将电信号转变为光信号的方式通常有两种: 直接调制和间接调制。直接调制方法适用于半导体光源，它将要传送的信息转变为电流信号注入光源，获得相应的光信号输出，是一种光强度调制(ⅠM)。间接调制是利用晶体的电光、磁光和声光效应等性质对光辐射进行调制，可以采用铌酸锂调制器(L-M)、电吸收调制器(EA-M)和干涉型调制器(MZ-M)等实现。对强度调制直接检测(ⅠM/DD)光波系统，并非一定要采用外调制方案，但在高速长距离光波系统中，采用间接调制有利于提高系统性能。

【实验目的】

(1)了解光纤模拟通信和数字通信的工作原理。

(2)了解光纤波分复用技术(WDM)的工作原理。

【实验原理】

直接调制技术具有简单、经济和容易实现等优点，由于光源的输出光功率基本上与注入电流成正比，因此调制电流转换为光频调制是一种线性调制。按调制信号的形式，光调制可分为模拟信号调制和数字信号调制两种。

模拟信号调制是直接用连续的模拟信号(如话音和视频信号)对光源进行调制，如图6.1(a)所示，连续的模拟信号电流叠加在直流偏置电流上。适当选择直流偏置电流的大小，可以减小光信号的非线性失真。数字信号调制主要指PCM编码调制，先将连续变化的模拟信号通过取样、量化和编码，转换成一组二进制脉冲代码，用矩形脉冲的1码和0码来表示信号，如图6.1(b)和(c)所示。

图6.1 半导体光源的直接调制原理

光波分复用(WDM)是在光域进行的多信道复用方案，这种复用方案可用独立的电比特流，也可用在电域已复用的TDM或FDM复合比特流调制多个光载波，然后通过同一根光纤传输，实现多层复用。在接收端依次利用光域和电域解复用不同的信道，能够最大限度地利用光纤的带宽潜力。WDM可复用信道数或可用的载波数主要取决于信道间隔。

【实验仪器】

实验装置如图6.2所示: CA9005信息光电子综合实验系统、1550nm激光器、1310nm激光器、1310/1550波分复用器、微型摄像头、监视器、光电二极管

图6.2 光纤通信及波分复用实验装置示意图

【实验内容及步骤】

(1)按图6.2所示结构进行实验系统连接，检查无误后打开系统电源。

(2)将1550nm激光器输出连接至ⅠnGaAsPⅠN光电二极管输入，使用模拟调制方式在单模光纤中传输视频信号。

①将微型摄像头的视频输出信号连接至示波器CH1输入，观察并记录视频信号波形和幅度。(www.daowen.com)

②设置LD2工作模式(MOD)为模拟调制模式(OAM)，1550nm激光器输出光功率受6MHz带宽视频信号调制。

③将模拟接收机输出信号DEC.OUT连接至示波器CH2输入，调节LD2偏置电流(Ic)、模拟接收机增益(PD2RTO)、模拟接收机偏移(VS2)，使得光接收机监控信号波形与微型摄像头的视频输出信号波形一致。

④将DEC.OUT连接至监视器视频输入端Video.Ⅰn，微调LD2偏置电流(Ic)，使得监视器图像有最小失真。

(3)将1310nm激光器输出连接至ⅠnGaAsPⅠN光电二极管输入，设置LD1工作模式(MOD)为模拟调制模式(OAM)，1310nm激光器输出光功率受语音信号调制。

将模拟接收机输出信号COD.OUT连接至监视器音频输入端Audio.Ⅰn，调节LD1偏置电流(Ic)、模拟接收机增益(PD1RTO)、模拟接收机偏移(VS1)，使得监视器声音输出有最小失真。

(4)将两个WDM和4km单模光纤按图6.2所示结构接入实验系统，使用1550nm传输视频信号，使用1310nm传输语音信号，进行单模光纤波分复用技术实验。

①微调LD2偏置电流(Ic)，使得监视器图像有最小失真。

②微调LD1偏置电流(Ic)，使得监视器声音输出有最小失真。

【思考题】

如何使用两套设备在一根单模光纤中进行双向可视电话传输? 请画出系统光路。

【注意事项】

(1)在光路连接过程中，光纤不能过于弯曲，以防折断，导致信号不通。

(2)所用激光器为不可见光，加载驱动电流后，不能对准人眼，以免被灼伤。

(3)监视器和摄像头通电时间不能太长，以免其发热导致不能正常工作。