长安大学：《大学物理实验》课程教学资源（课件讲义）音频信号光纤传输技术实验课件

音频信号光纤传输技术实验物理实验教学中心

音频信号光纤传输 技术实验 物理实验教学中心

实验目的■“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结构及选配各主要部件的原则学习分析集成运放电路的基本方法训练音频信号光纤传输系统的调试技术

 实验目的 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结构及选配各主要部件的原则 学习分析集成运放电路的基本方法 训练音频信号光纤传输系统的调试技术

实验原理-LED调制及驱动电路信号发送光纤信号传输传输系统SPD光电转换I-V变换电路信号接收功放电路

 实验原理

光纤1966年，华人科学家高锟提出玻璃中全称是光导纤维，一种可传导光波的的光损耗主要由于其中所含的过度金玻璃纤维属离子的吸收损耗造成简介20世纪50年代在医学领域应用于图像随着制造工艺的不断改进，损耗大大降低传输/损耗大达1000dB/km

光纤

光纤涂层+包层纤芯纤芯折射率较高，用来传送光光纤结构折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件（把光包层能量束缚在纤芯）涂覆层强度大，能承受较大冲击，保护光纤

光纤

光纤只传输一种模式的光/无模间色散/适合长远距离传输单模光纤纤芯直径为8-10um/激光作为光源/价格高按照模式可传输多种模式的光/模间色散大/适合中短距离传输多模光纤纤芯直径为50-62.5um/LED作为光源/价格低光纤分类阶跃型光纤纤芯和包层的折射率均为均匀分布/光按直线传播按照折射率纤芯中心到包层的径向方向折射率逐渐减小/光按渐变性光纤正弦形式传播

光纤

光纤通信根光纤的潜在带宽可达20THz400Gbit/s系统已经投入商业使用在光波长为1.55um附近，石英光纤损耗可低于光纤的损耗极低O.2dB/km，比任何传输媒质的损耗都低。无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。信号干扰小、保密性能好优点通信容量大，传输距离远抗电磁干扰、传输质量佳一尺寸小、重量轻，便于铺设和运输材料来源丰富，环境保护好，有利于节约有色金属铜光纤通信的特点光缆适应性强，寿命长质地脆，机械强度差光纤的切断和接续需要一定的工具、设备和技术缺点分路、耦合不灵活光纤光缆的弯曲半径不能过小（>20cm）

光纤通信

LED半导体发光二极管LightEmittingDiode，发光二极管的简称一种将电能转化为光能的电子器件简介具有二极管的特性被称为第四代光源在正向电压下，半导体内部电子与空穴在复合过发光原理程中，以发光的形式向外辐射能量LED导通条件正向并且大于1V的电压工作条件工作电压在1.5V左右，工作电流在0-20mA之间要串联限流电阻可见光、红外光、紫外光材料决定发光颜色光谱范围红、绿、蓝三种芯片混合发光形成紫外LED二次激发产生红、绿、蓝三种光谱形成白光LED利用蓝光芯片加荧光粉，利用荧光粉二次激发黄光与透过的蓝光混合形成

LED半导体发光二极管

LED半导体发光二极管PμwI/mAF4035S30302525202015110/mA20101.01.31.11.21.51.51.7LED电路符号LED伏安特性及电光特性曲线

LED半导体发光二极管 1 LED电路符号 2 LED伏安特性及电光特性曲线

SPD硅光电二极管硅光电二极管，是最简单、最具代表性的光生伏特器件简介将接收的光信号转化为相应的电信号本质是PN结的光电效应通常工作在零偏压及反向偏压状态下工作条件SPD输出反向光电流管壳上有一个用于接收光照的敏感窗当入射光功率一定时，输出的光电流保持恒定性质及特点在零偏压条件下，入射光功率与输出光电流成线性关系个重要参数灵敏度Q反应其光电转换效率

SPD硅光电二极管