一、产品简介     本实验系统覆盖了光纤光学、 光纤通信和光纤传感器等相关领域。是学生学习并了解光纤传输信息和光纤传感信息的基本原理和相关技术的基础实验设备，通过实验掌握相关的基本原理和基本操作，为以后的学习奠定坚实的基础。涉及的专业：信息类专业、通信专业、光学专业、物理专业、计量测试专业和仪器科学专业等。 二、实验内容 光纤光学基本知识 1）光纤激光器与光纤的耦合实验； 2）光纤传输损耗性质及测量实验； 3）光纤数值孔径（NA）测量实验； 半导体激光器特性实验 1）半导体激光器阈值实验； 2）半导体激光器效率、串联电阻和背光电流的测量； 3）半导体激光器的调制特性实验； 4） 半导体激光器的结发热效应实验； 光纤无源器件 1）光纤转换器测试实验； 2）光纤变换器测试实验； 3）光纤耦合器测试实验； 4）光纤隔离器特性测试实验； 5）波分复用器和解复用器测试实验； 6）可调光纤衰减器测试实验； 7）光纤机械光开关特性测试实验； 光纤传感实验 1）M-Z光纤干涉实验； 2）光纤温度传感实验； 3）光纤压力传感实验； 光纤通信实验 1）多模光纤特性测量； 2）单模光纤特性测量； 3）法兰盘特性测量； 4）衰减器特性测量； 5）光分路器特性测量； 6）光波分复用器特性测量； 7）回波反损测量； 8）光波长测量； 9）扰模器制作； 10）PI特性测量； 11）光源稳定性测量； 12）模拟信号光调制； 13）模拟信号光接收； 14）图像信号传输； 15）CMI码型变换实验； 16）接收定时恢复电路实验； 17）消光比测量； 18）加扰码实验； 19）5B6B码型变换实验； 20）光时域反射测试仪； 21）CDMA扩频调制解调实验； 22）AMI／HDB3终端接口实验； 23）同步数据接口实验； 24）异步数据接口实验； 25）CMI传输系统测试； 26）5B6B线路编码通信系统综合测试； 27）CDMA传输系统测试； 28）在线误码测试； 29）计算机数据传输系统测试； 30）光纤传输系统抗干扰性能测量； 31）同步数据通信系统测试； 6、智能语音光纤通信设计实验 本实验主要涉及语音识别，光纤通信，和智能灯控三部分，利用语音识别电路将语音口令转化为电信号，信号通过远距离数据传输的光纤发送给主控电路，最终主控电路根据解析出的口令来实现控制LED灯的开关、亮度的切换以及颜色的切换。本实验实现了声音信号-电信号-光信号-电信号的一个数据传输与转化的过程，通过本实验，能够让学生进一步学习声光电的数字传输与转化应用，以及光纤通信的优势。  三、实验配置参数 1、 激光器波长：650±20nm， 功率：≤5mw，输出端口：FC/PC ； 1310/1550±20nm，功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC； 2、可见光功率探头：中心波长：650nm，最大输入功率5.5mw； 3、红外探头：响应波长范围：800-1700nm； 最大输入功率：4mw，校准波长：1550nm/1310nm； 4、光纤数值孔径参数：多模光纤跳线：纤芯直径62.5um；长：1米； 5光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 6、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 7、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 8、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 9、光纤可调衰减器：0-30db可调； 10、光纤温度传感器：测温范围：-40°~260°，精度1%； 11、光检测灵敏度高，实际测试指标约-40dBm； 12、可建立临时应急通信系统（点对点距离大于50公里），可传输PCM电话、同步数据（速率：2.048Mbps），计算机数据、模拟图像等业务。 13、语音识别/声控芯片：内置单声道mono 16-bit A/D 模数转换；内置双声道stereo 16-bit D/A 数模转换；内置 20mW 双声道耳机放大器输出；内置 550mW 单声道扬声器放大器输出；支持并行接口或者 SPI 接口；内置锁相电路 PLL，输入主控时钟频率为 2MHz - 34MHz；工作电压：(VDD: for internal core) 3.3V；48pin 的 QFN 7*7 标准封装；省电模式耗电：1uA； 14、TF卡(MICRO SD 卡)：存储空间512M； 15、喇叭：直径5CM；负载电阻8欧；额定功率1W；厚度1.1CM ； 16、麦克风：3.5mm迷你麦克风；灵敏度52DB； 17、光纤收发器：额定电压:DC 5V; 物理接口：DB9串口接口与SC接头；RS-232数据传输速率： DC-250Kbps； 18、单模光纤跳线：接口：SC-SC单模光纤跳线；类型：单模；工作波长：1310-1550nm；纤芯直径：9μm。 四、实验目的 1、了解光连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤偏振控制器工作原理，实验操作单模光纤偏振状态控制； 3、了解光纤耦合器用途及其性能参数，实验操作测量耦合器特性参数测量； 4、了解光纤隔离器用途及其性能参数，实验操作光纤隔离器特性参数测量； 5、了解光纤光开关用途及其性能参数，实验操作光纤光开关特性参数测量； 6、了解光波分复用器（WDM）原理与意义，操作双波长波分复用（WDM）原理性实验； 7、实现声音信号-电信号-光信号-电信号的一个数据传输与转化的过程，通过本实验，能够让学生进一步学习声光电的数字传输与转化应用，以及光纤通信的优势。

