自由空间光通信原理教学实验仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种自由空间光通信原理教学实验仪，包括箱体、光路组件及其电路部分，光路组件包括激光器发射机（１）、探测器接收机（３），激光器发射机（１）和探测器接收机（３）上均有与其对应电路连接的标准接口；电路部分将激光器驱动电路和探测器接收电路集成在箱体内的电路模块（６）中，与各光路组件对应的电路的输入输出接口在箱体（４）的面板（５）上有对应的标准接口。各光路组件相互独立，下部有可调支座，箱体的面板（５）上有实验中各光路组件支座的安放凹穴（５－１），凹穴的大小与光路组件的支座匹配。通过光路组件和电路部分的有效配合，可以实现模拟信号、视频信号和２Ｍ高速率数字信号的自由空间光通信。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种自由空间光通信原理教学实验仪，用于教学 实验中自由空间光通信原理及通信系统的学习，属于教学仪器。
技术介绍
自由空间激光通信系统FS0 (Free Space Optical)也被称作激 光大气通信或激光无线传输系统。上世纪中期以来，伴随着通信业务 从语音业务向数据业务的转变，以及电信网与互联网的融合，对数据 的传输及接入技术提出了越来越高的要求。现有的宽带接入技术，如 微波、光纤通信等显示了各自特有的优势。自由空间光通信技术，作 为解决"最后一公里"问题瓶颈的有效途径，成为当前宽带接入技术 的有效补充。FSO技术在国内外的应用领域主要被作为"最后一公里"的解决 方案、局域网桥接、光纤备份、临时连接以及蜂窝网的基站互连和用 于比较特殊的商业服务。目前FS0自由空间光通信商用设备居多，整 个通信系统在结构上比较复杂，光发收系统大多采用自动跟踪和准瞄 技术，对准要求比较高，价格较昂贵，师资力量单薄的学校无法让学 生通过实验来更好地掌握FS0设备工作原理，给教学带来了极大的不 便。'
技术实现思路
本技术的目的是提供一种自由空间光通信原理教学实验仪， 可以完成模拟信号、视频信号和数字信号的自由空间光通信演示。本技术的方案是本技术的自由空间光通信原理教学实 验仪包括箱体、光路组件及其电路部分，其光路组件包括激光器发射 机、探测器接收机，激光器发射机和探测器接收机上均有与其对应电 路连接的标准接口；电路部分将激光器驱动电路和探测器接收电路集成在箱体内的电路模块中，与各光路组件对应的电路的输入输出接口 在箱体的面板上有对应的标准接口。所述的各光路组件相互独立，下部有可调支座，箱体的面板上有 实验中各光路组件支座的安放凹穴，凹穴的形状和大小与光路组件的 支座匹配。所述的激光器发射机的光源采用半导体激光器，半导体激光器通 过电路板固定在激光器固定圆筒中，在半导体激光器的激光出射孔处安装一个前后位置可旋转调节的透镜固定件，透镜固定件里面放置聚 光透镜，并使用锁紧螺环将透镜固定；在光源的背光方向激光器固定 圆筒的后盖上有与箱体面板对应电路连接的标准接口；激光器固定圆 筒固定在支杆上，支杆)安装在可调支座中。所述的探测器接收机采用PIN光电二极管接收光信号，PIN光电 二极管安装在电路板上，电路板固定在探测器圆筒上，PIN光电二极 管对准探测器圆筒上的接收光孔，探测器圆筒的后盖上有与箱体面板 对应电路连接的标准接口；探测器圆筒固定在支杆上，支杆安装在可 调支座中。所述的光路组件还包括起偏器和检偏器，起偏器和检偏器同样包 括偏振片，偏振片固定在旋转小圆盘上，旋转小圆盘安装在大圆盘上， 大圆盘固定在支杆上，支杆安装在可调支座)中。起偏器和检偏器在光 路中起到衰减光强度的作用。实验中组建光路系统时，由支杆支撑各器件，同时可以手动调节 各器件高度和方向角度，以完成光路的对准，使用完毕时拆卸方便。所述的激光器驱动电路包括模拟信号输入电路和数字信号输入电 路，数字信号输入电路直接与信号选择电路K1连接，模拟信号则先经 过电平调整电路再与选择电路K1连接；选择电路与调制电路连接，输 入信号反馈电路与调制电路连接；调制电路输出与半导体激光器的驱 动输入连接。所述的自由空间光通信原理教学实验仪，探测器接收电路包括依 次连接的前置放大电路、信号选择电路，信号选择电路的输出分别连 接模拟信号处理电路和数字信号处理电路。本技术的优点可以方便地通过实验仪上的各种装置来完成 信号的空间光传输，明确自由空间光通信系统的结构及原理。