一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱制造技术

技术编号:20365484 阅读:25 留言:0更新日期:2019-02-16 17:42
本实用新型专利技术公开了一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱。本实用新型专利技术包括C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块和控制模块;控制模块通过RS232接口数据线控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块;本实用新型专利技术工作时存在多种工作模式,C波段的EDFA包括前向泵浦的C波段EDFA连接方式、后向泵浦的C波段EDFA连接方式和双向泵浦的C波段EDFA连接方式;L波段的EDFA包括前向泵浦的L波段EDFA连接方式、后向泵浦的L波段EDFA连接方式和双向泵浦的L波段EDFA连接方式。本实用新型专利技术其结构简单、成本低,而且操作方便,便于掌握,适合用于开展EDFA相关课程的教学实验用,能让学生自己动手进行各种实验;同时,也适合作研究之用。

【技术实现步骤摘要】
一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱
本技术涉及教学和科研设备领域,具体涉及一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱。本技术主要应用于光通信实验教学测试与研究。同时,也可以根据特殊的需求,增加或删除某些功能单元,视具体教学情况,进行灵活配置。
技术介绍
EDFA(ErbiurDopedFiberAmplifer)是光纤放大器中具有代表性的一种,是DWDM(密集型光波复用:DenseWavelengthDivisionMultiplexing)系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。它的作用是对经过长距离光纤传输后产生损耗的微弱光信号进行无中继放大,延长光通信传输距离和传输容量。其研发和应用,对光纤通信的发展有着重要的意义。现有的本科教学实验用的EDFA存在一些不足之处,①仅工作在C波段,中心波长为1550nm;②实验用的大部分EDFA都是封装好的,实验过程中学生观察不到实验现象,只能从感性上认识EDFA,并不能很好的理解EDFA的内部结构和放大机理;③放大器的泵浦激光器的泵浦方式固定;④教学实验过程中不能直观测量EDFA中G、NF和非线性效应特性与构成EDFA的结构参数的变化关系因此,为了更好的满足本科教学实验和科研的需求,研制了一种C+L波段的EDFA本科教学实验箱。
技术实现思路
本技术的目的在于针对现有技术不足,提供一种C+L波段的EDFA本科教学实验箱。本技术其结构简单、成本低,而且操作方便,便于掌握,适合用于开展EDFA相关课程的教学实验用,能让学生自己动手进行各种实验;同时,也适合作研究之用。本技术解决其技术问题所采用的技术方案如下:C+L波段的EDFA教学开发实验箱,包括C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块和控制模块。C波段EDFA放大模块包括泵浦激光器、3dB光耦合器、光隔离器、C波段WDM复用器和、C波段掺铒光纤和可调光衰减器。L波段EDFA放大模块包括泵浦激光器、3dB光耦合器、光隔离器、L波段WDM复用器和、L波段掺铒光纤和可调光衰减器。液晶显示模块包括液晶显示屏、开关按钮、LD功率设定按钮和LD温度设定按钮。本技术工作有多种工作模式,C波段的EDFA包括前向泵浦的C波段EDFA连接方式、后向泵浦的C波段EDFA连接方式和双向泵浦的C波段EDFA连接方式;L波段的EDFA包括前向泵浦的L波段EDFA连接方式、后向泵浦的L波段EDFA连接方式和双向泵浦的L波段EDFA连接方式,具体的:前向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器一端通过光纤连接,光隔离器另一端与C波段WDM复用器的a端口相连接,待放大的输入信号接C波段WDM复用器的b端口,C波段WDM复用器的c端口与C波段掺铒光纤的一端连接,C波段掺铒光纤的另一端与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。后向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器一端通过光纤连接,光隔离器另一端与C波段WDM复用器的f端口,待放大的输入信号与C波段掺铒光纤的一端连接,C波段掺铒光纤的另一端连接C波段WDM复用器的d端口,C波段WDM复用器的e端口与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。