工程光学实验指导书 实验七 电光调制 足小信号调制的要求，（7.2）式不能写成（7.3）式的形式。因此，工作点虽然选定在了线性区，输出波形仍然是失真的。
四、实验步骤
1、按照系统连接方法将激光器，电光调制器，光电探测器等部件连接到位。系统连接方法如图7.4，其中电光调制器的滑动座是二维移动平台，与其他的滑动座有所不同。
起偏器 1/4波片 检偏器 光电探测器 激光器 电光晶体 示波器 激光器电源 ZYEOM-Ⅱ-SS 信号源 图7.4 系统连接方法
图7.5 信号源面板示意图
其中，信号源面板如图7.5。在信号源面板上，“波形切换”开关用于选择输出正弦波或是方波，“信号输出”口用于输出晶体调制电压，若“高压输出开关”打开，那么输出的调制电压上就会叠加一个直流偏压，用于改变晶体的调制曲线，“音频选择”开关用于选择调制信号为正弦波还是外接音频信号，“探测信号”口接光电探测器的输出，对探测器输入的微弱信号进行处理后通过“解调信号”口输出，连接至有源扬声器上。
在具体的连接中，“信号输出”接一根一端为BNC头另一端为鳄鱼夹的连接线，ZY605电光晶体上也接一根同样的连接线，将这两根线的相对应颜色的鳄鱼夹咬合连接。在观察电光调制现象时，需要使用一个带衰减的探头，连接时，探头的黑色鳄鱼夹连接至前面两根线的黑色鳄鱼夹，探针接红色鳄鱼夹（在测量时，探头应10倍衰减）。硅光电探测器通过一根
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工程光学实验指导书 实验七 电光调制 两端都是BNC头的连接线连接至示波器上。在进行音频实验时，则不需要示波器，且硅光电探测器连接至信号源“探测信号”口，“解调信号”接至有源音箱。“音频输入”接外加音频信号。
2、光路准直。打开激光器电源，调节光路，保证光线沿光轴通过。在光路调节过程中，先将波片，起偏器和检偏器移走，调整激光管，电光晶体和探测器三者的相对位置，使激光能够从晶体光轴通过；调整好之后，再将波片，起偏器和检偏器放回原位，再调节它们的高度和位置。调节完毕后，锁紧滑动座和固定各部件。
3、将信号源输出的正弦波信号加在晶体上，并将探测器输出的信号接到示波器上，调节波片，观察输出信号的变化，记下调节最佳时输出信号的幅值；改变信号源输出信号的幅值与频率，观察探测器输出信号的变化；去掉1/4波片，加上直流偏压，改变其大小，观察输出信号的变化，并与加波片的情况进行比较。
4、测量透过率曲线（即T～U曲线），并由此求出半波电压。测量晶体的半波电压的方法有两种：
（1）极值法，即晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大逐渐改变，输出的光强将会出现极大极小值，相邻极大极小值之间对应的直流电压之差就是半波电压；具体步骤是：去掉1/4波片，调节检偏器使输出光强最小，然后将信号源中正弦波的输出幅度调节至零，打开高压开关，分别记下在直流电压为20-400V时的输出电压值。
根据测得的数据在实验纸上描出直流电压与输出电压之间的曲线，曲线上输出电压达到最大值时所对应的直流电压即为晶体的半波电压。根据晶体的尺寸就可以计算出其电光常数。
表7.1 半波电压的测量 直流偏压U（V） 输出电压T(mV) 直流偏压U（V） 输出电压T(mV)） 直流偏压U（V） 输出电压T(mV) 直流偏压U（V） 输出电压T(mV) 20 120 220 320 40 140 240 340 60 160 260 360 80 180 280 380 100 200 300 400 （2）调制法，即晶体上直流电压与交流电压同时加上，当出现第一次倍频现象时，继续加大电压，直到出现第二次倍频现象。出现两次倍频现象之间的电压之差即为半波电压。此法虽然精度很高，但是需要精确进行调节。注意：在加直流偏压的时候，一定要先从零开始慢慢增加电压！
5、电光调制与光通讯实验演示
将音频信号输入到本机的“音频输入”插座,光电探测器输出口接到信号源“探测信号”口，将有源扬声器输入端插入“解调信号”插座,加晶体偏压或旋转波片使电光晶体进入调制特性曲线的线性区域，即可以使扬声器播放音频节目。改变偏压或旋转波片试听扬声器音量与音质的变化。用不透光物体遮住激光光线，声音消失，说明音频信号是调制在激光上的，验证光通讯。
五、注意事项
