《光电子技术和应用》实验指导书.doc

光电子技术与应用实验指导书 何 宁 编 桂林电子科技大学信息与通信学院 2013年3月实验一 声光调制一、 实验目的1、 理解声光转换的机理，了解外调制的实现方法。2、 掌握光束的衍射角的定义和计算。3、 熟悉常用电光器件和光测试设备的使用。二、 实验内容及要求1、 完成声光调制及强度调制特性测量。2、 测试声光调制器的插入损耗和衍射角。三、 实验原理及步骤激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，并与无线电波相似。按其工作波长的不同可分为红激光（632nm）、绿激光（532nm）、蓝激光（473nm）三种，将信息加载于激光（载波）的过程称为调制，起控制作用的低频信息称为调制信号。光波的电场强度为 应用某种物理方法改变光波的振幅（）、频率（）、相位()、强度和偏振等参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么激光束就受到了信号的调制。根据调制器与激光器的关系，激光束调制的方法可分为内调制（直接调制）和外调制（间接调制）两种。内调制是指加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性以实现调制，主要用于光通信的注入式半导体光源中。外调制是指激光形成后，在激光器的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理性能，当激光束通过调制器时，使光波的某个参量受到调制。声光调制器是由声光介质、电声换能器、吸声（或反射）装置及驱动电源等组成，声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。当一束光通过变化的声场时，由于光和超声场的互作用，其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光，衍射光的强度随超声波强度的变化而变化，调制信号是以电信号（幅度）形式作用于电声换能器上，再转换为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。声光调制器原理如图1。 入射光 衍射光 声光介质 调制信号 图1 声光调制原理 实验步骤（激光器波长为532nm）1、 开启激光器，在光路上离光源20厘米处放置一声光调制器。2、 调整微调装置，使光束穿过声光调制器的小孔并打在光靶上，测出穿过声光调制器前后的光功率，计算声光调制器的插入损耗。3、 加入TTL调制信号到声光调制器，适当调整光束入射角，使衍射光单边最强，并在光靶上观察光的调制及衍射现象，降低调制信号频率确定发生衍射现象。 4、 将电信号频率设置为1K，调整声光调制器最佳，使衍射级数最多，记下光斑衍射级数，通过衍射光束构成的三角形测试计算衍射角。 四、 实验框图激光器声光调制光 靶调制信号 光路 图2 声光调制系统框图五、 实验设备1、激光器 2、声光调制器 3、稳压电源 4、信号源 5、光功率计 六、实验报告 1、整理实验数据，分析实验结果。2、分析说明声光调制各级光斑间的间隔关系。实验二 光开关控制及特性参数测试一实验目的1熟悉光开关的作用和类型。2理解光开关的特性参数。3掌握光开关典型参数的测试方法。二实验内容114光开关光路切换驱动控制实验。2光通道插入损耗特性测试。3光通道消光比特性测试。4光开关的抖动特性测试。三实验原理光开关是光纤通信系统中重要的无源光器件，它的主要任务是切换光路，在光交换和光网络中有许多应用。光开关可分为机械式光开关、液晶光开关、电光式光开关和热光式光开关，机械式是通过机械的方法实现光路切换，它利用驱动机构带动活动的光纤（或微反射镜），使活动光纤（或微反射镜）根据指令信号控制要求与所需光纤连接。目前使用得最成熟的是机械式光开关，它具有插入损耗小、串扰小、开关时间短（抖动）等优点。光开关的主要参数有开关时间、插入损耗、消光比、串扰。插入损耗是指光开关引入光路后导致的光能量损失，以dB表示，即，此值越小越好。消光比是指光开关处于通状态时输出的光功率和处于断状态时的输出光功率之比，此值越大越好，即。四实验框图 图1给出12光开关的原理图。控制电路 光开关光功率计机械驱动光 源光功率计五实验步骤1开启稳定光源，调整输出功率，用光功率计测量光源输出光功率为1mw。2给定一14光开关，将光源与光开关输入端连接好，开启控制电路电源。3选择电路板上光路选择键，根据给定功能表参数，用万用表测试光开关相应控制位电压。4用光功率计测量对应光开关输出端口有光和无光输出的光功率值，并记入表1。5根据测试参数计算每一光通道的插入损耗和消光比。6将任一路光开关输出连接光电探测器，用存储示波器测量光开关的上升和下降时间（抖动时间）。表1端口（mw）输入口输出口1输出口2输出口3输出口4有光功率无光功率六实验设备稳定光源 稳压电源 光功率计 万用表七实验报告1处理实验数据2说明消光比大小对传输性能的影响。3画出光开关抖动曲线，并标注其开关时间。4实验体会附表：管脚定义管 脚 信号方向 功能26 输入数据位，用D4D0表示，选通14通道，当为00000b时为通道1，为00011b时为通道4。 7 输出准备 低电平有效 11 输入复位 低电平有效 8 输出错误 高电平出错 15 电源 数字电路电源 12 电源 步进电机电源 1、9 电源地 公共地线10、13、14 没连接