[发明专利]C+L波段的EDFA教学开发实验箱

摘要

本发明公开了一种C+L波段的EDFA教学开发实验箱。本发明包括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；本发明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。本发明其结构简单、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。

主权项

1.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)和可调光衰减器(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)和可调光衰减器(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)的另一端与光耦合器(2)的g端口连接，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，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；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)的另一端与光耦合器(2)的g端口连接，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，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；所述的温度控制电路包括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Vin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、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V+端；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‑Vin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、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V‑端；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的比较端口相连接；稳压芯片U4的输出端口与电容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的一个负输入端相连接；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的正输入端接地，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的一个负输入端相连接；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的正输入端接地；放大器C的其余两个端口悬空；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的一个负输入端相连接；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的正输入端接地；放大器D的其余两个端口悬空；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；所述的稳压芯片U1、稳压芯片U2、稳压芯片U3和稳压芯片U4的型号分别为L78M05、LM317T、LM337T和MAX6250ESA；所述的功率控制电路包括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、放大器B1的电源输出端口相连接；电阻R70和R71另一端均与放大器A1的正输入端相连接；放大器A1的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V‑端；放大器B1的其余两个端口悬空；电阻R75的另一端同时与放大器A1的电源输出端口、放大器C1的正输入端、开关CP‑S1的一端相连接；放大器C1的负输入端与电阻R102的一端、放大器C1的电源输出端口相连接，放大器C1的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V‑端；开关CP‑S1的另一端同时与电阻R78的一端、开关CC‑S1的一端相连接，开关CC‑S1的另一端与电阻R79的一端、放大器B2的电源输出端口、电阻R80的一端相连接；电阻R79的另一端与电容C24的一端相连接，电容C24的另一端同时与电阻R78的另一端、放大器B2的负输入端相连接；二极管D18的正极接激光器，负极与三极管Q20的基极相连接，三极管Q20的集电极与电解电容C39的正极、三极管Q21的集电极相连接，同时外接电源输入端V+端；三极管Q20的发射极同时与电解电容C39的负极、电阻R129的一端、三极管Q21的基极相连接；电阻R129的另一端外接电源输入端V‑端；三极管Q21的发射极与电阻R121的一端相连接，电阻R121的另一端与二极管D15的正极相连接，二极管D15的负极同时与二极管D14的正极、电阻R118的一端、电阻R117的一端、电容C34的一端、放大器D1的负输入端相连接；二极管D14的负极、电阻R118的另一端、电容C34的另一端同时与放大器D1的电源输出端口相连接，同时与电阻R119的一端相连接；放大器D1的正输入端接地；放大器D1的其余两个端口悬空；电阻R117的另一端与电阻R115的一端、放大器C2的电源输出端口相连接，电阻R115的另一端同时与电阻R114的一端、电阻R116的一端、放大器C2的负输入端相连接；放大器C2的正输入端接地；电阻R116的另一端与电容C33的一端、可变电阻P2的滑动端相连接，电容C33的另一端与可变电阻P2的一个电阻端相连接并接地，可变电阻P2的另一个电阻端外接5V电源；放大器C2的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V‑端；电阻R119的另一端同时与放大器B2的正输入端、开关CP‑S1的一端、开关CC‑S1的一端相连接；其中开关CP‑S1的另一端与电容C31的一端相连接，电容C31的另一端接地；开关CC‑S1的另一端与MOS管Q11的漏极相连接，MOS管Q11的栅极同时与芯片U6的13号管脚、电阻R68的一端相连接，其中芯片U6的型号为ULN2003AD；电阻R68的另一端接VCC电源，MOS管Q11的源极接地；芯片U6的10号管脚与电阻R69的一端相连接，电阻R69的另一端接VCC电源；芯片U6的4号管脚与电阻R67的一端相连接，电阻R67的另一端与电阻R66的一端相连接，且同时外接功能电路；电阻R66的另一端接VCC电源；电阻R80的另一端同时与电阻R81的一端、二极管D9的正极、二极管D8的负极、二极管D7的负极、电容C37的一端、二极管D16的正极、芯片U12的负输入端、MOS管Q12的漏极相连接；MOS管Q12的栅极外接功能电路、源极接地；电阻R81的另一端同时与电容C25的一端、放大器A2的正输入端相连接，电容C25的另一端接地；放大器A2的负输入端同时与放大器A2的电源输出端、开关AG‑S2 