微弱激光功率检测方法与技术研究

论文摘要

微弱激光功率检测系统最大的特点在于快速精确地检测微弱激光功率,用于测量激光信号传输衰减与损耗,在当代高速发展的光纤通信工程及相关科学实验和教学中起着重要的作用。针对目前微弱激光功率检测系统精度、速度、重复度越来越高的特点,对微弱激光功率检测方法和技术进行研究,探索微弱激光功率检测系统精确测量、信号搜索和监测跟踪的融合机制,研究灵敏度——精度——响应时间的相关规律,提出微弱激光功率检测系统设计方案。主要研究工作包括以下几个部分：1、检测系统噪声研究从噪声源入手,围绕噪声功率谱密度,建立噪声传递模型,提出了微弱激光功率检测系统噪声分析方法。采用Multisim工具,对噪声传递模型进行了仿真分析,结果表明：所提出的噪声分析方法可行,并且它为微弱激光功率计的硬件方案设计提供依据。2、微弱激光功率计硬件方案设计分析了微弱激光功率计的技术难点,提出了硬件系统的设计方案。主要从光探头参数选择、噪声网络匹配、放大电路设计、增益切换和误差消减等5个方面构建微弱激光功率计硬件。3、检测系统软件编译根据检测系统硬件需求,编译检测系统增益切换、误差消减、温度报警、通信及显示软件,并对检测结果进行自适应噪声抵消的程序设计。4、检测系统实验研究构建了微弱激光功率检测系统,检测结果表明：设计的微弱激光功率检测系统具有光功率检测功能,整体性能与设计指标相仿。其灵敏度为-60dBm、动态范围为70dB、响应时间处在毫秒量级。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源与意义
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题的研究背景与意义
• 1.2 微弱激光功率检测
• 1.2.1 微弱激光功率检测理论与技术
• 1.2.2 微弱激光功率检测国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容和章节安排
• 第二章 微弱激光功率检测噪声源和噪声特性
• 2.1 光探头噪声源分析
• 2.1.1 散粒噪声
• 2.1.2 热噪声
• 2.1.3 暗电流噪声
• 2.2 电子系统的噪声源分析
• 2.2.1 电子系统内部的固有噪声源
• 2.2.2 场效应管的噪声特性
• 2.2.3 运算放大器的噪声特性
• 2.3 光探头固有噪声特性分析
• 2.3.1 噪声分析方法
• 2.3.2 仿真验证
• 2.4 检测系统干扰噪声及其抑制
• 2.5 本章小结
• 第三章 微弱激光功率计系统设计
• 3.1 微弱激光功率计系统方案设计
• 3.2 硬件方案设计
• 3.2.1 光探头参数选择
• 3.2.2 电流-电压转换电路设计
• 3.2.3 放大电路设计
• 3.2.4 A/D转换
• 3.2.5 通信接口设计
• 3.3 软件方案设计
• 3.3.1 通信与显示软件设计
• 3.3.2 自适应噪声抵消
• 3.4 本章小结
• 第四章 微弱激光功率计的调试与误差分析
• 4.1 微弱激光功率检测系统的构建
• 4.2 微弱激光功率检测系统的调试实验
• 4.2.1 光探头线性关系的测量实验
• 4.2.2 光功率测量范围及测量绝对误差验证
• 4.3 微弱激光功率计测量误差分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间研究成果
• 附录A 放大电路电路图
• 附录B 通信接口程序