文档介绍：1 《光纤通信原理》实验报告实验室名称: 实验日期: 年月日学院专业、班级姓名实验名称指导教师教师评语教师签名: 年月日实验目的: ⒈学****半导体激光器发光原理和光纤通信中激光光源工作原理⒉了解半导体激光器平均输出光功率与注入驱动电流的关系⒊掌握半导体激光器 P(平均发送光功率) -I(注入电流)曲线的测试方法实验内容: ⒈测量半导体激光器输出功率和注入电流,并画出 P -I关系曲线。⒉根据 P -I特性曲线,找出半导体激光器阈值电流。实验器材: ⒈光纤通信原理实验箱 1台⒉光功率计 1台⒊ FC/PC-FC/PC 单模光跳线 1根⒋万用表 1台⒌连接导线 20根实验原理: 半导体激光二极管( LD )简称半导体激光器,它通过受激辐射发光,(处于高能级 E2 的电子发射一个和感应光子一模一样的光子,而跃迁到低能级 E1 , 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、偏振方向和传播方向都相同,它和感应光子是相干的。) 是一种阈值器件。由于受激辐射与自发辐射的本质不同,导致了半导体激光器不仅能产生高功率(≥ 10mW )辐射,而且输出光发散角窄(垂直发散角为 30~ 50°,水平发散角为 0~ 30°),与单模光纤的耦合效率高(约 30%~ 50%), 辐射光谱线窄(Δλ= ~ nm),适用于高比特工作,载流子复合寿命短, 能进行高速信号( >20GHz )直接调制,非常适合于作高速长距离光纤通信系统的光源。 2 P-I 特性是选择半导体激光器的重要依据。在选择时,应选阈值电流 Ith 尽可能小,对应 P值小,而且没有扭折点的半导体激光器,这样的激光器工作电流小,工作稳定性高,消光比大,而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。半导体激光器具有高功率密度和极高量子效率的特点,微小的电流变化会导致光功率输出较大变化,是光纤通信中最重要的一种光源;它可以看作为一种光学振荡器,要形成光的振荡,就必须要有光放大机制,也即激活介质处于粒子数反转分布, 而且产生的增益足以抵消所有的损耗。将开始出现净增益的条件称为阈值条件。一般用注入电流值来标定阈值条件,也即阈值电流 I th ,当输入电流小于 I th时, 其输出光为非相干的荧光,类似于 LED 发出的光,当电流大于 I th时, 输出光为激光,且输入电流和输出光功率成线性关系。该实验就是对该线性关系进行测量,以测试半导体激光器的 P-I 线性关系。在实验中所用到半导体激光器输出波长为 1310 nm ,带尾纤及 FC 型接口。半导体激光器作为光纤通信中应用的主要光源,其性能指标直接影响到系统传输数据的质量,因此 P-I 特性曲线的测试了解激光器性能是非常重要的。半导体激光器驱动电流的确定是通过测量串联在电路中的 R110 上电压值。电路中的驱动电流在数值上等于 R110 两端电压与电阻值之比。为了测试更加精确,实验中先用万用表测出 R110 的精确值,计算得出半导体激光器的驱动电流,然后用光功率计测得一定驱动电流下半导体激光器发出激光的功率,从而完成 P-I 特性的测试。并可根据 P-I 特性得出半导体激光器的斜率效率。图1-1 LD 半导体激光器 P-I 曲线示意图 I(mA) P(mW) I th I(mA) P(m ) W) Ith3 实验步骤: ⒈将光发模块中的可调电阻 W101 逆时针旋转到底,使数字驱动电流达到最小值。⒉⑴拨动双刀三掷开关 BM1 、 BM2 选择在中间档,即将 R110 与电路断开。⑵用万用表测得 R110 电阻值,找出所测电压与半导体激光器驱动电流之间的关系( V=I× R110 )。⒊拨动双刀三掷开关, BM1 选择到半导体激光器数字驱动, BM2 选择到1310nm 。⒋旋开光发端机光纤输出端口(1310nm T)防尘帽,用 FC-FC 光跳线将半导体激光器与光功率计输入端连接起来。⒌连接导线:将 T50 2与 T101 连接,将数字信号码型拨成 10101010 , 10101010 ,10101010 (推荐码型“1”与“0”个数相等,这样做的目的是将平均偏置电流调制到“0”与“1”的中间。其他码型也可,但应尽可能将“0”与“1”的个数接近)。⒍连接好实验箱电源,先开交流电源开关,再开直流电源开关,即按下 K01, K02 (电源模块), 并打开光发模块(K10) 和数字信号源( K50 ) 的直流电源。⒎用万用表测量 R 110 两端电压(红表笔插 T103 ,黑表笔插 T104 )。⒏慢慢调节电位器 W101 ,使所测得的电压为下表中数值,依次测量对应的光功率值,并