双向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器一端通过光纤连接,光隔离器的另一端与光耦合器的g端口连接,光耦合器的i端口与C波段WDM复用器的a端口连接,光耦合器的h端口与C波段WDM复用器的f端口连接,待放大的输入信号与C波段WDM复用器的b端口连接,C波段WDM复用器的c端口C波段掺铒光纤的一端连接,C波段掺铒光纤的另一端连接C波段WDM复用器的d端口,C波段WDM复用器的e端口与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。前向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器的一端通过光纤连接,光隔离器的另一端与L波段WDM复用器的j端口相连接,待放大的输入信号接L波段WDM复用器的k端口,L波段WDM复用器的l端口与L波段掺铒光纤的一端连接,L波段掺铒光纤的另一端与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。后向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器的一端通过光纤连接,光隔离器的另一端与L波段WDM复用器的n端口相连接,待放大的输入信号与L波段掺铒光纤的一端连接,L波段掺铒光纤的另一端连接L波段WDM复用器的m端口,L波段WDM复用器的o端口与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。双向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器和光隔离器一端通过光纤连接,光隔离器的另一端与光耦合器的g端口连接,光耦合器的i端口与L波段WDM复用器的j端口连接,光耦合器的h端口与L波段WDM复用器的n端口连接,待放大的输入信号与L波段WDM复用器的k端口连接,L波段WDM复用器的l端口L波段掺铒光纤的一端连接,L波段掺铒光纤的另一端连接L波段WDM复用器的m端口,L波段WDM复用器的o端口与可调谐衰减器一端连接,可调谐衰减器的另一端作为整个放大器的输出。控制模块通过RS232接口数据线控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块;具体的控制模块中的功率控制电路和温度控制电路用于控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块中的泵浦激光器,同时实时控制液晶面板显示模块中液晶显示屏上的显示。优选地,所述泵浦激光器采用980nm的功率可调谐激光器。优选地,C波段掺铒光纤采用5m、10m和15m,便于实验测试和分析EDF的长度对EDFA增益的变化特性。优选地,L波段的掺铒光纤采用8m、10m和25m,便于实验测试和分析EDF长度对EDFA增益特性的变化。优选地,C波段和L波段均采用两个WDM光复用器,便于设计前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦的连接方式。优选地,利用硬件电路设计了液晶显示板,便于硬件操作设置LD的温度和功率。优选地,利用Labview设计了显示和控制软件,可以利用软件方法设置LD的温度和驱动电流,还可以实时观测EDFA的输出特性,如增益G曲线和噪声系数NF曲线。本技术有益效果如下:本技术具有多波长模式、多泵浦方式、多参数变化模式和多实验模式:其中多波长模式能够实现对C波段和L波段的输入光信号进行放大;多泵浦方式能够同时设计三种EDFA的泵浦方式,前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦;多参数变化模式能够选择不同长度的EDF进行实验,也可以调节LD的驱动电流来改变泵浦激光器的输出光功率,从而得到不同参数组合下的增益G和噪声系数NF;多实验模式能够开展多个实验,如不同泵浦方式的EDFA的特性曲线测试实验、不同EDF长度的特性曲线测试实验、EDFA的NF曲线测试实验等;且实验箱所有元器件置于一个箱子里,液晶显示模块固定,其余光无源器件平铺在箱子里,便于学生直观观察教学演示和学生动手操作实验。附图说明图1为C+L波段的EDFA的教学开发实验箱的结构示意图。图2为C波段EDFA的连接示意图。图3为L波段EDFA的连接示意图。图4为C波段三种不同泵浦方式ASE光谱(泵浦功率为300mA)。