1、實驗四光開關特性測量一. 實驗目的1了解光開關的工作原理和內部結構。2 學習光開關的使用方法。二. 實驗原理光開關是一種具有一個或多個可選擇的傳輸端口，可對光傳輸線路或集成光路中的光信號進行相互轉換或邏輯操作的器件。端口是指連接于光器件中允許光輸入或輸出的光纖或光纖連接器。光開關可用于光纖通信系統、光纖網絡系統、光纖測量系統或儀器 以及光纖傳感系統，起到開關切換作用。根據其工作原理，光開關可分為機械式和非機械式兩大類。機械式光開關靠光纖或光學元件移動，使光路發生改變。它的優點是：插入損耗較低，一般不大于2dB;隔離度高，一般大于45dB ;不受偏振和波長的影響。缺乏之處是：開關時間較長一般為毫

2、 秒數量級，有的還存在回跳抖動和重復性較差的問題。機械式光開關又可細分為移動光 纖，移動反光鏡，移動耦合器等種類。非機械式光開關那么依靠電光效應、磁光效應、聲 光效應以及熱光效應來改變波導折射率，使光路發生改變。這類開關的優點是：開關時 間短，到達毫微妙數量級甚至更低；體積小，便于集成。缺乏之處是插入損耗大，隔離 度低。本實驗所用的光開關屬于機械式中的移動反射鏡2X2類型。其外形如圖4.1所示，結構示意圖如圖4.2所示。4圖4.1光開關的外形圖球面鏡4(a)圖4.2光開關的結構示意圖這種光開關有四個輸出端口，還有控制光路轉換用的連接電源的正、負兩個電極。 在這種移動反射鏡型光開關中，輸入輸出端

3、口的光纖都是固定的，球面鏡置于受外電場 控制的旋轉器上。它依靠旋轉球面反射鏡，使輸入光與不同的輸出端口接通。當光開關 不接DC5V電壓時，球面鏡的位置如圖 4.2a中所示。此時，端口 1與2、3與4接 通。當光開關接上DC5V電壓時，球面鏡旋轉90o,此時，端口 1與3、2與4接通。 因此，通過此光開關可以到達光路切換的目的。三. 實驗設備1. AV38124A 1.55卩m單模調制光源2. AV38121A 1.31卩m單模調制光源3. AV2498光纖多用表4. 2X2光開關5. 一條2kM的光纖鏈路和一條10kM的光纖鏈路6. 光時域反射計OTDR7. 直流穩壓穩流電源四. 實驗步驟1.

4、 按圖4.3將各設備連接起來。2kM的光纖鏈路和10kM的光纖鏈路分別通過光纖 活動連接器與光開關的端口 1、4連接起來。光開關的端口 2也通過光纖活動連接器接 入OTDR的光輸出端。圖4.3光開關與OTDR組合測試圖3 光開關工作電壓電流的調整。光開關的工作電壓為DC4.6V6.0V，工作電流為DC36mA 48mA。光開關的兩電極先不接上穩壓電源，調節穩壓電源的輸出電壓：首先將穩流調節旋 鈕旋鈕順時針調到最大，然后翻開穩壓源的電源開關，調節電壓調節旋鈕，使輸出直流 電壓到約5V左右。再反時針將穩流調節旋鈕調到最小，光開關的正、負電極分別與直 流穩壓電源的正、負極相接，并順時針調節穩流調節旋

5、鈕到約 40mA左右。注意：供應電壓、電流不能超過光開關要求的工作電壓、電流范圍。否那么會損壞光 開關。4 光開關的直流電源先不接通，翻開OTDR的電源。調整OTDR的有關測量參數， 然后翻開“ START/STOP'鍵，OTDR發出激光，在OTDR屏幕上可看見10kM光纖鏈 路的測量曲線。這說明光開關的端口 1、2是連通的，并且可以雙向傳輸光信號。為什 么？5關閉“ START/STOP鍵，OTDR停止發出激光，接通光開關的直流電源，調整 OTDR的有關測量參數，然后翻開“ START/STOP鍵，OTDR發出激光，在 OTDR屏 幕上可看見2kM光纖鏈路的測量曲線。這說明光開關的端

6、口4、2是連通的，并且可以雙向傳輸光信號。6.將OTDR接到光開關的端口 3,重復步驟3、4。類似可以證明光開關不接 電源時，端口 4、3接通；接上電源后，端口 4、2通。因此，實驗證明：光開關不接 DC5V電源時，端口 1和2、4和3相通；接 上DC5V電源后，端口 1和3, 4和2相通。再測試光開關各通道對1.55卩m LD光源和1.31卩m LD光源的插入損耗，請將下 面的測試數據填入表4-1中。7 用光纖多用表分別測出1.55卩m LD光源和1.31卩m LD光源的輸出光功率P。8. 按圖4.3將1.31卩m LD光源、1.55卩m LD光源、光開關、光纖多用表和直流穩壓穩流電源連接起

7、來。1.31卩m LD光源接光開關的端口 1, 1.55卩m LD光源接光 開關的端口 4。光開關先不接通DC5V電源，此時端口 1和2、4和3相通，用光纖多 用表在端口 2和端口 4分別測出輸出光功率P1-2、P4-3，從而測出光開關端口 1-2對1.31 卩m LD光源、光開關端口 4-3對1.55卩m LD光源的插入損耗A1-2、A4-3。9 光開關接上DC5V電源，此時端口 1和3、4和2相通，類似用光纖多用表在端 口 2和端口 4分別測出光開關端口 1-3對1.31卩m LD光源、光開關端口 4-2對1.55卩m LD光源的插入損耗A1-3、A1-4。10.斷開光開關的 DC5V電源

8、，交換1.31卩m LD光源、1.55卩m LD光源的位置，即1.55卩m LD光源接光開關的端口 1， 1.31卩m LD光源接光開關的端口 4,用類似 方法測出光開關端口 1-2、1-3對1.55卩m LD光源、光開關端口 4-2>4-3對1.31卩m LD 光源的插入損耗。五. 實驗報告1. 測試光開關各通道的插入損耗時的相關結果填入表4-1中。2. 為什么用OTDR測出光纖鏈路的特性曲線，就說明這兩個端口可以雙向傳輸光信 號？3. 如果要將一路光信號分時傳輸給兩個不同的目標，或者一個探測器要分時檢測兩路光信號，應該將它們如何連接？4. 對測試結果進行分析。圖4.3光開關插入損耗測試圖表4-1光開關各通道插入損耗測試數據表次數輸出一次二次入口接1.31