多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)

　　一、研究意義

　　光通信技術(shù)是以光為載體，以光纖(有線)和大氣(無線)為傳輸介質(zhì)進行的信號通信，其研究推動了社會信息化的飛速發(fā)展。

　　南京大學(xué)光通信工程研究中心承擔(dān)了 “低成本DWDM系統(tǒng)光通道性能在線分析模塊”等國家“973”、“863”、自然科學(xué)基金、國防預(yù)研基金、江蘇省科技攻關(guān)項目、江蘇省信息化專項基金等五十多項項目的研究工作，申請和獲得了國家發(fā)明專利72項, 獲得了2011年教育部技術(shù)發(fā)明一等獎和2005年教育部科技進步一等獎。

　　在多年光通信器件、系統(tǒng)和技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，南京大學(xué)光通信工程研究中心將所獲得的科研成果與教學(xué)實踐密切結(jié)合，圍繞光纖光學(xué)、通信原理、光通信原理、光無線通信原理及光通信器件與系統(tǒng)等相關(guān)課程實驗教學(xué)需求研制了“多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)”。

　　多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)是一個光通信基本原理和技術(shù)的綜合實驗教學(xué)平臺，體現(xiàn)了光通信技術(shù)的發(fā)展趨勢，采用了開放式的、實驗者為主體的設(shè)計理念，所采用的技術(shù)路線和實現(xiàn)的功能，具有多項創(chuàng)新功能和自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)是學(xué)生學(xué)習(xí)光通信的基本原理和相關(guān)技術(shù)的教學(xué)實驗設(shè)備，是學(xué)生將基本理論和實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)。可用于通信、光電子技術(shù)、光學(xué)工程、電子科學(xué)與工程、物理等專業(yè)以及其它相關(guān)專業(yè)的實驗教學(xué)，使學(xué)生了解光通信系統(tǒng)這個古老而又前沿的學(xué)科，為學(xué)生今后從事光通信行業(yè)的研究和開發(fā)奠定基礎(chǔ)。

　　“多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)”在南京大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、海軍工程大學(xué)等單位成功用于相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實驗教學(xué)，并取得了良好的教學(xué)效果。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計方案以及實現(xiàn)功能撰寫的論文“光通信技術(shù)實驗教學(xué)改革探索”曾于2008年獲得江蘇省高校教育學(xué)會第五次學(xué)術(shù)研討會優(yōu)秀論文獎，贏得與會專家的高度好評。

　　二、總體構(gòu)成

　　多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)采用了模塊化的組成架構(gòu)，提供一個開放式的實驗教學(xué)、科學(xué)研究平臺，可提供基礎(chǔ)型教學(xué)實驗、專業(yè)型研究和綜合型系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)實驗30多個。涉及光通信基本原理、光通信技術(shù)和器件與光通信系統(tǒng)等眾多課程，總體可分為光纖特性實驗、光源與光發(fā)送機實驗、光探測及光接收機實驗、光無源器件測試和光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)實驗五大部分實驗內(nèi)容。同時其開放的各類接口和編程接口可以使得學(xué)生自主開發(fā)出新的實驗內(nèi)容。

　　在實驗系統(tǒng)開發(fā)中，我們采用光無線和有線(光纖)傳輸，單信道傳輸和多路復(fù)用結(jié)合，信號傳輸和性能監(jiān)控并行，同時提供應(yīng)用系統(tǒng)中常用的一些接口如2M外信號輸入接口、電話接口、視頻接口、計算機接口和光發(fā)送接收模塊輸入輸出接口，體現(xiàn)了語音、數(shù)據(jù)、圖像通過光纖傳輸?shù)碾娦啪W(wǎng)、計算機網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)三網(wǎng)合一的思想。模塊式的設(shè)計和眾多的接口為學(xué)生二次開發(fā)實驗(包括軟件和硬件)和系統(tǒng)的功能拓展和性能升級提供了便利。

　　整個系統(tǒng)所包含的主要功能模塊有電源單元、信號源單元、光發(fā)送接收單元、1X2單模分光器、鎖相環(huán)單元、誤碼檢測單元、電話接口單元、串行R232接口單元、視頻接口單元、主控和人機接口等。

　　三、特色與創(chuàng)新

　　系統(tǒng)采用了模塊化的組成架構(gòu)，提供一個開放式的實驗教學(xué)、科學(xué)研究平臺，既能演示光通信基本原理，又體現(xiàn)當(dāng)前光通信發(fā)展趨勢，既可以使學(xué)生掌握光通信基本原理和技術(shù)，又給立志于深造的同學(xué)提供一個研究平臺。創(chuàng)新之處為：

　　1) 概括了光通信基本原理、技術(shù)、器件、系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)實驗。

　　2) 一個模塊化設(shè)計的平臺，多種實驗內(nèi)容(基礎(chǔ)型教學(xué)實驗、專業(yè)型研究實驗、綜合型系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)實驗)可按具體功能選擇配套模塊和測試儀器。

　　3) 體現(xiàn)當(dāng)前光纖通信發(fā)展趨勢，如光網(wǎng)絡(luò)性能安全、三網(wǎng)合一。

　　4) 光無線(大氣)和有線(光纖)通信融合的實驗平臺。

　　5) 眾多開放式接口和二次開發(fā)模塊以利于進行二次開發(fā)實驗和系統(tǒng)的升級。

　　四、應(yīng)用與發(fā)展

　　光通信實驗系統(tǒng)是學(xué)生學(xué)習(xí)光通信的基本原理和相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)實驗設(shè)備，是學(xué)生將基本理論和實踐相結(jié)合的重要環(huán)節(jié)?？捎糜谕ㄐ艑I(yè)、光電子專業(yè)、光學(xué)專業(yè)、電子專業(yè)、物理專業(yè)以及其它相關(guān)專業(yè)等的實驗教學(xué)，為學(xué)生今后從事光通信的研究和開發(fā)奠定實物概念和建立應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)。

　　目前，多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)已在南京大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)、南京信息工程大學(xué)、海軍工程大學(xué)等單位長期用于相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實驗教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計實踐課程，今后，中心將在國內(nèi)著名的教學(xué)設(shè)備廠商-啟東計算機廠有限公司和南京南東光電科技有限公司的協(xié)助下，對該系統(tǒng)不斷改進，結(jié)合虛擬儀器技術(shù)和信息化技術(shù)，使得該系統(tǒng)的通用性更強、智能化更高、應(yīng)用范圍更廣。

　　作品名稱：　多功能可擴展型光通信實驗系統(tǒng)

　　學(xué)?；騿挝唬耗暇┐髮W(xué)光通信工程研究中心