图5为L波段三种不同泵浦方式ASE光谱(泵浦功率为30本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于包括C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块和控制模块;控制模块通过RS232接口数据线控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块;具体的控制模块中的功率控制电路(11)和温度控制电路(12)用于控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块中的泵浦激光器(1),同时实时控制液晶面板显示模块中液晶显示屏上的显示;C波段EDFA放大模块包括泵浦激光器(1)、3dB光耦合器(2)、光隔离器(3)、C波段第一WDM复用器(4‑1)和C波段第二WDM复用器(4‑2)、C波段掺铒光纤(5)和可调谐衰减器(14);L波段EDFA放大模块包括泵浦激光器(1)、3dB光耦合器(2)、光隔离器(3)、L波段第一WDM复用器(6‑1)和L波段第二WDM复用器(6‑2)、L波段掺铒光纤(7)和可调谐衰减器(14);液晶显示模块包括液晶显示屏、开关按钮(8)、LD功率设定按钮(9)和LD温度设定按钮(10);该EDFA教学开发实验箱工作时存在多种工作模式,C波段的EDFA包括前向泵浦的C波段EDFA连接方式、后向泵浦的C波段EDFA连接方式和双向泵浦的C波段EDFA连接方式;L波段的EDFA包括前向泵浦的L波段EDFA连接方式、后向泵浦的L波段EDFA连接方式和双向泵浦的L波段EDFA连接方式,具体的:前向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)另一端与C波段第一WDM复用器(4‑1)的a端口相连接,待放大的输入信号接C波段第一WDM复用器(4‑1)的b端口,C波段第一WDM复用器(4‑1)的c端口与C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;后向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)另一端与C波段第二WDM复用器(4‑2)的f端口,待放大的输入信号与C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端连接C波段第二WDM复用器(4‑2)的d端口,C波段第二WDM复用器(4‑2)的e端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;双向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与3dB光耦合器(2)的g端口连接,3dB光耦合器(2)的i端口与C波段第一WDM复用器(4‑1)的a端口连接,3dB光耦合器(2)的h端口与C波段第二WDM复用器(4‑2)的f端口连接,待放大的输入信号与C波段第一WDM复用器(4‑1)的b端口连接,C波段第一WDM复用器(4‑1)的c端口C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端连接C波段第二WDM复用器(4‑2)的d端口,C波段第二WDM复用器(4‑2)的e端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;前向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)的一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与L波段第一WDM复用器(6‑1)的j端口相连接,待放大的输入信号接L波段第一WDM复用器(6‑1)的k端口,L波段第一WDM复用器(6‑1)的l端口与L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;后向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)的一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与L波段第二WDM复用器(6‑2)的n端口相连接,待放大的输入信号与L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端连接L波段第二WDM复用器(6‑2)的m端口,L波段第二WDM复用器(6‑2)的o端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;双向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与3dB光耦合器(2)的g端口连接,3dB光耦合器(2)的i端口与L波段第一WDM复用器(6‑1)的j端口连接,3dB光耦合器(2)的h端口与L波段第二WDM复用器(6‑2)的n端口连接,待放大的输入信号与L波段第一WDM复用器(6‑1)的k端口连接,L波段第一WDM复用器(6‑1)的l端口L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端连接L波段第二WDM复用器(6‑2)的m端口,L波段第二WDM复用器(6‑2)的o端口与可调谐衰减器(14)一端连...

