1. 實驗目的
   1. 了解模擬光發送機的光源調制度概念
   2. 了解模擬信號調制和數字信號調制的區別（結合線路碼型實驗）
       
      2、實驗原理
      光纖通信中，首先要解決的就是如何將光信號加載到光源的發射光束上，即需要進行光調制。調制后的光波經過光纖信道送至接收端，由光接收機鑒別出它的變化，再現出原來的信息，這樣過程稱為光解調。調制和解調是光纖通信系統的重要內容。
      對光源進行調制的方式有若干種，從光源和調制器之間關系來看，可分為以下兩種。
      (1) 光源的直接調制
      直接調制是把要傳送的信息轉變為電流信號注入LD或LED，從而獲得相應的光信號，采用的是電源調制方法，內調制方法僅適用于半導體光源（LD和LED）。內調制后的光波電場振幅的平方比例于調制信號，是一種光強度調制(IM)的方法。
      (2) 光源的間接調制
      間接調制是利用晶體的電光效應、磁光效應、聲光效應等性質來實現對激光輻射的調制，這種調制方法適合于半導體激光器，也適應于其他類型的激光器。
       
      從調制信號的形式來看，光調制又分為模擬信號調制和數字信號調制。
      (1) 模擬信號的直接調制
      模擬信號調制是直接用連續的模擬信號（如話音、電視等信號）對光源進行調制，圖6.1(a)就是對發光電二極管進行模擬調制原理圖，圖中連續的模擬信號電流疊加在直流偏置電流上，適當地選擇直流偏置電流的大小，可以減小光信號的非線性失真。
      圖6.1(b)所示的是一個簡單的模擬信號直接調制電路。當信號從A點輸入后，晶體管放大器集電極電流就跟隨模擬量而變，亦即發光電二極管LED的注入電流跟隨模擬信號變化，于是LED的輸出光功率就跟隨模擬量變化，這樣實現了對光源的直接調制。從放大器工作原理上看，這個晶體管應該工作在甲類，在B點可進行監測。

             
   (a) LED模擬信號調制原理圖          (b) 簡單的LED模擬信號調制電路
圖6.1模擬信號調制
 (2) 數字信號的直接調制
在光纖通信中，數字調制主要是指PCM編碼調制。脈碼調制是先將連續的模擬信號通過取樣、量化和編碼，轉換成一組二進制脈沖代碼，用矩形脈沖的有（“1”碼）、無（“0”碼）來表示信號。
一種簡單的LED數字信號調制電路如圖6.2所示，它是只有一級共發射極的晶體管調制電路，晶體管用作飽和開關，晶體管的集電極電流就是LED的注入電流。信號由A點接入。“0”碼時晶體三極管不導通；“1”碼時晶體三極管導通，于是注入電流注入到LED管，使得LED管發光，從而實現了數字信號調制。
         
(a)LED數字調制原理       (b)LED數字信號直接調制電路
圖6.2 LED數字信號調制
圖6.3所示為LD數字調制原理圖以及LD的射極耦合驅動電路。V1、V2組成一個電流開關，數字電信號Vin從V1的基極輸入，Vb是直流參考電壓施加在V2的基極上。當信號為“0”碼時，V1的基極電位高于V2的基極電位，電流源全部電流流過V1的集電極，LD接在V2上不發光，故LD不發光，相當于發“0”碼。反之，當信號為“1”碼時，V2基極電位高于V1基極電位時，則反過來V2導通，全部電流源電流流過V2的集電極支路，對應于發一個“1”碼。
          
    (a) LD數字調制原理                 (b) LD數字信號調制電路
圖6.3 LD數字信號調制
 
下面討論模擬光發送機的光源調制度概念。如果提供一種方法補償器件的非線性，但是高輻射強度的LED和半導體激光器式最合適的模擬應用的光源。在模擬系統中，時變模擬信號s(t)直接調制光源（直流偏置點為）。設無信號輸入時，輸出光功率為，則當輸入信號為s(t)時，輸出信號P(t)為：
                                     （公式6.1）
其中，m就是調制指數，它定義為：
                                    （公式6.2） 
公式6.2中，對于LED，有’=;對于半導體激光器，’＝ －。參數∆是電流相對于偏置點的變化。為了防止輸出信號失真，調制操作必須限制在P-I特性曲線的線性部分。在模擬通信中，m典型值在0.25~0.5之間。
 
3、實驗步驟
對于模擬光發送機，除了要測量其平均光發送功率、P-I曲線之外，還需要測量光源的調制度m，其測量基礎是依據P-I曲線的測量。
測試框圖如圖6.4所示：
 

圖6.4  模擬光發送調制度測試框圖
 
具體測量步驟如下：（按照系統調試基礎，將A通道調好）

1. 選擇光發送模塊A，KP102推向“模擬”，此時即選擇模擬光發送機。平臺加電后，通過鍵盤選擇“正弦”信號輸出，此時在TP101處應該可以測到正弦波信號。
2. 調試模擬光發送機，調電阻RP401，使得TP101的信號幅度達到最大又不失真，然后通過測試點TP103觀測晶體管的輸出波形（若失真調RP101）。
3. 同時觀察光接收模塊A處的測試點TP104(即經過接收端光電轉換后的波形，此處用電的波形代替光輸出波形)，直至波形發生失真為止。
    
