光電技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在現(xiàn)今時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,使學(xué)生更好地掌握光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能,提出一種光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)以實(shí)驗(yàn)室科研平臺(tái)為基礎(chǔ),主要由信號(hào)源實(shí)驗(yàn)、光源實(shí)驗(yàn)、信號(hào)放大實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)接收測(cè)試實(shí)驗(yàn)4部分組成。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生按照分組形式依次對(duì)4部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn),分別測(cè)量各部分實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的性能,并分析其對(duì)應(yīng)的理論知識(shí)。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的運(yùn)行使學(xué)生對(duì)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(shí)使學(xué)生通過體驗(yàn)真實(shí)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),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(shí)廣泛、理論性較強(qiáng)。因此,光電技術(shù)及光纖通信課程必須設(shè)置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,以便通過實(shí)驗(yàn)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(shí)踐動(dòng)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本固定,且存在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過多等問題。為了提高光電技術(shù)及光纖通信原理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)質(zhì)量,切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力以及創(chuàng)新應(yīng)用能力,需要改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法,對(duì)光電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改革[8]。2011年,耿濤等[9]在原有的試驗(yàn)箱系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立基于項(xiàng)目式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),獲得了較好效果;2012年,李力等[10]以實(shí)驗(yàn)室科研平臺(tái)為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了相干檢測(cè)光纖實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),該教學(xué)系統(tǒng)使研究生對(duì)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(shí)驗(yàn)教學(xué)、工程實(shí)踐、科研實(shí)踐三者有機(jī)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(xiàng)目的分層次教學(xué)方法,通過分類實(shí)驗(yàn)、軟件演示與播放實(shí)驗(yàn)視頻等教學(xué)手段,提高了光纖通信實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)與光學(xué)模擬相結(jié)合”的實(shí)踐教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)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(duì)傳統(tǒng)光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)箱進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行改進(jìn),提高了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。本文在現(xiàn)有光纖通信實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合本校的實(shí)際實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng),讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中不僅能有效掌握光電技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí),還可以體驗(yàn)到真實(shí)的科研活動(dòng)。

1光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)如圖1所示,系統(tǒng)分為4個(gè)部分,分別為信號(hào)源實(shí)驗(yàn)、光源實(shí)驗(yàn)、信號(hào)放大實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)接收測(cè)試實(shí)驗(yàn)。其中,信號(hào)源實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(dòng)產(chǎn)生所需的信號(hào)脈沖。為了防止高功率泵浦信號(hào)進(jìn)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(shí)驗(yàn)部分是一個(gè)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(gè)光隔離器(ISO)、可變光衰減器(VOA)和一個(gè)光耦合器(80:20)。可調(diào)諧光濾波器(OCTF)的波長(zhǎng)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(zhǎng)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(hào)放大實(shí)驗(yàn)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(jìn)入摻鉺光纖放大器(EDFA)的輸入端進(jìn)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(jìn)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(cè)試實(shí)驗(yàn)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(cè)器(PD)和頻譜分析儀(ESA),當(dāng)從EDFA輸出的泵浦信號(hào)在單模光纖中產(chǎn)生的斯托克斯光信號(hào)波長(zhǎng)等于信號(hào)源輸出波長(zhǎng)時(shí),信號(hào)源則會(huì)被放大,被放大的信號(hào)源經(jīng)環(huán)形器(OC1)第3個(gè)端口輸出到耦合器(Coupler2),其中一路信號(hào)進(jìn)入光譜分析儀(OSA),另一路信號(hào)經(jīng)可變光衰減器(VOA2)后進(jìn)入光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào),電信號(hào)通過示波器進(jìn)行采集分析。

2教學(xué)過程及分析

學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程順序?yàn)?①信號(hào)源實(shí)驗(yàn)部分;②光源實(shí)驗(yàn)部分;③信號(hào)放大實(shí)驗(yàn)部分;④系統(tǒng)接收測(cè)試實(shí)驗(yàn)部分。學(xué)生按照分組方法依次按照上述分塊順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn),可使其循序漸進(jìn)地掌握光電系統(tǒng)主要知識(shí)。信號(hào)源實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生掌握的主要理論知識(shí)為調(diào)制技術(shù),為了讓學(xué)生對(duì)電光強(qiáng)度調(diào)制機(jī)理有更深刻的理解,該實(shí)驗(yàn)部分不再使用自動(dòng)偏置控制器控制電光強(qiáng)度調(diào)制器的偏置電壓,而是利用直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié),以獲得電光調(diào)制器的線性偏置點(diǎn)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(hào)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(hào)進(jìn)行變化,光波即受到信號(hào)調(diào)制,可達(dá)到加載信息的目的。實(shí)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(qiáng)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(qiáng)度調(diào)制基本知識(shí)。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的連接測(cè)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(cè)試、通信質(zhì)量分析方法等內(nèi)容。因此,本文測(cè)量了通信系統(tǒng)的誤碼率和接收端信號(hào)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(chǔ)示波器,在做該部分實(shí)驗(yàn)時(shí),先由指導(dǎo)教師現(xiàn)場(chǎng)演示,再由學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。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(shí),對(duì)于每個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)部分,都要求寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告,作好詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)記錄。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的評(píng)價(jià)、分析,著重對(duì)比分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的理論知識(shí),并報(bào)告實(shí)驗(yàn)中遇到的問題與解決方法。

3結(jié)語(yǔ)

為了提高光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,使學(xué)生更好地掌握光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)技能,提出并驗(yàn)證了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的光電通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由信號(hào)源實(shí)驗(yàn)、光源實(shí)驗(yàn)、信號(hào)放大實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)接收測(cè)試實(shí)驗(yàn)4部分組成。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生按照分組形式依次對(duì)各部分進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的調(diào)試與操作,使學(xué)生對(duì)光電技術(shù)有了更深刻的理解,增強(qiáng)了學(xué)生分析、解決問題的能力,提高了教學(xué)質(zhì)量。同時(shí)學(xué)生通過體驗(yàn)真實(shí)的科研活動(dòng),可為其未來的科研工作打下堅(jiān)實(shí)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(qǐng)聯(lián)系我們及時(shí)刪除。

《談光電技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式》由互聯(lián)網(wǎng)用戶整理提供,轉(zhuǎn)載分享請(qǐng)保留原作者信息,謝謝!
鏈接地址：http://www.hmlawpc.com/gongwen/186176.html

• 上一篇：企業(yè)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系研究
• 下一篇：古詩(shī)詞微課程設(shè)計(jì)研究