一种多功能光通信教学演示实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能光通信教学演示实验装置，包括发射端和接收端，发射端和接收端包括光学平台和分别设置在光学平台上的光发射/接收单元、图像采集器/图像监视器、光端机及辅助部件，光发射/接收单元与光端机通过光纤跳线连接，光端机与图像采集器/图像监视器、辅助部件通过同轴电缆线连接；发射端通过点对点视距传输方式与接收端无线激光通信，发射端和接收端设置在同一平台架构上。本实用新型装置既可用于有线和无线的光通信系统的通信功能演示，又可作为实验装置进行通信系统设计和性能测试，还可根据用户需求加以扩展。结构清晰、使用方便、实验内容丰富多样，安全稳定，适合于高校进行实验教学。
【专利说明】一种多功能光通信教学演示实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信设备，具体为一种多功能光通信教学演示实验装置。
【背景技术】
[0002]闻等学校实验室承担着培养闻级专门人才，提闻学生实践能力、创新能力，实施素质教育的重要任务，是学校教学、科研工作的重要组成部分，是知识创新、技术开发的重要基地。
[0003]随着光通信专业的迅速发展，实验室建设工作十分重要。实验室配置的状态对培养学生的专业技能将起重要作用。由于配置实验设施所需的成本较高，目前只有一些重点大学建立了光通信重点实验室，配备了一些实验设施，而大多数高校还未建立能提供光通信专业的实验室和实验装置。
实用新型内容
[0004]为解决上述问题，本实用新型提供一种成本较低，并可根据用户需求随时进行扩充的多功能光通信教学演示实验装置。该装置结构清晰、使用方便、实验内容丰富多样，安全稳定，适合于高校进行实验教学。
[0005]实现本实用新型目的的技术方案是:
[0006]一种多功能光通信教学演示实验平台，包括发射端和接收端，与现有技术不同的是:
[0007]所述发射端包括光学平台和设置在光学平台上的光发射单元、图像采集器、光端机及辅助部件，光发射单元与光端机通过光纤跳线连接，光端机与图像采集器、辅助部件通过同轴电缆线连接；
[0008]所述接收端包括光学平台和设置在光学平台上的光接收单元、图像监视器、光端机及辅助部件，光接收单元与光端机通过光纤跳线连接，光端机与图像监视器、辅助部件通过同轴电缆线连接；
[0009]发射端通过点对点视距传输方式与接收端连接，发射端和接收端设置在平台架构上。
[0010]所述平台架构为两个300mm x300mm的光学平台按大于5m的间距摆开，或I个600mm x2000mm的光学平台。
[0011]所述光发射单元为光发射镜筒，光接收单元为光接收镜筒，光发射镜筒和光接收镜筒通过具备方位角和俯仰可调及位置锁定功能的微调支架进行调节对准方位；光发射镜筒和光接收镜筒完全相同，其通光口径为30mm，远场发散角2?4mrad可调，传输距离5nTl00m (教学演示时最佳距离是IOm内)，I分钟内可完成通信链路的对准开通。
[0012]所述光端机由两个具备一路视音频和一路数据收/发功能及一路650nm红光输出的光端机构成；其信号光工作波长为1310nm，发射端口出纤光功率> 2mW，接收灵敏度
>-26dBm，红光输出波长:650nm输出端口出纤光功率> 5mw，视频信号输入/输出接口:IVp^p, 75 Ω (非平衡信号)，使用光纤传输距离无中继可达20km。
[0013]所述图像采集器为摄像头。
[0014]所述图像监视器为电视监视器或电脑监视器；
[0015]所述辅助部件由辅助部件箱和设置在箱体内的光纤连接线、法兰盘、光路器件和用于光通信系统性能参数测试仪表组成；其中:
[0016]光纤连接线为I盘长度为20km带FC光纤接头的单模单芯光缆，3条带FC光纤接头的1.5m长多模光纤跳线；
[0017]光路器件为分光比为30: 70的1x2光分路器；
