多功能半导体激光器参数测试系统的设计与实现

半导体激光器论文 阈值特性论文 恒流驱动论文 微弱信号检测论文
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进入二十一世纪以来,随着光电技术与光纤通信技术的蓬勃发展,半导体激光器以其功耗低、输出效率高、调制简便等诸多优点已经被广泛的应用于工业、农业、国防、生物医疗等社会生产的众多领域,在建设和推进信息化社会方面起到了重要作用。随着半导体激光器应用越来越广泛以及在光纤通信系统应用中的重要地位,半导体激光器的高可靠性和低成本的期望越来越高,其产品质量好坏与各项性能指标越来越受关注。因此对半导体激光器检测技术的研究显得非常重要。在充分研究了目前半导体激光器特性参数系统的国内外发展现状的基础上,根据半导体二极管的工作原理与特性以及实际生产与应用需要,本论文首先阐述了产品需要达到的功能需求,然后分析了项目的总体设计目标,最后提出了多功能半导体激光器参数测试系统的总体设计方案。方案把整个参数测试系统分为硬件电路设计与软件实现两大部分。硬件电路关键技术设计主要包括主控电路及其接口电路,驱动电流控制,微弱光信号检测和低噪声抗干扰措施。主控电路部分以微处理器LPC2134为核心进行设计,驱动电路设计基于负反馈原理,实现了对驱动电流的稳定控制。微弱光信号检测主要对前置放大电路,增益控制等关键技术进行设计与仿真。噪声分析根据等效噪声模型进行分析并提出了改善措施。下位机软件主要通过流程图的形式,对D/A驱动控制,数据采集,UART通信模块进行分析与介绍,并根据相应算法对阈值参数进行处理;上位机部分以美国微软公司的Visual Studio.NET软件作为开发环境,通过界面实现控制与测试。经过测试证明该系统能很好的显示被测半导体激光器的V-I特性曲线,I-P特性曲线和阈值参数,能精确测量微弱光信号以及对光模块进行数传误码测试,符合设计标准,满足设计要求。
摘要第4-5页
Abstract第5-6页
目录第7-10页
第1章 绪论第10-15页
    1.1 课题研究目的与意义第10-11页
    1.2 国内外研究现状第11-13页
        1.2.1 国外研究现状第11-13页
        1.2.2 国内研究现状第13页
    1.3 课题的主要研究内容与结构第13-14页
    1.4 本章小结第14-15页
第2章 光电基础第15-22页
    2.1 半导体激光器第15-19页
        2.1.1 LD的基本结构与工作原理第15-16页
        2.1.2 LD的主要特性参数第16-19页
    2.2 光电二极管第19-21页
        2.2.1 光电二极管工作原理第19-20页
        2.2.2 光探测器的选择第20-21页
    2.3 本章小结第21-22页
第3章 系统方案设计第22-25页
    3.1 设计功能分析第22-23页
    3.2 设计总体目标第23页
    3.3 总体方案设计第23-24页
    3.4 本章小结第24-25页
第4章 硬件关键技术设计第25-47页
    4.1 主控电路及其接口设计第25-29页
        4.1.1 主控制器MCU第25-26页
        4.1.2 RS-232接口电路第26-27页
        4.1.3 液晶接口电路第27-28页
        4.1.4 电源电路第28-29页
    4.2 驱动控制设计第29-34页
        4.2.1 负反馈技术原理第30-31页
        4.2.2 恒流源电路设计第31-34页
        4.2.3 激光器保护电路第34页
    4.3 光功率检测电路设计第34-42页
        4.3.1 光功率检测原理第34-35页
        4.3.2 光电转换电路设计第35-36页
        4.3.3 增益控制电路设计第36-40页
        4.3.4 二级放大电路设计第40-41页
        4.3.5 A/D转换电路第41-42页
    4.4 噪声分析与抗干扰措施第42-46页
        4.4.1 噪声来源第42-44页
        4.4.2 噪声估算第44-45页
        4.4.3 低噪声抗干扰处理措施第45-46页
    4.5 本章小结第46-47页
第5章 系统软件设计第47-63页
    5.1 下位机控制系统设计第47-53页
        5.1.1 D/A控制设计第47-48页
        5.1.2 数据采集设计第48-49页
        5.1.3 UART通信设计第49-51页
        5.1.4 阈值处理第51-53页
    5.2 界面设计与实现第53-57页
        5.2.1 开发环境选择第53-54页
        5.2.2 MSComm控件第54-55页
        5.2.3 通信协议设置第55-56页
        5.2.4 串口数据传输及界面显示第56-57页
    5.3 系统调试与测试第57-62页
        5.3.1 系统调试第57-58页
        5.3.2 LD参数测试第58-60页
        5.3.3 光功率测试第60-61页
        5.3.4 FSK误码测试第61-62页
    5.4 本章小结第62-63页
第6章 总结与展望第63-65页
    6.1 工作总结第63-64页
    6.2 展望第64-65页
致谢第65-66页
参考文献第66-67页
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