R/G/B激光二极管混合白光通信关键技术的研究

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R/G/B激光二极管(Laser Diode,LD)混合白光照明是把R/G/B LD以一定的功率配比,形成可以照明的标准白光。由于LD相干性高、带宽容量大、输出功率大和放大自发发射(Amplified Spontaneous Emission,ASE)噪声低等特点,使用LD代替LED可以有效地增强光系统的传输容量。本文主要研究R/G/B LD混合白光通信,用R/G/B LD混合白光进行照明以及数据传输。主要的研究工作如下:1)对R/G/B LD混合白光的原理进行了分析。首先阐述了白光光谱模型特性,然后分析了白光照明质量评价参数,最后给出了激光二极管光功率计算方法,为后续的研究提供理论参考。2)提出了激光二极管混合白光驱动技术。首先分析时分复用技术原理,设计了FPGA模块,仿真了该模块分时传输的时序图,实现了信息分时传输。然后分析了激光器的电流温度特性,设计了恒温恒流模块并对该模块进行了性能测试。最后分析了LD电流特性,设计了LD调制模块,对其性能进行了实验与分析,实验结果表明,该模块实现了信息的调制。3)研究了混合白光通信接收端电路设计。分析了APD(Avalanche Photo Diode,APD)倍增和偏压特性,搭建APD实验平台,测试了APD调制特性。分析了光电探测器对电信号转换的影响,设计并制作了前置放大模块和主放大模块。4)研究了不同漫射器对R/G/B LD混合白光照明传输性能的影响。分析了六种漫射器的颜色透射率、表面粗糙度、CCT(correlated color temperature,CCT)均匀性、漫射器的发散角等特性,CCT为6500K情况下,验证了六种漫射器对R/G/B LD混合白光光束传输性能的影响,实验结果表明,在六种漫射器中磨砂玻璃(FG2.8)对白光的散射具有最高的透射率,发散角为±20°。5)分析了采样率对R/G/B LD混合白光信息的影响,因受APD带宽低的接收性能的影响,将采样区间设置为3~25GS/s,实验结果表明,采样率为3GS/s时,接收信息的SNR和BER最低。
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