光功率计的设计与实现-2013开题报告.doc

南阳理工学院 毕业设计（论文）开题报告 电子与电气工程 学院 电子科学与技术 专业 课题名称： 光功率计的设计与实现 学生姓名： 李 凯 学 号： 098109027 指导教师： 胡 冬 梅 报告日期： 2013年1月16日 1．本课题所涉及的问题在国内（外）的研究现状综述 光功率计是指用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。在光纤通讯系统中应极其广泛，非常像电子学里面的万用表；光功率计在光纤测量中是重负荷常用表，通过测量发射端或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。使用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路的传输质量。 通信测试仪表是一种尖端的高技术产品，世界强国都具有很强的???发能力和全球推广的能力。而光功率计作为光通信测试仪器最基础的设备，已经应用到各种领域中,随着激光技术的不断发展,对光功率测量技术也提出了更高的要求。传统的光功率测量系统设计是在探测器输出信号后，经放大、A/D转换，直接数字显示，同时有调零电路、定标电路，对于光电型还有波长的选择开关。随着技术的发展，这种设计方法已经过时，当前的设计一般使用单片机技术，或者使测量电路和微机接口、软件和硬件结合，实现智能测量，使采集和处理测量数据由单片机完成，而不需要人来操作，可以在特殊的环境中完成测量。2．本人对课题任务书提出的任务要求及实现预期目标的可行性分析 （1）方案的可行性分析: 目前光功率测量有两种方案，技术都比较成熟，一种是热转换型方式，其原理是利用黑体吸收光后温度的升高来计算光功率的大小，这种测量方法精度高，缺点是成本高，响应时间长；另一种是半导体光电检测方式，一般被用来作为标准的光功率计，比较可靠。 （2）器件来源的可行性分析: 本设计主要进行光信号的采集与处理，目前能够适合于光纤通信系统应用的光电检测器有PIN光电二极管和雪崩光电二极管APD。APD具有雪崩放大作用、响应度高，但是附加的噪声大、偏置电压高、温度稳定性差、结构复杂而且价格昂贵，因此一般采用PIN光电二极管作为光电转换器件，对它的选择主要是根据所做光功率计的测量范围确定，InGaAs-PIN管是一种低噪声、响应度高的光电检测器，具有较高的测量灵敏度，光响应度可达0.8A/W，波长范围为1100mm-1700mm。采用它即可满足本课题设计。 至于本次设计的光功率计的测量精度，经过实际考察和分析，这样的指标在较容易满足。3．本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路 重点研究内容：硬件部分：通过光探测器完成光信号的采集与参数处理工作；使用光电转换电路完成光电信号的转换；通过I/V转换将电流信号转换为电压信号；通过放大电路与低通滤波电路完成信号的补偿与还原。软件部分：能进行6个键（开关键、复位键、设定键、单位切换键、测量零漂键、测量键）的功能选择；能通过单片机的处理与控制实现数据的输出并通过液晶显示器进行数据的显示。 解决思路：本题目是通过以单片机为核心的控制单元进行光信号的采集与所需光功率数据的显示，选择低噪声、高灵敏度、较高测量精度的InGaAs-PIN光电二极管作为光探测器，实现对光信号的采集（可能收集到的光信号极弱），通过处理电路将光信号变换为电流信号，由于电路是采用电压变化的方式进行测量的，所以需要将得到的电流信号通过I/V变换电变换为电压信号，再使用具有频带宽、低噪声、灵敏度高、动态范围大的阻抗变换型放大电路将得到的电压信号进行放大，同时将信号经过低通滤波电路进行滤波，得到光信号转换为电压信号的有效信息。再通过A/D转换电路转换为数字信号输入到单片机，通过内部的微处理器进行处理运算得到数据信号（可以进行存储），然后将数据输入到以LCD1602为液晶显示器的显示单元进行最终的数据显示。4．完成本课题所必须的工作条件（如工具书、实验设备或实验环境条件、某类市场调研、计算机辅助设计条件，参考资料等等）及解决的办法 工作条件：光信号探测器模块，A/D转换芯片以及其他所需要的各种芯片；专业软件特别是如keil、protues等；学校图书馆相关专业和工具书；学校实验室。 主要参考资料： [1] 周国运.单片机原理及应用（c语言版），中国水利水电出版社，2009。 [2] 张俊谟.单片机中级教程，北京航空航天大学出版社，2006。 [3] 石顺祥.光电子技术及其应用，科学出版社，2010。 [4] 汪贵华.光电子器件，国防工业出版社，2011。