光学实验室建设须知道的基本知识
光学实验室主要面向光信息科学与工程专业,实验室主要设置《激光原理》、《光纤通信》以及《光纤传感技术》等配套课程实验,可以开设光纤传感实验、光纤链路实验、光纤通信基本实验、光电检测技术等实验,还可进行光纤连接器制作与测试等实训。
学生不仅可以了解、掌握现代光纤技术与光纤通信原理,理解光电信息技术系统的各个关键环节,也能够锻炼、加强自身的实际动手能力。在此基础上创新实验,同时为学生创新创业设计、电子竞赛、课程设计、毕业设计等提供实验场所。
光电检测技术实验
光电传感器是将光信号转换为电信号的一种器件,其工作原理基于光电效应。光电效应是指光照射在某些物质上时,物质的电子吸收光子的能量而发生了相应的电效应现象。
实验室一般选用激光光源,如测试光接收组件PIN-EFT可采用激光光源,再加上RF信号调制器、光强调制器、光功率计、示波器等,来测试组件的带宽、响应度、线性最小光功率等参数。
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光纤传感实验
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化,成为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。
实验室一般选用ASE宽带光源或者SLED宽带光源,SLED光源核心器件采用3dB带宽达40nm以上的特殊高输出功率SLED,经过独特的电路整合,可以在一个设备内放置多只SLED来达到输出谱线的平坦化。
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高速光纤通信实验
高速光纤通信系统主要由光发射机、光纤接口、中继器、光接收机等组成,其中光发射机主要组成部分为光源和调制模块。调制模块将电信号转化为光信号,再由光源模块以光信号形式发射出去。
实验室一般选用调制激光光源(模块),内置低啁啾特性DFB激光器,分别为直接调制(DML)电吸收调制(EML)两种,分别为采用直接调制激光器电流和调制激光器腔外电吸收材料电流方式实现输出光强的高速调制,在当前高速光通信系统中有广泛应用。
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相干光通信实验
相干光纤通信系统中对信号光源和本振光源的要求比较高,它要求光谱线窄、频率稳定度高。光源本身的线宽将决定系统所能达到的最低误码率,应尽量减小,同时半导体激光器的频率对工作温度与注入电流的变化非常敏感,其变化量一般在几十GHz/℃和GHz/mA左右。为符合光谱线宽窄、频率稳定度高的特点,实验室一般采用窄线宽保偏光源或保偏波长可调谐光源。
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激光测距/激光雷达实验
激光测距的基本原理是通过测算激光发射信号与激光回波信号的往返时间,从而计算出目标的距离。首先,激光雷达发出激光束,激光束碰到障碍物后被反射回来,被激光接收系统进行接收和处理,从而得知激光从发射至被反射回来并接收之间的时间,即激光的飞行时间,根据飞行时间,可以计算出障碍物的距离。
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光学实验室光谱测试
光谱分析仪是光电行业中常用的一种仪器仪表,广泛应用在光通信,光电传感,光电检测等多个领域。其中根据不同应用场景可选择不同类型光谱仪。如光纤光栅测试采用台式光谱分析仪,可测试600-1700nm范围,多用于宽谱测试。微型光谱仪,主要优势在于其体积小,在光学实验室中使用较为方便,支持测试O波段1260-1360nm和C波段1525-1565nm。海洋光学光谱仪主要适用于短波长光源光谱测试,支持200-1100nm。
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光学实验室常用测试光源介绍
超辐射发光二极管(SLED)光源光谱特性介于常规半导体激光器和发光二极管(LED)之间,具有较宽的光谱和较大的光功率输出,易与单模光纤耦合,是光纤传感领域的理想光源。
扫描光源可以实现高精度的连续波长调节,并且内部集成温度控制和光隔离器,具有良好的波长稳定性和长期可靠性,根据波长范围可选C波段和O波段,是密集波分复用系统测试的必备光源。
实验室一般选用调制激光光源(模块),内置低啁啾特性DFB激光器,分别为直接调制(DML)电吸收调制(EML)两种,分别为采用直接调制激光器电流和调制激光器腔外电吸收材料电流方式实现输出光强的高速调制,在当前高速光纤通信系统中有广泛应用。
脉冲光源集成种子激光器和光纤放大器,采用直接数字频率合成(DDS)技术实现脉冲宽度和重复频率的精确控制,脉冲峰值输出功率可达50W。内部触发或外部触发可选,可应用于实验室光纤传感和激光雷达领域测试实验。
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光学实验室常用光电仪器仪表介绍
光衰减仪采用高精度衰减控制组件可在单模或多模中提供最大60dB的光功率衰减,集成的光功率监测功能,可实时显示输入和输出光功率。
光开关可用于有光路切换和光通道扩展,可根据使用需求集成多个机械式、MEMS、电光、磁光等不同类型的光开关器件。
光功率计,内置大敏面光电探测器和高精度光电检测单元,在65dB动态范围内实现优于0.2dB的光功率测量精度,可广泛应用于各种光信号测量领域。
PAM4误码测试仪是一款面向200G、400G高速光收发模块测试的高性能误码测试仪,更兼具内外触发、输出幅值调节、PAM4发射信号电平比例调节等功能,广泛应用于高速光通信测试领域。
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光学实验室常用无源器件
波分复用器针对于不同波长复用和解复用,广泛应用于高速光通信测试,光传输和光纤激光器测试,光放大器测试等。
光分路器是光学实验室测试实验中常用的光学无源器件,常用于光路功率监控和光路对比测试。
光纤跳线本身存在光纤损耗,群时延,色散等特性会影响传输性能。所以根据使用场景不同,需选用不同类型光纤,常见单模Hi780光纤,单模Hi980光纤,保偏光纤,多模光纤等。
光纤连接器,用于光纤延长以及不同光纤接口转接使用。
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