光電技術(shù)的實驗教學(xué)模式在現(xiàn)今時代有不一樣的創(chuàng)新，提高教學(xué)質(zhì)量，下面小編就為大家?guī)�來了談光電技術(shù)實驗教學(xué)模式，感興趣的朋友可以看一看哦！

摘要:為了提高光電技術(shù)實驗教學(xué)效果,使學(xué)生更好地掌握光電技術(shù)實驗技能,提出一種光電技術(shù)實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)以實驗室科研平臺為基礎(chǔ),主要由信號源實驗、光源實驗、信號放大實驗和系統(tǒng)接收測試實驗4部分組成。在實驗中,學(xué)生按照分組形式依次對4部分進行實驗,分別測量各部分實驗系統(tǒng)的性能,并分析其對應(yīng)的理論知識。該實驗教學(xué)系統(tǒng)的運行使學(xué)生對光電技術(shù)有了更深刻的理解,從而提高了教學(xué)質(zhì)量,同時使學(xué)生通過體驗真實的科研過程,為其將來的科研工作打下了基礎(chǔ)。

引言

由于具有體積小、頻帶寬、損耗低和抗干擾能力強等優(yōu)點,光纖通信系統(tǒng)已成為現(xiàn)代通信中最主要的信息傳輸手段[1-7]。在本科生與研究生教育中,光電技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)工程、通信工程及電子信息工程專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,涉及的專業(yè)知識廣泛、理論性較強。因此,光電技術(shù)及光纖通信課程必須設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容,以便通過實驗教學(xué)幫助學(xué)生理解光電子技術(shù)理論課程內(nèi)容,提高學(xué)生實踐動手能力與分析、解決問題的能力。目前,光電技術(shù)及光纖通信課程實驗內(nèi)容基本固定,且存在驗證性實驗過多等問題。為了提高光電技術(shù)及光纖通信原理實驗的教學(xué)質(zhì)量,切實提高學(xué)生的實踐能力以及創(chuàng)新應(yīng)用能力,需要改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法,對光電子技術(shù)實驗進行改革[8]。2011年,耿濤等[9]在原有的試驗箱系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立基于項目式的實驗教學(xué)系統(tǒng),獲得了較好效果;2012年,李力等[10]以實驗室科研平臺為基礎(chǔ),設(shè)計并實現(xiàn)了相干檢測光纖實驗教學(xué)系統(tǒng),該教學(xué)系統(tǒng)使研究生對相干光傳輸技術(shù)有了更深刻的理解,提高了教學(xué)質(zhì)量;同年,杜云剛等[11]在教學(xué)中將光纖通信理論與實驗教學(xué)、工程實踐、科研實踐三者有機結(jié)合起來,有效提高了學(xué)生的綜合能力;2015年,饒豐等[12-13]提出采用基于項目的分層次教學(xué)方法,通過分類實驗、軟件演示與播放實驗視頻等教學(xué)手段,提高了光纖通信實驗教學(xué)質(zhì)量;2016年,唐志軍等[14-15]將OptiWave光學(xué)模擬方法引入光纖通信課程的理論與實踐教學(xué)中,并提出“數(shù)學(xué)推導(dǎo)+物理描述+光學(xué)模擬”的理論教學(xué)模式,以及“常規(guī)實驗與光學(xué)模擬相結(jié)合”的實踐教學(xué)模式。教學(xué)實踐證明,該方法可以有效節(jié)約教學(xué)資源,提高學(xué)生創(chuàng)新能力;同年,侯金等[16]在對傳統(tǒng)光纖通信實驗教學(xué)箱進行分析的基礎(chǔ)上,對實驗平臺進行改進,提高了學(xué)生的實際動手能力。以上教學(xué)研究成果,大大提高了光電子技術(shù)及光纖通信實驗教學(xué)質(zhì)量。本文在現(xiàn)有光纖通信實驗教學(xué)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合本校的實際實驗儀器情況,為了在不影響科研工作的情況下讓學(xué)生盡快掌握光電及光纖通信技術(shù)實驗方法,本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種光電技術(shù)實驗教學(xué)系統(tǒng),讓學(xué)生在實驗中不僅能有效掌握光電技術(shù)基礎(chǔ)知識,還可以體驗到真實的科研活動。