的一端、二极管D9的负极、二极管D8的正极、电阻R82的一端相连接；电阻R82的另一端同时与电阻R83的一端、放大器A3的负输入端相连接，放大器A3的正输入端与二极管D7的正极相连接，并同时接地；电阻R83的另一端同时与放大器A3的电源输出端、开关CG‑S2 的一端相连接，开关CG‑S2 的另一端、开关AG‑S2 的另一端与电阻R84的一端相连接；电阻R84的另一端同时与电阻R108的一端、放大器B3的负输入端、电容C27的一端、二极管D11的正极、二极管D10的负极相连接；电阻R108的另一端同时与放大器C3的电源输出端、电阻R107的一端、放大器D3的正输入端相连接，电阻R107的另一端同时与放大器C3的负输入端、电阻R105的一端相连接；电阻R105的另一端同时与放大器D2的电源输出端、放大器D2的负输入端相连接，放大器D2的正输入端外接低电平；放大器C3的正输入端同时与电阻R104的一端、电阻R106的一端相连接，电阻R104的另一端外接高电平，电阻R106的另一端通过可变电阻P9接地；放大器D3的负输入端同时与电阻R109的一端、放大器D3的电源输出端相连接，同时外接功能电路；电阻R109的另一端外接功能电路；二极管D10的正极接开关AG‑S2 一端、二极管D11的负极接开关CG‑S2 一端；开关AG‑S2 另一端、开关CG‑S2 另一端、电容C27的另一端、电阻R86的一端、电阻R85的一端接放大器B3的电源输出端；放大器B3的正输入端接地；电阻R86的另一端接三极管Q16的基极；电阻R85的另一端接三极管Q13的基极；三极管Q16的发射极、三极管Q13的发射极和电阻R93的一端相连后通过电阻R94接地；电阻R93的另一端、三极管Q18的集电极、三极管Q15的集电极接电阻R97的一端；电阻R97的另一端接电阻R98的一端；电阻R98的另一端和电阻R100一端相连后通过电容C29接地；电阻R100另一端接继电器REL1的常闭触点；电阻R127的一端和二极管D17的正极相连后继电器REL1的一个线圈端；二极管D17的负极、电阻R128的一端、继电器REL1的另一个线圈端相连后接mos管Q19的漏极；继电器REL1的常开触点接地；mos管Q19的栅极接芯片U6的1号管脚；mos管Q19的源极接地；电阻R128的另一端接发光二极管LED1的负极；电阻R127的另一端、发光二极管LED1的正极接电源输入端V+端；三极管Q13的集电极和电阻R87的一端相连后接三极管Q15的基极；三极管Q15的发射极接电阻R88的一端；电阻R87的另一端、电阻R88的另一端、电解电容C43的正极、电容C44的一端、电阻R140的一端相连后接三极管Q25的集电极；电解电容C43的负极、电容C44的另一端接地；电阻R137的一端、电阻R14的一端、电容C41的一端、电解电容C40的正极相连后接三极管Q25的发射极；电阻R14的另一端通过电阻R11接地；电容C41的另一端、电解电容C40的负极接地；三极管Q25的基极和电阻R137的另一端相连后接三极管Q23的集电极；三极管Q23的发射极通过电阻R138接地；电阻R140的另一端、二极管D19的正极、电容C42的一端、电阻R141的一端相连后接放大器A4的负输入端；二极管D19负极和二极管D20负极相连；二极管D20正极、电容C42另一端、三极管Q23基极相连后接放大器A4的电源输出端；电阻R133的一端和电阻R134的一端相连后接放大器A4的正输入端；电阻R141的另一端、电阻R134的另一端接地；电阻R133另一端接输入电源+5V端；三极管Q16的集电极和电阻R90的一端相连后接三极管Q18的基极；电阻R91的一端接三极管Q18的发射极；电阻R90的另一端、电阻R91的另一端、电阻R145的一端、电解电容C48的负极、电容C49的一端相连后接三极管Q28的集电极；电阻R142的一端、电阻R16的一端、电解电容C45的负极、电容C46的一端接三极管Q28的发射极；电解电容C48的正极、电容C49的另一端、电解电容C45的正极、电容C46的另一端接地；电阻R16的另一端通过电阻R12接输入电源的‑V_in端；电阻R142的另一端和三极管Q28的基极相连后接三极管Q26的集电极；三极管Q26的发射极通过电阻R143接地；电阻R145的另一端、电阻R146的一端、电容C47的一端、二极管D21的正极相连后接放大器B4的负输入端；二极管D21的负极与二极管D22的负极相连；二极管D22的正极、C47的另一端、三极管Q26的基极相连后接放大器B4的电源输出端；电阻R135的一端和电阻R136的一端相连后接放大器B4的正输入端；电阻R146的另一端、电阻R136的另一端接地；电阻R135的另一端接输入电源的‑5V端；芯片U12的型号是AD845JN，且芯片U12正输入端、放大器A5的负输入端、放大器A5的电源输出端、电阻R113的一端、电阻R111的一端相连后通过电容C36接地；可变电阻P1的滑动端和电容C35的一端相连后接放大器A5的正输入端；可变电阻P1的一个电阻端接输入电压的+5V端；可变电阻P1的另一个电阻端和电容C35的另一端相连后接地；电阻R113的另一端、电阻R111的另一端接显示板；电容C37的另一端、二极管D16的负极、电阻R122的一端相连后接芯片U12的电源输出端；芯片U12的其余两个端口分别接电源输入端V+端和V‑端；电阻R122的另一端和电阻R123的一端相连后接放大器E1的负输入端；电阻R123的另一端接地；放大器E1的电源输出端接芯片U6的2号管脚；电阻R124的一端、电阻R125的一端和放大器E1的正输入端相连后接放大器E2的正输入端；电阻R124的另一端接输入电源的+5v端；电阻R125的另一端接地；电阻R131的一端和电阻R130的一端相连后接放大器E2的负输入端；电阻R130另一端接三极管Q22的发射极；三极管Q22的集电极接输入电源的+5v端、基极接芯片U6的1号管脚；电阻R131的另一端接输入电源的+5v端；放大器E2的其余两个接口分别接输入电源的VCC端和地；电容C61两端分别接输入电源的VCC端和地；电容C51、C53、C55、C57、C59并联后接输入电源的V+端和地；电容C52、C54、C56、C58、C60并联后接输入电源的V+端和地。