光纤通信光波测量系统的研制

摘要

光纤通信技术已经得到了广泛的应用，在检测光纤通信系统的通信质量、排查故障或检验光纤本身质量时，常常需要稳定激光光源、激光功率计、光功率衰减器等一系列测量仪表，操作与携带均不甚方便。光纤通信光波测量系统的出现使得光纤通信相关测量工作得到了简化，它将各个仪表设计成可随时更换、组合的模块，便于应对不同要求的场合，并能对测鳖数据进行分析、曲线绘制等工作。
　　 目前国内外光波测量系统市场基本被美国安捷伦公司产品所垄断，其精度高、稳定性好的特点毋庸置疑，但成本太高。本课题力求精简结构、优化标定，设计了一套既能满足一定测量精度要求，又能大幅度降低成本的光波测量系统，包括主控模块、输出波长不同的若干稳定激光光源模块、激光功率计模块和光衰减器模块。
　　 本课题在激光光源稳定性控制方面采用专用的驱动及温控集成电路，并配以保护电路，减少元器件数量，节约了电路板空间;在激光功率测量方面采用信号级继电器阵列代替模拟多路开关进行量程的切换，避免了模拟开关导通电阻和负载能力对测量的影响;在激光功率计模块和光衰减器模块的标定中均采用了优化的方法，提高了效率和精度。
　　 经中国计量科学研究院专业测试仪表的标定和测试，本课题所设计系统及配属模块均能满足较高测量要求，研发成本控制在五万元以内，达到了设计目的。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 激光与光纤通信技术概况

1．2 光纤通信光波测量系统研究意义

1．3 光纤通信光波测量系统国内外研究进展

1．4 本课题主要研究内容以及创新之处

第二章 光波测量系统各部分结构原理分析

2．1 稳定激光光源

2．1．1 半导体激光器

2．1．2 半导体激光器的驱动控制

2．1．3 半导体激光器的温度控制

2．1．4 本课题设计方案

2．2 激光功率检测

2．2．1 激光功率检测方法

2．2．2 PIN探测器应用方法

2．2．3 本课题设计方案

2．3 光功率衰减

2．3．1 光功率衰减器

2．3．2 本课题设计方案

第三章 光波测量系统硬件设计

3．1 光波测量系统整体设计

3．2 光波测量系统结构设计

3．2．1 1EC297标准机箱

3．2．2 DIN41612标准连接端子

3．3 背板设计

3．4 主控模块设计

3．4．1 电源转换电路

3．4．2 主控制器电路

3．4．3 控制线驱动电路

3．4．4 ADC电路

3．4．5 DAC电路

3．4．6 EEPROM电路

3．4．7 RS-232接口电路

3．4．8 UART-USB桥接电路

3．4．9 主控模块设计总结

3．5 稳定激光光源模块设计

3．5．1 电源转换调理电路

3．5．2 继电器驱动电路

3．5．3 激光光源驱动电路

3．5．4 激光光源温控电路

3．5．5 激光光源偏置电流监控报警电路

3．5．6 稳定激光光源模块设计总结

3．6 激光功率计模块设计

3．6．1 激光功率计光电转换电路

3．6．2 激光功率计模块设计总结

3．7 光衰减器模块设计

3．7．1 光衰减器控制电路

3．7．2 光开关控制电路

3．7．3 光衰减器模块设计总结

第四章 光波测量系统软件设计

4．1 标准型光波测量系统软件设计

4．1．1 HMI准备工作

4．1．2 稳定激光光源模块开关控制程序

4．1．3 激光功率计模块数据采集程序

4．1．4 光衰减器衰减量控制程序

4．2 虚拟仪器型光波测量系统软件设计

4．2．1 FT232RL准备工作

4．2．2 主控模块程序

4．2．3 上位PC机程序

第五章 实验测试与标定

5．1 光源模块稳定性测试

5．2 激光功率计模块的标定与测试

5．2．1 激光功率计模块的标定

5．2．2 激光功率计模块的测试

5．3 光衰减器模块的标定与测试

5．3．1 光衰减器模块的标定

5．3．2 光衰减器模块的测试

5．4 虚拟仪器型光波测量系统光源稳定性功能测试

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

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