-6表示的是Imod和Ibias对输出光功率的影响，编码模块提供的Imod调制信号相同的前提下，当IbiasIth时，此时激光器工作在线性状态，输出的光功率幅值会较大，我们可以把光信号接到光接收模块，将光信号转化为电信号，通过示波器观察波形变化。图1-6Ibias和Imod对输

8、出光功率的影响编码模块的编码开关S301控制编码模块输出不同的波形，拨盘开关控制功能介绍如下：图1-7拨盘开关示意图我们主要用到编码模块拨盘开关的第1、2、6、7、8位，其中2号位控制时钟信号