1光電技術(shù)實驗教學(xué)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

光電技術(shù)實驗教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)分為4個部分,分別為信號源實驗、光源實驗、信號放大實驗和系統(tǒng)接收測試實驗。其中,信號源實驗部分如圖1(1)所示,包括可調(diào)諧激光器(TLS)、偏振控制器(PC)、電光調(diào)制器(EOM)、碼型發(fā)生器(PulsePatternGenerator)和隔離器(ISO),可調(diào)諧激光器(TLS)發(fā)出的光經(jīng)過偏振控制器(PC)后進入到電光調(diào)制器(EOM),電光調(diào)制器由碼型發(fā)生器(PulsePatternGenerator)驅(qū)動產(chǎn)生所需的信號脈沖。為了防止高功率泵浦信號進入電光調(diào)制器中,在電光調(diào)制器與單模光纖之間增加了隔離器。光源實驗部分是一個基于半導(dǎo)體光放大器(SOA)的環(huán)形腔激光器,如圖1(2)所示,其包括偏振控制器(PC)、半導(dǎo)體光放大器(SOA)、可調(diào)諧光濾波器(OCTF)、兩個光隔離器(ISO)、可變光衰減器(VOA)和一個光耦合器(80:20)�？烧{(diào)諧光濾波器(OCTF)的波長可調(diào)諧范圍約為1510~1570nm,其3dB帶寬約為0.12nm,該可調(diào)諧光濾波器決定了環(huán)形腔激光器的輸出波長和激光譜形。在環(huán)形腔中,可變光衰減器(VOA)被用來改變環(huán)形腔的損耗,以便改變環(huán)形腔激光器的激光譜寬,將耦合器(coupler1)20%的輸出端輸出的激光作為光源輸出。信號放大實驗部分如圖1(3)所示。主要包括摻鉺光纖放大器(EDFA),從圖1(1)中光源部分輸出的激光首先進入摻鉺光纖放大器(EDFA)的輸入端進行放大后作為放大的光源,放大后的泵浦光經(jīng)環(huán)形器(OC1)進入到22km的普通單模光纖中產(chǎn)生布里淵散射。系統(tǒng)接收測試實驗部分如圖1(4)所示,主要包括經(jīng)環(huán)形器(OC1)、光譜分析儀(OSA)、可變光衰減器(VOA2)、光電探測器(PD)和頻譜分析儀(ESA),當(dāng)從EDFA輸出的泵浦信號在單模光纖中產(chǎn)生的斯托克斯光信號波長等于信號源輸出波長時,信號源則會被放大,被放大的信號源經(jīng)環(huán)形器(OC1)第3個端口輸出到耦合器(Coupler2),其中一路信號進入光譜分析儀(OSA),另一路信號經(jīng)可變光衰減器(VOA2)后進入光電探測器轉(zhuǎn)換成電信號,電信號通過示波器進行采集分析。

2教學(xué)過程及分析

學(xué)生實驗過程順序為:①信號源實驗部分;②光源實驗部分;③信號放大實驗部分;④系統(tǒng)接收測試實驗部分。學(xué)生按照分組方法依次按照上述分塊順序進行實驗,可使其循序漸進地掌握光電系統(tǒng)主要知識。信號源實驗需要學(xué)生掌握的主要理論知識為調(diào)制技術(shù),為了讓學(xué)生對電光強度調(diào)制機理有更深刻的理解,該實驗部分不再使用自動偏置控制器控制電光強度調(diào)制器的偏置電壓,而是利用直流穩(wěn)壓電源進行手動調(diào)節(jié),以獲得電光調(diào)制器的線性偏置點和最佳消光比。(1)其中,Ac為振幅,ωc為角頻率,φc為初相位。從公式(1)可以看出,激光信號的光波特性受到其振幅、角頻率、初相位和偏振態(tài)等參量影響,如果改變光波某一參量,使其按照調(diào)制信號進行變化,光波即受到信號調(diào)制,可達到加載信息的目的。實現(xiàn)激光調(diào)制的方法很多,根據(jù)激光器和調(diào)制器的位置關(guān)系,可分為內(nèi)部調(diào)制和外部調(diào)制兩種方式。激光調(diào)制按照調(diào)制性質(zhì)可以分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相和強度調(diào)制等。從圖1中,學(xué)生可以清晰直觀地理解內(nèi)部調(diào)制和外部調(diào)制的結(jié)構(gòu)特性,結(jié)合調(diào)制特性掌握振幅、頻率、相位和強度調(diào)制基本知識。對于整個系統(tǒng)的連接測試,是為了使學(xué)生掌握光電通信系統(tǒng)基本構(gòu)成、系統(tǒng)測試、通信質(zhì)量分析方法等內(nèi)容。因此,本文測量了通信系統(tǒng)的誤碼率和接收端信號的眼圖質(zhì)量等數(shù)據(jù)。脈沖碼型發(fā)生器及誤碼分析儀采用安立MP1764D與高速數(shù)字存儲示波器,在做該部分實驗時,先由指導(dǎo)教師現(xiàn)場演示,再由學(xué)生進行實驗。利用該方法,可以使學(xué)生充分理解光電子技術(shù)中的基礎(chǔ)知識,對于每個模塊的實驗部分,都要求寫出實驗報告,作好詳細的實驗記錄。通過對實驗數(shù)據(jù)結(jié)果的評價、分析,著重對比分析實驗現(xiàn)象中的理論知識,并報告實驗中遇到的問題與解決方法。

3結(jié)語

為了提高光電技術(shù)實驗教學(xué)效果,使學(xué)生更好地掌握光電技術(shù)實驗技能,提出并驗證了一種結(jié)構(gòu)簡單的光電通信實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由信號源實驗、光源實驗、信號放大實驗和系統(tǒng)接收測試實驗4部分組成。在實驗中,學(xué)生按照分組形式依次對各部分進行實驗。通過對實驗教學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試與操作,使學(xué)生對光電技術(shù)有了更深刻的理解,增強了學(xué)生分析、解決問題的能力,提高了教學(xué)質(zhì)量。同時學(xué)生通過體驗真實的科研活動,可為其未來的科研工作打下堅實的基礎(chǔ)。

來源：網(wǎng)絡(luò)整理 免責(zé)聲明：本文僅限學(xué)習(xí)分享，如產(chǎn)生版權(quán)問題，請聯(lián)系我們及時刪除。

《談光電技術(shù)實驗教學(xué)模式》由互聯(lián)網(wǎng)用戶整理提供,轉(zhuǎn)載分享請保留原作者信息,謝謝!
鏈接地址：http://m.seogis.com/gongwen/186176.html

• 上一篇：企業(yè)環(huán)境風(fēng)險評估指標(biāo)體系研究
• 下一篇：古詩詞微課程設(shè)計研究