时间：2022-03-28 14:24:37
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇激光通信技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：光通信 电光调制 增益控制
中图分类号：TN929.1 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0021-02
光通信是以光波为载体的进行的通信。在此通信系统中电光调制技术占着很重要的地位，电光调制的作用是将电信号加载到光波上进行信号在发射端无失真的传输。在电光调制中电光驱动器是给电光调制器提供驱动电压的。信号能否无失真的传输出去，完全依赖于电光调制器及其驱动器的综合性能，所以要对驱动器的性能进行多方位设定使得调制器工作在最佳的状态。
1 电光调制器调制方式
直接调制和间接调制依据光源和调制的关系划分的。
1.1 直接调制
直接调制就是在光通信系统中用电源调制的一种办法，该调制方法是利用电流来驱动半导体激光器或发光二极管，从而达到信息以光信号的方式传输。在整个调制过程中，传输距离会因光纤具有色散效应及展宽传输谱等受到影响。我们在用激光远距离通信时，它必须具有相当高的输出功率才能实现，事实上相比其他调制直接调制的输出功率是比较小的，很难实现远距离的传输需求，虽然该方法简单易实现，应用范围不是很广。
1.2 间接调制
在光调制系统中外调制方式就是在形成激光后加载到调制器上。该调制是在激光器的谐振腔外边放置电光调制器，当把调制信号加载到调制器上时，处在电场中的调制器，将会发生某些物理特性的变化。这种调制方法应用范围很大。从调制速率上这种调制速率比较快，所以在实际的激光通信应用中常应用该方式。
2 电光调制器的工作原理
电光效应是电光调制器的依据。我们所说的电光效应是指某些各向同性的透明物质在电场作用下显示出光学各向异性，折射率在外加电场的作用下而发生变化的一种物理现象。
我们一般可用下面的公式进行表达：
aE为线性电光效应，为二次电光效应。二次电光效应是可以忽略不计的是因为对大部分晶体是很不明显得。电光调制的过程就是电光效应的基础上来实现对光束的调制，这种调制方式可以分为强度调制和相位调制。相位调制是利用调制信号的相位来使得信号进行无失真传输的，它的重要组成部分是起偏器和电光晶体。在激光通信中对光束调制大部分是利用强度调制进行的调制，由于接受的光强变化大部分都受到接收器的影响。
本文主要是从相位电光调制器原理介绍自动增益控制原理，如图1所示。
在调制器电极间加一场强为E的电场，偏振态分别设为沿x方向和沿z方向，线性偏振光相位的变化应该为如下式的关系：
铌酸锂晶体中寻常光折射率表示和非常光为折射率表示为，为了得到较大的电光效应，x方向为位调制器偏振的方向。如果波导层很薄，我们把加载到电极上面的电压与电极之间电场之间的关系可以表示：
当入射光的偏振方向为x方向，把（2-3）式代入（2-1）式可得
通过上式我就可以得出与变化关系，是随着时间的变化而变化的电信号，这样就可以实现相位调制。如果相位的变化量为π那么需要加载的电压为半波电压，可以得到半波电压的表达式为
这样相位调制器的半波电压就可以用器件和晶体的参数表示出来，事实上相位调制器的半波电压我们通常是通过直接测量来得到的。由（2-4）和（2-5）式得到光相位的改变量为与电信号的关系表达式如下
3 自动增益控制电路原理
调制器只有工作理想的半坡电压才能把信号无失真的输出，在实际的光通信中，必然会受到外界环境的影响例如温度、高频连续波信号都会对晶体的电介质产生影响，这样会使的电光调制器的调制特性发生变化，从而导致调制信号的畸变。所以我有必要提出更好的电光调制方法。
本文重点研究激光通信系统中电光增益自动控制系统，即通过设计一个自动增益控制系统来控制电光调制器的输入信号。来使得加载到电光调制器上的电压始终为所需要的半坡电压，从而保证信号可以无失真的传输出去。我们就需要设计加对电光调制器上的电压进行实时监测和控制使得加载的电压严格的保持在半坡电压，这样就可以实现信号的无失真的传输出去了。图2为原理总体框图。