[0018]测试仪表为手持式光功率计；
[0019]根据实验内容的不同，可在箱体内增加光衰减器、光开关、光环行器、光隔离器等光无源器件，0TDR、光谱仪、光网络分析仪等测试仪器设备。
[0020]所述发射端与接收端之间设置有可移动的挡光板，当挡光板移动在通路中间时，传输通路被切断 ，无法通信，电视机无图像显示。当把挡光板移开，图像正常显示。
[0021]所述发射端与接收端之间可通过传输光纤连接发射机和接收机的光接口。
[0022]本发明装置在演示无线激光通信时，通过点对点视距传输方式，传输通路间必须无阻挡，发射光学天线发射红光对准接收光学天线的接收透镜，发射端将用户信号转换为光学信号，通过发射光学天线发射，信号光束直接在空气中传输。接收端接收并解调来自对方的激光脉冲信号，实现通信。
[0023]在演示有线光纤通信时，则在上述的无线光通信装置中去掉光收发用的光学单元，直接用传输光纤连接发射和接收机的光接口便可。将两个光学平台拉开一定距离，两边分别摆上光端机和光发射/接收单元，用作发射的一端摆图像采集器，用作接收的一端摆图像监视器，光端机和相应光学天线使用光纤跳线连接。光端机和摄像头等用户端设备采用同轴电缆线连接，演示光纤通信时，直接用光纤跳线连接发射和接收机的光接口便可进行通信。
[0024]无线激光通信中发射端部分的光学结构采用平行光的单光线系统。传输光设计两个光源，一个为可见红光，一个为不可见信号光。用光纤分路器同时送入光发射单元。红光的作用一是作为指示光源用于光路调整，二是用于演示光通信链路，使得光通信系统演示更具直观和生动特色。在上述通信链路中，如果去掉无线激光发射单元(接收单元)，直接用光纤跳线把两个光端机连接，便可构成光纤通信系统。
[0025]本实用新型装置可用于:
[0026](I)演示无线激光视频/数据通信(把信号变成光信号直接在空气中传输)；
[0027]( 2 )演示光纤视频/数据通信(光纤通信)；
[0028](3)进行光通信的科研性实验研究。
[0029]本实用新型是一个具有多功能特点的光通信系统教学演示实验装置，既可用于有线和无线的光通信系统的通信功能演示，又可作为实验装置进行通信系统设计和性能测试，还可根据用户需求加以扩展。结构清晰、使用方便、实验内容丰富多样，安全稳定，适合于高校进行实验教学。
[0030]【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本实用新型装置的整体结构框图。[0032]图2为实施例的结构框图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本实用新型进行说明，但这只是基本的实施方式，并不限制其它未列举的应用。
[0034]参照图1，本实用新型一种多功能光通信教学演示实验平台，由发射端和通过点对点视距传输方式进行无线激光通信的接收端构成，发射端和接收端设置在同一平台架构上，该平台架构由两个300mm x300mm的第一光学平台I和第二光学平台2构成,第一光学平台I和第二光学平台2按大于5m的间距摆开。
[0035]发射端由第一光学平台I和设置在第一光学平台I上的光发射单元1-1、图像采集器1-2、光端机1-3及1X2分路器1-4组成，光发射单元1-1与光端机1_3通过光纤跳线连接，光端机1-3与图像采集器1-2、1X2分路器1-4通过同轴电缆线连接；
[0036]接收端由第二光学平台2和设置在第二光学平台3上的光接收单元2-1、图像监视器2-2、光端机2-3及辅助部件2-4构成，光接收单元2-1与光端机2_3通过光纤跳线连接，光端机2-3与图像监视器2-2、辅助部件2-4通过同轴电缆线连接；
[0037]其中:
[0038]光发射单元1-1为光发射镜筒，光接收单元2-1为光接收镜筒，光发射镜筒和光接收镜筒之间设有具备方位角和俯仰可调及位置锁定功能的微调支架，以满足光发射镜筒和光接收镜筒方位对准调节要求；光发射镜筒和光接收镜筒完全相同，其通光口径为30mm，远场发散角2~4mrad可调，传输距离5nT100m (教学演示时最佳距离是IOm内)，I分钟内可完成通信链路的对准开通。
[0039]所述光端机由两个具备一路视音频和一路数据收/发功能及一路650nm红光输出的光端机构成；其信号光工作波长为1310nm，发射端口出纤光功率> 2mW，接收灵敏度
>-26dBm，红光输出波长:650nm输出端口出纤光功率> 5mw，视频信号输入/输出接口:IVp^p, 75 Ω (非平衡信号)，使用光纤传输距离无中继可达20km。
[0040]所述图像采集器为摄像头。
[0041]所述图像监视器为电视监视器或电脑监视器；
[0042]所述辅助部件由辅助部件箱和设置在箱体内的光纤连接线、法兰盘、光路器件和用于光通信系统性能参数测试仪表组成；其中:
[0043]光纤连接线为I盘长度为20km带FC光纤接头的单模单芯光缆，3条带FC光纤接头的1.5m长多模光纤跳线；
[0044]光路器件为分光比为30: 70的1x2光分路器；
[0045]测试仪表为手持式光功率计；
[0046]根据实验内容的不同，可在箱体内增加光衰减器、光开关、光环行器、光隔离器等光无源器件，0TDR、光谱仪、光网络分析仪等测试仪器设备
[0047]所述发射端与接收端之间设置有可移动的挡光板，当挡光板移动在通路中间时，传输通路被切断，无法通信，电视机无图像显示。当把挡光板移开，图像正常显示。
[0048]实施例:
[0049]( I)无线激光通信演示系统构成方式[0050]本发明用作无线激光通信演示系统(把信号变成光信号直接在空气中传输)时，其实施步骤如下:
[0051 ] a)如图2所示，将两个光学平台拉开一定距离，两边分别摆上光端机和光发射/接收单元，用作发射的一端摆图像采集器，用作接收的一端摆图像监视器和辅助备部件箱。
[0052]b)辅助备部件中的1x2光分路器为3端口器件，其中Cl端口为650nm和1310nm光公共输出端，C2端口为分光比为30%的650nm光输入端，C3端口为分光比为70%的1310nm光输入端；将用作发射端的光端机的650nm可见红光输出光接口接1x2光分路器的C2端，1310nm信号光输出光接口接1x2光分路器的C3端，将光纤分路器公共端Cl接到光发射单元的输入光接口。
[0053]c)调节光发射天线座的微调旋钮，使光发射天线输出的红光落在光接收天线的透镜中心。再调节光接收单元的微调旋钮，使光接收天线输出的红光落在光发烧天线的透镜中心，直到光接收单元光输出接口有红光输出，重复上述步骤。此时，光发射单元与光接收天线基本对准。将连接光接收单元的光纤跳线有红光输出。
[0054]d)将光发射端机与光发射天线连接、功率计与光接收天线连接,再分别反复调节光发射单元、光接收单元的微调支架的微调旋钮，使得光发射和光接收单元之间的光路损耗最小，读数值>_20dBm。至此无线光通信链路建立。按图1所示，将有摄像头、光发射端机、光发射天线、光接收天线、光接收端机、监视器连接好，演示系统即可正常工作。
[0055]e)演示无线激光通信时，光端机和相应光学单元的光接口使用光纤跳线连接。光端机和摄像头等用户设备采用同轴电缆线连接。通过调整微调支架使发射光学单元发射红光对准接收光学单元的接收透镜，构成无线光链路。
[0056]无线激光通信，是点对点视距传输方式，传输通路间必须无阻挡。在发射和接收通路之间设置一挡板，当挡板移动在通路中间时，传输链路被切断，无法通信，电视机无图象显示。当把挡板移开，传输链路建立，则图像显示。
[0057]f)演示光纤通信(有线激光通信)时，在光路上直接用光纤跳线或20km单模单芯光缆把两个光端机的视(音)频发射/接收端口连接，便可构成为光纤视(音)频通信系统。
