演示装置光纤通信论文

1制作材料

亚克力板，功率放大器，自制电源6V，万用线路板，电池盒，1．5V干电池，10mm×10mm硅光电池，红色激光发射头，自制音频调制电路和接收调制电路（主要用到功率放大芯片LM386N－1），喇叭及其支架，直径14mm通体发光光纤，杜邦线，电线，音频线和插口，香蕉插头和香蕉插座，铝盒子，螺丝，螺母。

2制作方法

（1）根据图2中的原理图［2］，在万用线路板上焊接音频调制电路和接收调制电路。（2）用亚克力板制作65cm×40cm的作为演示装置的底板，并用钻孔机在底板上钻孔以固定其他元件．（3）用亚克力板制作16cm×11cm×8cm的5面矩形盒子一个，安放在自制的6V电源上，如图3（a）所示．用亚克力板再制作5cm×4cm×3cm的5面矩形盒两个，分别罩在音频输入和输出插口上以便固定在底板上，如图3（b）所示．（4）利用钻孔机分别在铝盒子上开孔，把红色激光发射头、接收调制电路和硅光电池、功率放大器放进铝盒子里并固定．（5）用亚克力板做底4cm×4cm，高10cm的支架两个，分别固定激光发射头和硅光电池，如图3（b）所示．（6）利用圆柱形支架固定喇叭，如图3（c）所示．（7）用杜邦线、香蕉插座和香蕉插头连接装置，利用螺丝和螺母将各个装置固定在底板上．

3基本原理

基本原理［3］如图4所示．图4实验原理示意图（1）光调制要实现光通信首先要将光进行调制．凡是使光流的振幅、频率、相位3个参量中任何一个参量随外加信号而变化均称为光调制．使光的振幅变化称为调幅或调强．本演示仪主要利用使光波的振幅（光强）随外加变化的光调制来控制发光强度，使发光强度按声音的电信号的频率和振幅发生变化，这种光调制叫做直接光调制．本演示仪中使用的红色激光发射头的工作电压是6V左右，所以在音频信号接入激光头时，必须在之间加一个音频调制电路，这样既保证了激光头能随音频信号的改变而改变发光强度，也保护了激光头的正常使用寿命．（2）光解调实验原理的示意图如图4所示，用一只光电探测器（硅光电池）去接收已被调制的光信号，则能将已调制的光信号还原成声音的电信号，这又叫做解调．如果将这声音的电信号通过音频功率放大器放大，最后在音频放大器的输出端接上喇叭，我们就能听到调制光传播的声音，从而达到光通信的目的．本演示仪中的硅光电池由于光电效应，即光子照射在器件上，使电路产生电流或电导特性发生变化，当硅光电池接收到随时间改变的激光信号，即在输出电压上也表现出同样的变化，但这种变化是微弱的，所以在音频解调电路中加入LM386N－1芯片，实际是一个功率放大器集成电路，主要目的就是稳定并放大硅光电池输出的电压或电流．

4使用方法

（1）演示用光强度调制进行光通信的实验［3］1）开启电源前，把功率放大器的音量和高低音向左旋到最小．2）演示激光通讯时，按照实验原理图，将Mp3播放器插入音频调制电路的输入端并接入6V直流电源，将硅光电池、接收调制电路、4．5V直流电源、喇叭与功率放大器接好．注意接线使之有良好的接触．最后开启功率放大器和调制电路的电源．3）调节红色激光发射头与硅光电池之间的距离和调节发射装置的输入音频与接收功放的音量旋钮，以及发射和接收信号端的位置，使输出端音响有良好的音频输出即可．4）慢慢拉开距离，保证激光发射头对准硅光电池，观察输出端音响发出声音信号的变化．（2）演示光纤通讯模拟实验1）演示光纤通讯时，仿照激光通讯演示，在激光发射头与硅光电池间连接上光纤即可．2）调节发射和接收功率放大器音量旋钮，以及发射和接收信号端的位置，使输出端音响有良好的音频输出即可．

5注意事项

激光通信传输距离比较大，但是由于作为接收激光信号的硅光电池可以接收300～1000nm的光波，并且实际环境光的不断变化，使得激光通讯在周围其他光源的影响下发出滋滋声响，从而影响到播放效果，所以在演示时，要注意周围环境的光不要太过强烈．

作者：李铸勋 黄文如 李德安 单位：华南师范大学物理与电信工程学院