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工程光学实验指导书 实验七 电光调制
1、本实验使用的晶体根据其绝缘性能最大安全电压约为500V,超值易损坏晶体. 2、本实验仪所采用的激光器电源两极有千伏高压，在使用时要注意安全！ 3、在实验过程中，应避免激光直射到人眼，以免对眼睛造成伤害。 4、本实验仪所用光学器件均为精密仪器，在使用时应十分小心。
实验八 光电报警系统设计
一、实验目的
1、练习自拟简单的光电报警系统设计实验；
2、对影响光电探测性能的各种参数进行探讨，以求最大限度地发挥系统的探测能力。
二、实验内容
自拟简单的红外光电报警系统。
三、实验仪器
1、红外发射二极管 BT401 1只 2、光敏二极管 2CU2B 1只 3、光电报警系统设计模块 1套 4、连接导线 60 根 5、直流稳压电源 1个
四、实验原理
光电报警系统是一种重要的监视系统，目前其种类已经日益增多。有对飞机、导弹等军事目标入侵进行的报警系统，也有对机场、重要设施或危禁区域防范进行报警的系统。一般说来，被动报警系统的保密性好，但是设备比较复杂；而主动报警系统可以利用特定的调制
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工程光学实验指导书 实验八 光电报警系统设计 编码规律，达到一定的保密效果，设备比较简单。
本系统可由图1所示的五个部分组成。调制电源提供红外发射二极管确定规律变化的调制电流，使发光管发出红外调制光，在一定距离以外用光电二极管接收调制光。转换后的信号经放大，检波后控制报警器，全部实验电路自拟。下面对调制电源和检波、报警电路各举一个简单的例子，也可选用于系统中。
调制电源红外发射管光敏二极管放大器报警电路
图8.1 光电报警原理方框图
1、用NE555定时器构成多谐振荡器作调制电源。
NE555集成电路用它构成占空比为50%的多谐振荡器原理图如图8.2所示。下面对照电路图简述其工作原理及参数选择。
在前半周期，V1通过R2、D对C1充电，由于二极管D的作用，电流不经过R1，因此其充电时间T1为：
1Vcc?Vcc3T1?R2C1ln?R2C1ln22Vcc?Vcc3
图8.2 多谐振荡器
而在后半周期，电容放电时，二极管反向电阻无穷大，555内部的三极导通，电流通过R1至7脚直接放电，此时其放电时间T2为：
1Vcc?Vcc3T2?R1C1ln?R1C1ln22Vcc?Vcc3
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工程光学实验指导书 实验八 光电报警系统设计
2VCC当A点电压上升到上限阈值电压（约3）时，定时器输出翻转成低电平。这时，
VA点电压将随C1放电而按指数规律下降。当A点下降到下限阈值电压（约3C）时，定时
2器输出又变成高电平，调整R1、R2的电阻值得到严格的方波输出。当R1=R2时，输出为方波信号。其输出频率为：
f?11?T1?T22R1C1ln2
参考值：R1?5.6K?，R2?5.6K?，C1=0.1μF，
f?1.44?2R1C1??1.3KHZ 。
用NE555组成振荡器来作红外发光管BT401时，由于红外发光管BT401的工作电流在30mA以上，因此一定加一个三极管驱动电路。使输出电流大于或等于红外发光管的最小工作电流IF。其驱动电路的参考电路图如下图8.3
2、信号放大及报警用参考电路原理
电路如图所示，先用2LF353构成一个放大电路，将光敏二极管所接收的电流信号放大。再用2LF353构成一个比较器，放大器的正端加2V左右偏压，负端加信号电压。当光线未阻断时，从放大器来的交流信号经二极管检波电路，再经R2C低通滤波器后得到直流电压，使后面的放大器负输入端电位大于或等于正输入端电位。则放大器输出电压近似为零，LED管截止，当光线被阻断时，信号消失。放大器只有正端加正电压，输出为正电压，LED指示管导通发出红色光（或发声）以示报警。电阻
VCC11R8是LED限流电阻。
391K红外发射二极管
图8.3 驱动电路 R4 ? V R1
1 R5 3 D1 1 6 光 40 敏 2 二 ? E 5 极 C1 R2 ? V R6 管 R3 ? V ? ? 8 1 LF 353 2 7 R8 4