【技术特征摘要】
1.一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于包括C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块和控制模块;控制模块通过RS232接口数据线控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块、液晶面板显示模块;具体的控制模块中的功率控制电路(11)和温度控制电路(12)用于控制C波段EDFA放大模块、L波段EDFA放大模块中的泵浦激光器(1),同时实时控制液晶面板显示模块中液晶显示屏上的显示;C波段EDFA放大模块包括泵浦激光器(1)、3dB光耦合器(2)、光隔离器(3)、C波段第一WDM复用器(4-1)和C波段第二WDM复用器(4-2)、C波段掺铒光纤(5)和可调谐衰减器(14);L波段EDFA放大模块包括泵浦激光器(1)、3dB光耦合器(2)、光隔离器(3)、L波段第一WDM复用器(6-1)和L波段第二WDM复用器(6-2)、L波段掺铒光纤(7)和可调谐衰减器(14);液晶显示模块包括液晶显示屏、开关按钮(8)、LD功率设定按钮(9)和LD温度设定按钮(10);该EDFA教学开发实验箱工作时存在多种工作模式,C波段的EDFA包括前向泵浦的C波段EDFA连接方式、后向泵浦的C波段EDFA连接方式和双向泵浦的C波段EDFA连接方式;L波段的EDFA包括前向泵浦的L波段EDFA连接方式、后向泵浦的L波段EDFA连接方式和双向泵浦的L波段EDFA连接方式,具体的:前向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)另一端与C波段第一WDM复用器(4-1)的a端口相连接,待放大的输入信号接C波段第一WDM复用器(4-1)的b端口,C波段第一WDM复用器(4-1)的c端口与C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;后向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)另一端与C波段第二WDM复用器(4-2)的f端口,待放大的输入信号与C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端连接C波段第二WDM复用器(4-2)的d端口,C波段第二WDM复用器(4-2)的e端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;双向泵浦的C波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与3dB光耦合器(2)的g端口连接,3dB光耦合器(2)的i端口与C波段第一WDM复用器(4-1)的a端口连接,3dB光耦合器(2)的h端口与C波段第二WDM复用器(4-2)的f端口连接,待放大的输入信号与C波段第一WDM复用器(4-1)的b端口连接,C波段第一WDM复用器(4-1)的c端口C波段掺铒光纤(5)的一端连接,C波段掺铒光纤(5)的另一端连接C波段第二WDM复用器(4-2)的d端口,C波段第二WDM复用器(4-2)的e端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;前向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)的一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与L波段第一WDM复用器(6-1)的j端口相连接,待放大的输入信号接L波段第一WDM复用器(6-1)的k端口,L波段第一WDM复用器(6-1)的l端口与L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;后向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)的一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与L波段第二WDM复用器(6-2)的n端口相连接,待放大的输入信号与L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端连接L波段第二WDM复用器(6-2)的m端口,L波段第二WDM复用器(6-2)的o端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出;双向泵浦的L波段EDFA连接方式,泵浦激光器(1)和光隔离器(3)一端通过光纤连接,光隔离器(3)的另一端与3dB光耦合器(2)的g端口连接,3dB光耦合器(2)的i端口与L波段第一WDM复用器(6-1)的j端口连接,3dB光耦合器(2)的h端口与L波段第二WDM复用器(6-2)的n端口连接,待放大的输入信号与L波段第一WDM复用器(6-1)的k端口连接,L波段第一WDM复用器(6-1)的l端口L波段掺铒光纤(7)的一端连接,L波段掺铒光纤(7)的另一端连接L波段第二WDM复用器(6-2)的m端口,L波段第二WDM复用器(6-2)的o端口与可调谐衰减器(14)一端连接,可调谐衰减器(14)的另一端作为整个放大器的输出。2.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于所述泵浦激光器(1)采用980nm的功率可调谐激光器。