激光调制和激光通信原理的演示

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1、万方数据物理实验第21卷第2期39激光调制和激光通信原理的演示李维钧(西安仪表工业学校西安710082)摘要：给出了一种演示激光调制和激光通信原理的电路设计．关键词：激光调制；激光通信；半导体激光器DemonstrationoflasermodulationandlasercommunicationLIWei—jun(Xi’anInstrumentPolytechnicSchool，Xi’an，710082)Abstract：Acircuitdesignfordemonstratingthepr

2、incipleoflasermodulationandlasercornmunicationiSintroduced．Keywords：lasermodulation；lasercommunication；semiconductorlaser近年来半导体激光器在各技术领域获得了极为广泛的应用．虽然激光二极管发出的激光单色性及方向性稍差，但体积小、效率高，能直接用电源对输出激光进行调制．根据以上特点，笔者设计和制作了一套用激光二极管作光源的激光调制和激光通信原理演示装置，该装置结构简单，元器件容易

3、获得，演示效果也比较好．1电路结构及工作原理本装置采用音乐集成电路的输出信号直接对激光二极管发出的连续激光进行强度调制；用光敏二极管作探测器将调制光信号转变为音频电信号，再经音频集成功率放大电路放大后用喇叭将声音还原．由于在调制和接收电路中采用了集成电路，外围电路元件很少，调试也很简便，很容易获得成功．1)调制及发射部分电路结构如图1所示．音乐集成电路为KD9300，为增加驱动能力，外接了NPN三极管3DGl2．触发端2不另接按钮，当电源开关K，合上的同时也接通了触发端．为了与接收部图1调制及发

4、射电路分的音乐进行比较，在4，5两端间接有压电陶瓷片．考虑到激光波长在可见光范围内时演示效果更为直观，该装置直接采用市场上出售的激光指示器做激光源，其波长范围为630～680nm(红光)．将音乐集成电路的输出接至激光指示器时，要注意使激光二极管正向偏置，否则不能发射激光．给音乐集成电路接通电源并触发后，就产生和音乐信号相对应的脉动电压信号．将此信号加到激光指示器，则指示器所发出的激光强度将随着音乐信号的变化而改变．如果演奏的乐曲节奏明显，可以直接在白色屏幕上观察到激光强度的变化．万方数据物理实验

5、第2l卷第2期2)光探测及声音还原部分电路结构如图2所示．探测元件选用2Cul型硅光敏二极管，其光谱范围为400～1100nm；音频集成功率放大电路选用低电压供电、双列直插封装的I。M386N．光敏二极管接在音频集成功放的输入端，当已调制光照射到其上时，调制光被转变为音频电信号(解调过程)，再经过音频集成功率放大电路放大后用喇叭放声．光敏二极管也可以用3DU型硅光敏三极管代替(集电极接A点，发射极接地端)．光敏管的选择应使其峰值波长和激光二极管的峰值波长尽可能接近．图2光探测及声音还原电路2调试

6、及实验步骤1)电路调试KD9300电源电压可在1．5～5V范围内选择．为使激光二极管受到激励后能正常发光且强度适当，音乐集成电路电源电压选择4．5V时效果较好．光探测部分可在无光线直接照射2CUl的条件下(弱散射光无妨)，观察集成放大电路有无自激．如有自激，可适当调整防自激电路尺z，c。的数值．2)实验步骤先将调制及发射电路中开关K。，K。合上，可以听到由压电陶瓷片播放的音乐集成电路内储乐曲．然后断开开关K。，音乐声停止．再按下激光指示器按钮AN，音频电信号即对激光进行调制，激光二极管发出调制光

7、．将光探测装置放在远处，合上其电源，并将光敏二极管对准激光照射位置(激光应从光窗方向射入)，则从声音还原电路。中的喇叭就可清晰地发出调制电路中音乐集成电路内储的乐曲声．在楼道或光线较暗处，调制光射程可超过20m远．该装置虽然结构简单，但包含了调制、接收、放大及信号还原等基本部分，演示效果较好，而且强度调制也是激光调制技术中被广泛采用的方式，所以这一装置对学生了解激光调制、激光通信等有关概念，激发学习兴趣有一定帮助．如使激光通过光纤传输，就能演示光纤通信．如在调制及发射部分加装话筒和放大电路，则可

8、用操作人员的声音信号对激光进行调制，可进一步增加实验的趣味性．3参考文献1刘敬海，徐荣甫主编．激光器件与技术．北京：北京理工大学出版社，19952刘迎春，叶湘滨．现代新型传感器原理与应用．北京：国防工业出版社．19983KeyesRJ．光探测器与红外探测器．董培芝等译．北京：科学出版社，1984(2000—05—09收稿．2000—11—10收修改稿)激光调制和激光通信原理的演示作者：李维钧作者单位：西安仪表工业学校,西安,710082刊名：物理实验英文刊名：PHYSICSEXPERIMENTA