[实用新型]自由空间光通信原理教学实验仪

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

自由空间激光通信系统FSO(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FSO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FSO设备工作原理，给教学带来了极大的不便。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型的方案是：本实用新型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。

本实用新型的优点：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是本实用新型的激光器驱动电路部分示意图；

图5是本实用新型的探测器接收电路部分示意图；

图6是本实用新型的总体示意图；

图7是本实用新型的使用状态。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：