1、光纖通信原理實驗報告實驗室名稱：光纖通信與通信電子線路實驗室 實驗日期：2014年12月12日學 院信息科學與工程學院專業、班級通信1203姓 名實驗名稱光源的P-I特性測試實驗指 導教 師 教師評語教師簽名： 2014年12月12日1、 實驗目的：  學習半導體激光器發光原理和光纖通信中激光光源工作原理   了解半導體激光器平均輸出光功率與注入驅動電流的關系   掌握半導體激光器P（平均發送光功率）-I（注入電流）曲線的測試方法二、實驗內容： 測量半導體激光器輸出功率和注入電流，并畫出P-I關系曲線。 根據P-I特性曲線，找出半導體激光器閾值

2、電流。三、實驗器材： 光纖通信原理實驗箱1臺 光功率計1臺 FC/PC-FC/PC單模光跳線1根 萬用表1臺 連接導線20根四、實驗原理： 半導體激光二極管（LD）簡稱半導體激光器，它通過受激輻射發光，是一種閾值器件。由于受激輻射與自發輻射的本質不同，導致了半導體激光器不僅能產生高功率（10mW）輻射，而且輸出光發散角窄（垂直發散角為3050°，水平發散角為030°），與單模光纖的耦合效率高（約3050），輻射光譜線窄（0.11.0nm），適用于高比特工作，載流子復合壽命短，能進行高速信號（>20GHz）直接調制，非常適合于作高速長距離光纖通信系統的光源。P-I特性是

3、選擇半導體激光器的重要依據。在選擇時，應選閾值電流Ith盡可能小，對應P值小，而且沒有扭折點的半導體激光器，這樣的激光器工作電流小，工作穩定性高，消光比大，而且不易產生光信號失真。并且要求P-I曲線的斜率適當。斜率太小，則要求驅動信號太大，給驅動電路帶來麻煩；斜率太大，則會出現光反射噪聲及使自動光功率控制環路調整困難。半導體激光器具有高功率密度和極高量子效率的特點，微小的電流變化會導致光功率輸出較大變化，是光纖通信中最重要的一種光源；它可以看作為一種光學振蕩器，要形成光的振蕩，就必須要有光放大機制，也即激活介質處于粒子數反轉分布，而且產生的增益足以抵消所有的損耗。將開始出現凈增益的條件稱為閾值

4、條件。一般用注入電流值來標定閾值條件，也即閾值電流Ith，當輸入電流小于Ith時，其輸出光為非相干的熒光，類似于LED發出的光，當電流大于Ith時，輸出光為激光，且輸入電流和輸出光功率成線性關系。該實驗就是對該線性關系進行測量，以測試半導體激光器的P-I線性關系。在實驗中所用到半導體激光器輸出波長為1310nm，帶尾纖及FC型接口。I(mA)P(m)W)Ith半導體激光器作為光纖通信中應用的主要光源，其性能指標直接影響到系統傳輸數據的質量，因此P-I特性曲線的測試了解激光器性能是非常重要的。半導體激光器驅動電流的確定是通過測量串聯在電路中的R110上電壓值。電路中的驅動電流在數值上等于R110

5、兩端電壓與電阻值之比。為了測試更加精確，實驗中先用萬用表測出R110的精確值，計算得出半導體激光器的驅動電流，然后用光功率計測得一定驅動電流下半導體激光器發出激光的功率，從而完成P-I特性的測試。并可根據P-I特性得出半導體激光器的斜率效率。 圖1-1 LD半導體激光器P-I曲線示意圖五、實驗步驟：1、關閉系統電源，按如下說明進行連線：（1）用連接線將2號模塊TH7（DoutD）連至25號光收發模塊的TH2（數字輸入），并把2號模塊的撥碼開關S4設置為“ON”，使輸入信號為全1電平。（2）用光纖跳線連接25號光收發模塊的光發輸出端和光收接入端，并將光收發模塊的功能選擇開關S1打到“光功率計”。

6、（3）用同軸電纜線將25號光收發模塊P4（光探測器輸出）連至23號模塊P1（光探測器輸入）。2、將25號光收發模塊開關J1撥為“10”，即無APC控制狀態。開關S3撥為“數字”，即數字光發送。3、將25號光收發模塊的電位器W4和W2順時針旋至底，即設置光發射機的輸出光功率為最大狀態； 4、開電，設置主控模塊菜單，選擇主菜單【光纖通信】【光源的P-I特性測試】功能。5、用萬用表測量R7兩端的電壓（測量方法：先將萬用表打到直流電壓檔，然后將紅表筆接TP3，黑表筆接TP2）。讀出萬用表讀數U，代入公式I=U/R7，其中R7=33, 讀出光功率計讀數P。U(mV)637623588413349310P

7、(uW)346.4333309.6188.4144103.4I(mA)5.445.3455.264.554.1263.33U(mV)2742192317.318.620.1P(uW)80.3344.79105.312.1920.4329.95I(mA)2.932.044.580.781.0981.49六、實驗過程原始記錄（數據、圖表、波形等）：七、實驗結果及分析： 當注入電流較小時，激活區不能實現粒子束反轉，自發發射占主導地位。激光器發射普通的熒光。隨著注入電流的增加，激活器里實現了粒子束反轉，受激輻射占主導地位。但當注入電流小于閾值電流時，諧振腔內的增益還不足以克服如介質的吸收、鏡面反射不完全等引起的諧振腔的損耗時，不能在腔內建立起振蕩，激光器只發射較強熒光。只有當注入電流大于閾值電流時才能產生功率很強的激光。將上表所得實驗結果進行分析，繪制P-I特性曲線可得其閾值電流大概在2.5mA左右，同時也可以得到P-I特性是選擇半導體激光器的重要依據。在選擇時，應選閾值電流Ith盡可能小，對應P值小，而且沒有扭折點的半導體激光器，這樣的激光器工作電流小，工作穩定性高，消光比大，而且不易產生光信號失真。并且要求P-I曲線的斜率適當。斜率太小，則要求驅動信號太大，給驅動電路帶來麻煩；斜率太大，則會出現光反射噪聲及使自動光功率控制環