采用 650nm半导体激光器作为光源，其所发激光可见，便于手动对准光发 收系统，降低技术难度和制造成本；将激光器驱动电路、探测器接收 电路各分两部分，对不同信号进行不同处理，减小信号的失真或降低 误码率；光路中加入起偏器和检偏器，可以完成光信号强度衰减的测 量及马吕斯定理的验证。附图说明图1是激光器发射机结构示意图；图2是起偏器或检偏器结构示意图；图3是探测器接收机结构示意图；图4是本技术的激光器驱动电路部分示意图；.图5是本技术的探测器接收电路部分示意图； 图6是本技术的总体示意图； 图7是本技术的使用状态。具体实施方式以下结合附图详细说明本技术的具体实施方式 自由空间光通信原理教学实验仪包括光路组件和电路部分，光路组件由激光器发射机1、起偏器2a和检偏器2b、探测器接收机3组成；电路部分包括激光器驱动电路、探测器接收电路。图1是本技术的激光器发射机结构示意图激光器发射机1光源采用650nm半导体激光器，其发光可见，光路调节比较方便。半导体激光器1-2焊接在小型固定电路板1-3上，电路板1-3固 定在激光器固定圆筒1-1中。在半导体激光器卜2的激光出射孔处安 装一个前后位置可旋转调节的透镜固定件1-5，透镜固定件1-5里面 放置透镜1-4，并使用锁紧螺环l-6将透镜固定，调节透镜固定件1-5 可以使激光聚焦，从而获得聚光效果较好的激光束。在光源的背光方 向激光器固定圆筒1-1后盖1-7上有与箱体面板上对应电路连接的标 准接口 1-8，该标准接口在激光器固定圆筒1-1内分别与激光器l-2 的三个管脚用导线连接；激光器固定圆筒1-1固定在支杆1-9上，支 杆1-9安装在可调支座1-10中，由锁紧旋钮1-11锁定。在通信时首先要将激光器固定件1-1固定在支杆1-9上，然后将 支杆1-8放置于支座1-10中，调节透镜固定件1-5使得激光器卜2 的光束聚焦，然后调节支杆1-9使得激光器1-2高度及发光角度合适 时，用锁紧旋钮1-11锁紧支杆1-9。图2是起偏器2a和检偏器2b结构示意图起偏器2a和检偏器 2b的材质和结构一样，都是由偏振片和固定装置组成。偏振片2-3固 定在可旋转的小圆盘2-2中，小圆盘2-2放置于大圆盘2-l中，且可 相对于大圆盘2-l旋转，在小圆盘2-2上标有标定线，大圆盘2-l上 标有角度线，以便于指示小圆盘的旋转角度。2-4为支杆，2-5为支座， 2-6为锁紧旋钮。通信系统中不需要起偏器和检偏器，只有在完成光信号强度衰减 的测量及马吕斯定理的验证中需要在光路中加入该装置。使用时，将 大圆盘2-l固定在支杆2-4上，将支杆2-4放于支座2-5中，调节支杆使得偏振片2-3所在平面与光线垂直且偏振片2-3的中心与光线在 一条直线上，用锁紧旋钮2-6锁定支杆，然后旋转小圆盘2-2便可实 现光强度的衰减。图3是探测器接收机结构示意图探测器接收机3采用PIN光电二极管接收光信号，PIN光电二极管3-2安装在电路板3-3上，电路板3-3固定在探测器圆筒3-1内， PIN光电二极管3-2对准探测器圆筒3-1上的接收光孔3-9，探测器圆 筒的后盖3-4上有与箱体面板对应电路连接的标准接口 3-5，该接口 在探测器圆筒3-1内分别与PIN光电二极管3-2的两个管脚用导线连 接；探测器圆筒固定在支杆3-6上，支杆3-6安装在支座3-7中，3_8 为锁紧旋钮。探测器固定套筒后盖3-4用于装载与电路对应的标准接口 3-5， 以及封闭探测器，避免探测器被人为损坏。在通信时首先要将探测器固定套筒3-1固定在支杆3-6上，然后 将支杆3-6放置于支座3-7中，调节支杆3-6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自由空间光通信原理教学实验仪，包括箱体、光路组件及其电路部分，其特征在于：光路组件包括激光器发射机（１）、探测器接收机（３），激光器发射机（１）和探测器接收机（３）上均有与其对应电路连接的标准接口；电路部分将激光器驱动电路和探测器接收电路集成在箱体内的电路模块（６）中，与各光路组件对应的电路的输入输出接口在箱体（４）的面板（５）上有对应的标准接口。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐良，王晓玲，刘艳飞，
申请(专利权)人：湖北众友科技实业股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]