3.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于C波段掺铒光纤采用5m、10m和15m,便于实验测试和分析EDF的长度对EDFA增益的变化特性。4.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于L波段的掺铒光纤采用8m、10m和25m,便于实验测试和分析EDF长度对EDFA增益特性的变化。5.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于C波段和L波段均采用两个WDM光复用器,便于设计前向泵浦、后向泵浦和双向泵浦的连接方式。6.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于温度控制电路包括17个电阻、17个电容、3个放大器和4个芯片;具体的:电阻R11的一端接电源输入端V+端,另一端同时与电解电容C5的正极、电阻R19的一端、电阻R2的一端、稳压芯片U2的输入端即3管脚相连接;电解电容C5的负极同时与电解电容C3的负极、电阻R4的一端相连接同时接地;电阻R19的另一端与电解电容C3的正极相连接;电阻R2的另一端同时与稳压芯片U2的输出端即2管脚、电阻R3的一端、电解电容C7的正极、电解电容C15的正极相连接同时接地;电阻R4的另一端与电阻R3的另一端相连接并同时与稳压芯片U2的比较端口即1管脚相连接,电解电容C7的负极、电解电容C15的负极均接地;电阻R12的一端接电源输入端V-端,另一端同时与电解电容C6的负极、电阻R20的一端、电阻R5的一端、稳压芯片U3的输入端即3管脚相连接;电解电容C6的正极同时与电解电容C4的正极、电阻R7的一端相连接同时接地;电阻R20的另一端与电解电容C4的负极相连接;电阻R5的另一端同时与稳压芯片U3的输出端即2管脚、电阻R6的一端、电解电容C8的负极、电解电容C16的负极相连接同时接地;电阻R7的另一端与电阻R6的另一端相连接并同时与稳压芯片U3的比较端口即1管脚相连接,电解电容C8的正极、电解电容C16的正极均接地;稳压芯片U4的输入端即2管脚与电容C9的一端相连接同时外接电源输入端V+端,电容C9的另一端与电解电容C10的负极、稳压芯片U4的接地端即4管脚相连接同时接地;电解电容C10的正极与稳压芯片U4的比较端口即3管脚相连接;稳压芯片U4的输出端口即6管脚与电容C11的一端连接同时外接5V电源,电容C11的另一端接地;稳压芯片U1的输入端即1管脚与电解电容C1的正极相连接同时外接电源输入端V+端,电解电容C1的负极与电解电容C2的负极、电解电容C19的负极、稳压芯片U1的接地端即4管脚相连接同时接地;电解电容C2的正极、电解电容C19的正极与稳压芯片U1的输出端即3管脚相连接同时外接电源VCC端,电源VCC端通过电阻R1与电源输入端V+端相连接;电阻R25的一端外接5V电源,另一端同时与电阻R26的一端、放大器B的一个电源输入端口相连接;电阻R26的另一端外接-5V电源,同时与放大器B的电源输出端口、电阻R28的一端相连接;放大器B的另一个电源输入端口接地,放大器B的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V-端;电阻R28的另一端同时与电容C12的一端、电阻R27的一端、放大器C的一个电源输入端口相连接;电容C12的另一端、电阻R27的另一端与放大器C的电源输出端口相连接;放大器C的另一个电源输入端口接地,放大器C的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V-端;电阻R30的一端外接5V电源,电阻R30的另一端同时与电容C13的一端、电阻R29的一端、放大器D的一个电源输入端口相连接;电容C13的另一端、电阻R29的另一端与放大器D的电源输出端口相连接;放大器D的另一个电源输入端口接地,放大器D的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V-端;电容C17一端和电容C18的一端分别接电源输入端V+端和V-端;电容C17和电容C18的另一端均接地。7.根据权利要求6所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于所述的稳压芯片U1、稳压芯片U2、稳压芯片U3和稳压芯片U4的型号分别问L78M05、LM317T、LM337T和MAX6250ESA。8.根据权利要求1所述的一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱,其特征在于功率控制电路包括66个电阻、27个电容、17个放大器、15个二极管和1个芯片;具体的:电阻R73的一端同时与电阻R72和R77一端、放大器B1的负输入端相连接;电阻R74的一端同时与电阻R70和R71一端、放大器B1的正输入端相连接;电阻R73和R74的另一端接地;电阻R72的另一端同时与电阻R75的一端、电阻R76的一端、放大器A1的负输入端相连接,电阻R77另一端同时与电阻R76的另一端...

【专利技术属性】
技术研发人员:周雪芳葛超群魏一振
申请(专利权)人:杭州电子科技大学
类型:新型
国别省市:浙江,33

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