其中包括以下几个核心部分采用Photile公司的MPX-LN-5型芯片作为系统的相位调制器，典型带宽5GHz，波长在1550 nm。应用时如果调制带宽是5GHz，射频输入RF-IN电压至少放大到7V，因为此时典型半波电压为7V。还包括驱动器来实现对信号的放大，增益电路控制来实现对驱动器输出信号的判断形成一个反馈电路，然后通过驱动放大电路放大到合适的幅度也就是调制器的半波电压再加载到调制器上来实现对光信号的调制。自动增益控制电路可以让输入数据信号幅度不同，当通过驱动模块时，它的增益会使得加载到调制器上的信号幅度仍然为半坡电压的幅度，这样就会保证了调制器上的加载电压为半坡电压从而到达信号的无失真传输出去。 总之就是自动增益控制电路是利用的RF驱动自动增益模块的反馈来实现的对电压增益控制的，来实现对数字信号不同程度的放大。
4 系统测试结果
最后通过搭载通信系统进行实验测试，我们分别测试了取输入电压100mv，200mv，300mv.....1000mv等数据进行了测量，由于驱动放大器的一般增益为28dB，我们通过实现可以知道当信号幅度小于越300mv时，信号都不能到达半坡电压。
参考文献
[1]吴刚.DWDM网络中DPSK调制器的高频性测试研究[D].北京邮电大学，2013.
[2]赵志儒.电光调制器自动增益和自动偏置控制系统[D].北京邮电大学，2010.
[3]包小斌.高速电光相位调制器的高频性测试实验[D].电子科技大学，2013.
[4]W仁侠.电光调制器及其驱动研究[D].硕士论文.长春：长春理工大学，2008.
Abstract： There is more emphasis on scientific research than teaching in current universities. In fact， teaching and research reinforceeach other. This article briefly analyzes the reasons why most universities focus on scientific research and underestimate teaching. Some methods on reinforcing teaching and research mutually are provided based on teaching of optoelectronics-related courses in Huaihai Institute of Technology. Initial teaching results show several methods on integrating scientific research into teaching can improve the training of the talents of the photoelectric information technology. Meanwhile， the teaching process has brought a lot of inspiration to the teachers' scientific research. To a certain extent， we obtain the improvement on scientific research and teaching at the same time.
关键词：教研相长；方法；例子；光电子类课程
Key words： reinforcing teaching and research mutually；methods；example；optoelectronics-related courses
中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）30-0172-02
0 引言
中国近代力学之父、著名的科学家钱伟长院士在谈论教学与科研的关系时说：“大学必须拆除教学与科研之间的高墙，教学没有科研做底蕴，就是一种没有观点的教育，没有灵魂的教育。”教学是科研的前提和基础条件，科研是提高教育质量和层次的关键，二者相互支撑、相辅相成。但是，当前对于大部分高校来说，教学和科研之间存在的主要问题在于过于重视科研。本文首先简单分析造成这种重科研、轻教学的原因，然后以淮海工学院电子工程学院的光电子类课程教学为例初步探讨教研相长的具体实现途径。相应的研究成果可以在其他工科专业教师中推广，以帮助他们在教学方面和科研方面都取得好的效果。