[0058]g)在已建立的光纤通信链路接入不同光纤器件(如光分路器、光开关、光隔离器等)，用辅助备用箱中仪表(测试仪)，进行实验研究。当实验演示平台用于实验研究时，也可将光纤(或光缆)接到光端机相应的数据接口，此时通信链路中的图像监视器用测试仪代替，进行通信系统的各种参量测试和研究，如用光功率计测试光传输链路损耗、用光谱仪分析信号光谱特性、用OTDR测试链路中各接入的光器件的接头插入损耗，用光网络分析仪测试信号传输性能等，也可作为各类测试仪操作、使用和培训。
[0059]本实用新型多功能光通信教学演示实验装置，主要面向大专院校光通信工程、电子工程、通信工程等专业开设的《光纤通信》、《信息光学》、《信息传输与处理基础》等课程的实验教学及课程设计、毕业设计、课题研究而设计，通过演示最简单的激光通信系统(光纤通信系统和无线激光通信系统)来展开对光通信系统的认识(包括光纤通信原理，认识光器件和光设备，学会对光通信系统的测试，设计光通信系统)。
【权利要求】
1.一种多功能光通信教学演示实验装置，包括发射端和接收端，其特征是: 所述发射端包括光学平台和设置在光学平台上的光发射单元、图像采集器、光端机及辅助部件，光发射单元与光端机通过光纤跳线连接，光端机与图像采集器、辅助部件通过同轴电缆线连接； 所述接收端包括光学平台和设置光学平台上的光接收单元、图像监视器、光端机及辅助部件，光接收单元与光端机通过光纤跳线连接，光端机与图像监视器、辅助部件通过同轴电缆线连接； 发射端通过点对点视距传输方式与接收端连接，发射端和接收端设置在同一平台架构上。
2.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述平台架构为两个300mm x300mm的光学平台按大于5m的间距摆开,或I个600mm x2000mm的光学平台。
3.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述光发射/接收单元包括 光发射镜筒、光接收镜筒及微调支架，光发射镜筒和光接收镜筒通过具备方位角和俯仰可调及位置锁定功能的微调支架进行调节对准方位；光发射镜筒和光接收镜筒的通光口径均为30mm,远场发散角2~4mrad可调，传输距离5nT100m。
4.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述光端机由两个具备一路视音频和一路数据收/发功能及一路650nm红光输出的光端机构成；其信号光工作波长为1310nm，发射端口出纤光功率> 2mW，接收灵敏度> -26dBm，红光输出波长:650nm输出端口出纤光功率> 5mw，视频信号输入/输出接口:?νρ~ρ，75Ω非平衡信号，使用光纤传输距离无中继可达20km。
5.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述图像采集器为摄像头。
6.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述图像监视器为电视监视器或电脑监视器。
7.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述辅助部件由辅助部件箱和设置在箱体内的光纤连接线、法兰盘、光路器件和用于光通信系统性能参数测试仪表组成；其中: 光纤连接线为I条长度为20km带FC光纤接头的单模单芯光缆，3条带FC光纤接头的1.5m长多模光纤跳线； 光路器件为分光比为30: 70的1x2光分路器； 测试仪表为手持式光功率计。
8.根据权利要求1所述的多功能光通信教学演示实验装置，其特征是:所述发射端与接收端之间通过传输光纤连接。
【文档编号】G09B23/00GK203706505SQ201320861596
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】蒋丽娟, 倪演海, 姚飞 申请人:桂林聚联科技有限公司