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1、光功率测量方法与光功率计的设计1.设计目的： 光功率的概念，光功率的测量方法;参考光功率计的设计原那么进展简易光功率 计的设计。2.光纤光功率的测量方法： 光探测器能够感受入射到光敏面上的光功率，并把光功率转换成相应的电流。目 前，光纤通信系统中测量光功率的探测器件主要是本征型PN结光电二极管、PIN 结光电二极管或APD雪崩二极管等器件，其中后两种因为速度快而被广泛应用于 光通信设备的测量系统中，尽管APD管具有很高的增益，且速度快，但是由于它 必须在很高偏置电压下才能发挥其优势，而PIN光电二极管除配置电压低外还有 对温度的影响比拟小等优点，而被广泛应用。光电二极管受制备的材料影响很大，
2、不同材料制成的PIN光电二极管的光谱响应特性不同，硅材料制成的光电二极管 波长围为4001000nm，而用InGaAs材料制成的光电二极管能够检测8001700 的红外辐射，因此常用此方法测量。3，光纤光功率计的设计：测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤，测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。由于我们所学知识的限制，我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。光电法就是用光电检测器检测光功率，设计中使用PIN光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率P与PIN 生成电流I的关系式；I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光电检测器
3、的响应度。检测到的 电流经过根本的滤噪电路的去噪后，再经过A/D转换模块，把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器PIN、放 大去噪电路、A/D转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤，测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。由于我们所学知识的限制，我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。光电法就是用光电检测器检测光功率，设计中使用PIN光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率P与PIN 生成电流I的关系式；I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光
4、电检测器的响应度。检测到的 电流经过根本的滤噪电路的去噪后，再经过A/D转换模块，把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器PIN、放 大去噪电路、A/D转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。被测光PINI-V放大电A-D数字变换路变换显示4所需器件:LD激光二极管1个共阴极数码管4 个电路板1个直流稳压电源1个万用表1个信号发生器1个电容 0.22UF,0.47UF,100PF,0.1UF各 1 个电阻 100K,47K,24K,1K，10ohm ，240ohm, 200ohm，1k,470ohm各 1 个导线假设干钳子,镊子1 把5模块设计:1放大
5、电路模块1 直流放大电路：此图为直流放大电路的截图，通过调节 R1 的值可以使电流转化为电压并放大到 相应的倍数。左侧为小信号电流输入端右侧为测试电压输入端2，交流放大电路：a 为小信号输入点。b 为测试电压输入点。注：此电路是在不失真的情况下，尽可能的放大信号。但由于没时间完成交直转 换最终没完成交流局部，交直转换电路如下：2模数转换模块，利用模数转换芯片ICL7107将电信号转换成二进制的数字 信号并经过译码器译码，最后连接数码管显示，具体电路图如下：171612351611256a10251314910111216a23Akj3236Jpi凹K K35;码 试时数壳 涮下有全3110 O
6、hrr27,22uF3339100kR1Iflhclm测诃电压输人输入为直流信号时iA13HMfirdS71DMUNG7ID173137125001011171612315I6JIF563IO112D1922U18151Ga2510Mg1C1112?Gfl2045千位百也:十泣沁6.实验容:】口9531In2J294? KT 047uF22uFLL7 IDT川总尸皆B.1 -VA- lstfDhu一吧？32箱*丰1芯片ICL7107需要自己熟悉其模数转化原理及各管脚的接入情况。 2 在直流电源上自制负电源接入26脚。3测试数码管的共极情况我们用共阴极的。因为仿真用的数码管是共阳极 的，而提供的
7、是共阴极的，所以最终我们接了反相器，虽然插板子很麻烦但结果 显示很清晰 。4电路连接好之后为使36脚的基准电压为100mV，需要调试两个滑动变阻器 来实现。设计用的滑动变阻器，教师提供的没有适宜的，我们就自己试阻值让结 果更准确。比方，35、36管脚之间的1K的可变电阻，我们最终确定用440ohm 的电阻代替，调试时先从480ohn调到510ohm,发现低于测试电压就又从480ohm 调到330ohm，发现高于测试电压，最终发现用440ohm的电阻最准确。5芯片的电源地是 21 脚，模拟地是 32 脚，信号地是 30 脚，基准地是 35 脚，四脚共地，1脚接正电源，其中正负电压值输入值在5V左
8、右。37管脚在测 试时接+5v,在正常显示时接地。6在第三个数码管上把小数点接地，但是在接地的时候发现，数码管的显示 变暗，于是在小数点位接地前先过一个阻值适宜的电阻即可解决，我们自己用 100欧姆的。7接入信号源，调节幅值的大小，观察数码管上的显示是否与接入同步，并 且均值误差在零点几个mV之间，并且四位显示除最后一位外有稍小的变动外根 本稳定。8当幅值超过200mv时，由于数码管只能显示199.9mV，所以此时仅有最高 位显示是1，其余都暗的。7. 实验数据记录：(1) 检测时在电路局部加上光源和光检测器,通过直流放大局部,把转化后的电压 参加A/D转换器的测试电压输入点.(2) 改变放大
9、电路的参数(阻值),同时观察示波器对输入段的检测结果和,数码管 显示结果.(3) 数据的纪录：电检测：函数信号发生器示值示波器显示值数码显示值光检测：放大电阻示波器显示值数码显示值8. 实验分析：(a) LD激光二极管发出光信号通过光电接收器PIN转化为电信号电流。其中光功率P与电流I存在如下关系：I=RPR光电检测器的响应度，为LD输出光功率值b刚开场以为用LED,由于光检测器PIN形成的是小信号电流，所以必须 设计放大电路对小信号进展放大，以到达模数转换芯片所能正常工作所需电压幅 值的要求但最后由于使用LD的功率较大，所以最终没用到放大电路，对于直流 信号只需加电阻放大即可。(c) 把此电压U的正负两端分别与数码管的31, 30管脚相连，经过ICL7107A/D 模数转换，用数码管将放大的电压电信号显示出来。(d) 当光信号发生变化时，数码管所显示的数值随放大电路参数的改变而成比 例变化，即设计根本正确；数码管所显示的电压值就是此时输入的光功率值的代 换值。即:P二U/R1*R其中R：光电检测器响应度