1 重科研、轻教学原因分析
目前造成大部分高校重科研、轻教学的原因是多方面的，大致可以总结为以下几点：
1.1 与大学教师所处的大环境有关
“目前社会上有很多人认为，我国高校和世界一流大学的差距主要是科研水平低、师资差。包括时下流行各种“高校排行榜”，也多以科研为主要指标”[1]，而教学的实际效果对于学校的综合排名则无足轻重。如，时下流行的“武书连2015中国734所大学教师学术水平排行榜”[2]。那些科研搞得好、综合排名靠前的高校，其知名度也高。在这种情况下，高校为了自身的生存与发展，学校投入大量人力、财力力争在科研上有所突破。作为高校一分子的大学教师自然也不可能置身世外。
1.2 与我国现行的职称评审制度有关
目前我国大学教师的职称评审，实际上主要依据的是科研， 包括有没有科研论文、论著，有没有科研立项和科研成果。如评讲师、副教授、教授要多少篇论文，什么级别的论文，论著要有多少字，什么级别的立项和成果等。教学在职称评审中虽然也受重视，作了许多规定，但大都显得笼统模糊，而且缺乏可操作性。教学水平的高低和教学效果的好坏对教师职称的评审几乎没有什么影响。
1.3 与学校的实际情况有关
有一部分教师，尤其是青年教师，几乎很少主持或参与科研工作，这在淮海工学院非常普遍。不参与科研工作则容易造成理论与实践脱节，除了不能提高自己的科研能力，也不利于教学能力和教学效果的提高[3]。这其中部分原因是由于这些教师教学任务繁重，还有一些承担行政工作；同时没有良好的科研团队，形不成一个良好的科研氛围，而不能提供有效的科研条件让他们从事科研工作。
上述几种情况造成科研与教学分离，更难做到相辅相成，共同进步。作为一名普通的高校教师，自然无法去改变整个社会的大环境，也无法撼动现有的职称评审制度，但从大学教师的自身职责来看，我们不仅需要承担教书育人的工作，还需要承担一定的科研任务。同时做好科研与教学是每一位高校教师的职责所在。因此教学和科研孰重孰轻，如何处理好教学工作和科研工作的关系以及如何把自己的科研和教学很好地结合，对于教师自身非常重要。
2 教研相长途径初步探索
本节从普通高校教师角度出发，探索如何处理好教学与科研之间的关系，如何把科学研究应用到教学实践，以做到教研相长。下面分别从专业建设、人才培养及教师的教学和科研能力提高三个方面，以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教学为例探讨教学相长的方法和途径。
2.1 专业建设方面
目前淮海工学院电子工程学院的电子科学与技术、测控技术与仪器等专业仅有7年的历史，虽已初具规模，但课程体系与专业建设仍需进一步完善和优化。以光波为信息载体的检测、控制技术、仪器系统、精密测试等内容是电子科学与技术、仪器科学与技术学科中的重要内容。
根据相关专业领域教师的科研基础，本课题组首先对电子工程学院的光电子类课程（光电子技术基础、光电传感与检测技术、光纤通信技术等）实施了教改研究，包括课程体系与教学大纲完善，加深了理论与实践的结合，即将教师的科研新成果融入理论和实验教学，并利用教师科研条件进行直观教学，这样既培养了学生动手能力，也促进了学生对理论知识学习的兴趣。
如，电子工程学院建有自适应光学实验室，是相关任课教师的科研平台。自适应光学技术是一门可以让光波适应外界变化而被能动控制的技术，也可以理解为光学中的自动化技术，集科学性和工程性为一体。相关专业学生已经学习过自动控制原理，对常规的液位、流量等过程控制非常熟悉，但对“光波”这样一个看得见摸不着的物理现象该如何完成控制呢？学生们非常好奇。通过分批次带领相关专业学生亲自动手完成光电成像校正实验，学生既加深了对光信号传输、光电信息转换及光电检测等方面知识的理解，又巩固和拓展了以前学习的自动控制相关理论知识的应用，学习到了教材中没有学到的内容，进一步扩大了学生的知识面，学生反馈非常好。