   注意：調節可變電阻RP102和RP103，可以觀察到信號波形的失真與線性，有時可以發現TP103信號的波形無失真，而接受端光電轉換后卻出現了略微的失真，其原因在于LED光源自身的線性和直流工作點。此外，調節這些電阻時，一定要保證三極管均工作在線性放大狀態。模擬光發送機調試相對復雜，需要大家耐心調試。

DB-SD19光纖通信實驗箱是我公司根據光纖通信原理、光纖光學、光通信器件與系統的相關課程新開發的教學實驗儀器，是學生了解光纖通信原理、系統、器件、測試方法的理想實驗儀器。該儀器緊密結合現代光纖通信的實際，充分體現光纖通信的現狀與發展趨勢，是學生理論結合實際的最佳選擇。
光纖通信實驗箱可用于通信專業、光電子專業、光學專業、電子專業、物理專業以及其它相關專業等的實驗教學，讓學生了解光通信原理，奠定今后繼續學習與工作的基礎。

一、系統特點
1、一套真正體現光纖通信原理的實驗箱
2、提供一個完整的光纖通信系統原理示范性教學與實驗平臺
3、涉及光纖通信系統基本工作原理、器件特性測試
4、以實驗者為主體的設計理念，高的性價比，豐富的實驗內容
5、提供豐富的光學接口與擴展功能
6、著重于學生動手能力的培養
7、緊密聯系當前光纖通信發展趨勢，學用結合。
二、系統詳細組成
1、采用高性能單片機89C52作為系統控制器，4×4鍵盤矩陣實現工作狀態設置，以LCD192×64實現工作狀態和參數的顯示。
2、設計1310nm和1550nm光發送單元各1個，均有模擬和數字切換開關2個，可以發送模擬和數字信號。
3、設計光接收單元2個，各有模擬和數字切換開關1個，同時有功能切換開關和跳線器等可以接收模擬和數字信號。
4、設計2個電話接口，有模擬和數字切換開關，實現語音電話光纖傳輸。
5、有2路RS232電平轉換電路和RS232標準接口，實現計算機和MODEM間的數據傳輸。
6、設計一個1×2單模光分路器，可以實現光信號的1輸入2輸出。
7、采用CPLD器件EPM7128和串行數模轉換器TLC5620，以及模擬開關設計多種模擬信號產生電路，有三角波、正弦波和鋸齒波。
8、以24.576MHZ有源時鐘用CPLD器件EPM7064實現時鐘分頻，產生多路數字信號，有方波、CMI、2M偽隨機碼系列。
9、采用CPLD器件EPM7128設計誤碼檢測電路，實現誤碼檢測和產生HDB3碼。
10、有鎖相環電路單元，用來實現與其它信號相位同步。
11、設計有2M輸入/輸出接口電路。
12、系統板電源模塊:輸入交流220V/50HZ，輸出±12V/1A、±5V/1A。
13、機箱：堅固型鋁合金框架，厚實的 ABS 塑料包角，參考外形尺寸 480×360×120mm。
三、實驗內容
1、光纖跳線的識別實驗（多模，單模）   
2、光纖的幾何光學特性：纖芯、包層、涂覆層結構的觀察 
3、光纖損耗測試
4、模式濾除實驗
5、光源的P-I特性曲線測試 
6、模擬光發送機的調制度 
7、數字光發送機的平均光功率
8、數字光發送機的消光比
9、光線路碼實驗
10、數字光接收機的時鐘 
11、光接收機靈敏度測試 
12、動態范圍測試 
13、模擬光接收機的非線性失真實驗  
14、接收機的暗電流測試  
15、光纖連接器的型號識別和使用注意事項
16、光纖適配器型號識別和使用注意事項
17、光纖連接器的活動連接實驗
18、光纖連接器的插損測試、回損測試
19、光源與光纖耦合方法實驗 
20、光纖分束器件特性與參數測試實驗
21、光耦合器實驗
22、WDM器件的串擾、隔離度、中心波長、帶寬實驗；
23、WDM器件的合波分波實驗
24、光衰減器衰減特性
25、模擬話音光傳輸實驗
26、模擬話音PCM光纖傳輸
27、計算機數據光纖傳輸
28、2M數字光傳輸實驗
29、圖像光纖傳輸實驗
30、點到多點的光纖通信實驗
31、波分復用光纖傳輸
四、實驗箱配置

序號	設備名稱	型 號	備 注
1	光纖通信實驗箱	DB-SD19	每組一臺
出廠 附件	DB-SD19實驗指導書	1本
	電源線1.5m	1根
	2號實驗導線	10根
	保修卡、合格證	1套
以下是外配部件（價格另行計算）
1	20MHz雙蹤示波器	1臺
2	攝像頭	1個
3	5寸監視器	1臺
4	波分復用器	1個
5	SC/SC適配器	1只
6	ST/ST適配器	1只
7	FC/PC-SC/PC跳線	1根
8	FC/PC-ST/PC跳線	1根
9	FC/PC-ST/PC跳線	1只
10	1310/1550光開關	1只
11	可調光衰減器	1只
12	ET2000誤碼儀	1臺
13	GNS-OPM/A光功率計	1臺
14	電話機	2部

附：使用本實驗箱需配套儀器儀表：萬用表和示波器