光通信演示實驗裝置的設計與製作

利用廉價的激光筆(半導體激光器)和一些常見的器材，設計、製作了簡單直觀的光通信調製與解調裝置，使學生對現代通信技術有所瞭解。

實驗原理

實驗裝置如圖1所示，激光器發出的激光束被一片垂直粘在揚聲器振膜上的輕質擋光片擋住一半，當揚聲器輸入音頻信號後，擋光片隨揚聲器振膜而作上下運動，運動的擋光片使這束激光截面面積不斷變化。由於光電池的輸出電壓在入射光強一定的情況下，與受光面積成正比，則光電池輸出電壓的變化也就反映了揚聲器振膜的振動規律，將此電壓進行功率放大後即可推動耳機或揚聲器發出聲音。

圖1實驗裝置示意圖

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製作方法

實驗裝置按功能可以分爲發射和接收兩部分。

發射部分如圖2所示，激光器選擇出射光斑在遠處較小的激光筆(激光束更接近於平行光，在遠距離演示時可以取得較好效果)。電池耗電約40mA，也可外接電源。將激光筆拆開以後，把兩根細導線焊於電池盒的接線端，並把其開關用導線短路。同時調整激光束投射到擋光片上(圖2所示的位置)，以取得較大的動態範圍。

圖2中的兩個22μF/16V電解電容反向串聯後接入揚聲器迴路中，利用小電容對低頻阻抗大的特點來降低揚聲器的振幅，避免因振幅過大而影響接收到的音頻信號的清晰度。同時還要選擇小口徑的揚聲器，才能取得較清晰的聲音。

圖2發射部分示意圖

(a)整體框圖

(b)屏蔽筒

(c)接收電路

圖3接收部分示意圖

連接到收錄機揚聲器輸出端的插頭選用三芯立體聲插頭，並按圖2連接，目的是如果收錄機輸出端使用的是立體聲插座，本裝置也適用。

接收部分整體結構如圖3(a)所示。包括光電池、屏蔽筒、前置放大器、功率放大器、耳機輸出插座以及電池盒等部分。

光電池最好選擇整塊的。屏蔽筒可參照圖3(b)所示製作，外殼接地，內壁用一張黑色砂紙貼上，減少雜散光對接收的影響。由於硅光電池檢出的電信號較弱，不能直接推動耳機或揚聲器發出聲音，故應先經過一級前置放大後再輸入功率放大集成塊進行功率放大。電路如圖3(c)所示。