对于一些不具备实验条件的重点实验内容，由于实验条件比较苛刻，部分光电现象在实际实验中不明显，难以观察；另外也因为实验仪器有限，学生无法通过实验观察到所有的实验现象。针对这种现状，利用了科研过程中获得的数值仿真能力，帮助学生实现虚拟实验。
2.2 人才培养方面
通过科研与教学的有机结合，提高高等学校的教学质量，从而培养出新形势下的“综合型、应用型”人才。注重因材施教，将学有所长的学生引入到教师的科研项目中。通过教学改革，重点突出相关专业中的光电检测方法、光电系统研制与工程应用的能力培养，强调学生实践动手能力与创新意识的培养，使之成为应用型和创新型高级人才。在这个过程当中，学生除了实践书本知识外，还能在科研小组中学会分工及团队协作，为将来攻读研究生或进入相关企业累积经验。
本课题组已承担和参与国家及省市级科研项目多项，通过光电检测和光电子技术课程的学习，已有相关专业的多名学生主动要求参与到教师的科研项目中来。喜欢编程的学生让他们完成实验平台的软件建设，喜欢摆弄光电子器件的学生让他们完成硬件平台的搭建，爱动脑筋的学生让他们直接参与到教师科研课题的实验，和相关教师一起分析实验中出现的问题并解决它们。通过相关科研项目的训练，将科研渗透到教学内容中，培养了学生的创新能力、创新精神以及科研素养。
在2013-2015期间，多名相关专业学生有了参与教师科研项目的经历之后，积极申报各级创新项目。目前，已有多个光电子之创新项目获得校内立项。同时，淮海工学院电子工程学院已有多名毕业生进入光电专业研究生阶段的学习，如太原理工大学物电学院、中国科学院光电技术研究所等，开始了他们人生新的篇章。
2.3 提升教师教学与科研能力方面
教师一方面通过专业知识学习、关注本领域最新研究成果来提高自身业务能力，又通过教学工作，学习最新研究成果并有意识地积累未知问题、认真思考教学过程中学生所提出的疑问，进一步激发科研热情，并帮助了科研选题。
教学内容的主体是“基本理论、基本知识、基本技能”，但是，课堂教学除了围绕基本理论和概念进行外，还要注重科研成果和科技最新发展动态的渗透。让学生了解学科前沿的概况及其发展动态，开阔视野，启迪思维，进一步拓宽学生的知识面。并且使学生能够认识到，基础知识不仅仅是概念理论和公式，更是实际应用中的产品和解决实践问题的手段，以此提高学生的学习兴趣，同时使学生更容易接受抽象的理论知识。
如，教师分别在每学期开始和结束时举办了激光和光电子领域的最新研究成果或相关专题讲座，既提升了自身的业务能力，又达到了教书育人的效果。开学初的专题讲座有助于引领学生对光电子技术领域的兴趣，讲座的内容从围绕人们把光波作为一种载波进行信息传递开始一直到现阶段的激光通信、激光武器等。讲座结束，学生对光电子技术充满了好奇，这为学生学好光电子课程打下了良好的基础。学期结束时专门对学生比较感兴趣的以及近期比较热门的激光3D打印技术从原理到应用及未来发展趋势进行了一次专题讲座，扩大了学生的视野。
又如，基于光电子类课程涵盖知识面广、理论与应用相结合的特点，针对一些典型知识点，为加深学生理解，设置专题讨论课，鼓励学生课前主动查找相关文献，让学生事先做好研讨准备，写好研讨提纲。在课堂上进行交流、讨论，培养学生的表达能力、思维能力、分析能力，让学生充分发表不同意见。学期过程中，这样的专题讨论课进行了2次，学生提出的问题给了相关教师的科研很大的启发。
专题讲座和讨论形式的授课方式深受学生欢迎，教学效果好，学生评教均在90分以上，学生深受其益。课题组教师通过上述教学活动充分认识到要通过高水平科学研究苦练真功夫，又要通过钻研教学规律来加强组织教学的能力，从而真正做到科学研究和教学育人互相促进。
3 结束语
“教研相长”虽是一个老话题，但目前社会大环境中面临的“重研轻教”现象使得我们有必要对这个老话题展开新的研究。如何加强教学与科研的联系、在科学研究中如何开展教学活动以使得科研成果能够支持教学改革、并使得教学与科研互相促进是每一个高校教师的职责。本文以淮海工学院电子工程学院光电子类课程教改为例，分别从专业课程建设、人才培养、教学和科研能力提升等方面初步探讨了实现教研相长的一般化途径。改革的结果表明以上为今后存在这方面困惑的青年教师提供有价值的参考。
参考文献：
[1]张志峰，杨婷.“重研轻教”不可取（关注“朱淼华现象”）[N].人民日报，2005-11-28（11）.