可以设计并优化光纤激光器和放大器、光波导激光器、光纤耦合器、多芯光纤、螺旋芯光纤、锥形光纤；也可以模拟超短脉冲在不同光纤设备中的传输，例如在光纤放大器系统、锁模光纤激光器和通讯系统中的传输。 能够跟踪和优化光纤放大器和光纤激光器，让它们适合各种应用。帮助评估和排除光纤激光器和放大器中各种不利的影响；能够对有源光纤器件性能进行预测；能寻找最佳光纤长度、掺杂浓度、折射率分布等；能够计算掺杂浓度与光线的关系，准确模拟双包层光纤，还可以模拟时域动态变化，可以理解和优化的细节如功率效率和噪声系数。 RP Fiber Power可用于分析和优化各种器件： 单模和多模光纤 计算模式特性；计算光纤耦合系数；模拟光纤弯曲、非线性自聚焦效应对光束传输和高阶光孤子传输的影响。 光纤耦合器、双包层光纤、多芯光纤、平面波导 模拟双包层光纤的泵浦吸收,光纤耦合器的光束传输, 光在锥形光纤的传输, 分析弯曲的影响, 放大器中的交叉饱和影响, 泄漏模式等。 光纤放大器 研究单级和多级放大器中的增益饱和特性(连续或脉冲放大器), 铒镱共掺光纤放大器能量转移过程、猝灭效应、自发辐射放大等。 光纤通信系统 分析色散与非线性信号失真，放大器噪声的影响，优化放大器非线性效应和放置位置。 光纤激光器 分析并优化能量转换效率、波长调谐范围、动态调Q。 超快光纤激光器和放大器 研究脉冲的形成机制和稳定范围，非线性效应和色散的影响，抛物脉冲放大，优化色散脉冲压缩，灵敏度反馈，超连续谱的产生。 脉冲和超快速固体激光器和放大器 研究Q开关，模式锁定行为，找到可饱和吸收器所需的特性，分析反馈灵敏度，啁啾脉冲放大研究再生放大稳定性极限。 这款软件是致力于光纤器件学科研究或工业开发人士的必备工具。这款软件及其技术支持将为您的工作效率和工作能力提供极大的便利。同时，这款软件也是一款相当出色的教学工具。 目前已使用该软件的高校：耶拿大学、英国南普顿大学、北京工业大学、中国科学技术大学、上海技术应用学院、华中科技大学、西北大学、复旦大学、深圳大学、国防科技大学、长春理工大学、南京理工大学等。 目前已使用该软件的单位：费朗霍夫研究所、苏州纳米所、兵器装备部、三江航天、上海光机所、绵阳九院、中科院软件所、中科院光电所商业单位、北京敏视达雷达有限公司等。   ※ 光纤数据： 软件中带有各种稀土掺杂光纤数据，即时可以仿真各种光纤激光器和放大器。   ※ 各种公开数据： “Yb-germanosilicate” “ErYb-phosphate” “Er-fluorozirconate F88” “Er-silicate L22”  “Er-fluorophosphate L11”  

一种水轮机调节系统高阶数学模型的降阶方法，包括如下步骤：①简化系统分母的最高次项，实现 系统的一次降阶，得到一次低阶等效系统式；②从波动叠加的角度出发，将一次低阶等效系统式变换为 两个 2 阶子系统相加的形式；③进行拉普拉斯反变换，得到水轮机调节系统的一次低阶等效系统在负荷 阶跃扰动下的机组转速响应波动方程；④对完整 5 阶系统式进行二次降阶；⑤利用二阶系统进行水轮机 调节系统转速响应调节品质的影响因素分析。其优点是：较之其他降阶方法，本方法是

本项目提供压缩机全生命周期管理系统，建立模块化、集成化数据环境，面向于往复压缩机、隔膜压缩机，服务于石油化工、加氢站、储气库、船舶动力等行业主要包括： 设计规划阶段——压缩机整体方案设计，压缩机结构形式设计，核心部件材料遴选分析，启/停流程设计，安全控制策略设计等； 运行工作阶段——压缩机运行数据实时采集、远程动态展示，核心部件状态监测与故障诊断，监测诊断一体式/分体式硬件与软件系统开发； 检修维护阶段——零部件维修预警、寿命预测，可视化维修方案、维修模型、维修视频，压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台。 关键技术一：压缩机性能计算技术与选型设计技术 基于 Windows 平台，遵循结构化、模块化原则，采用 QT 框架、C++语言编制交互设计软件，可实现往复压缩机物性计算、热力计算、动力计算、设计校核复算、平衡计算、产品系列化自动匹配、多工况计算七项功能于一体，可实现往复压缩机机组设计计算、选型、零部件管理一体化功能。现阶段已授权发明专利 1 项，软件著作权 1 项。 关键技术二：压缩机状态监测与故障诊断技术及设备 针对压缩机核心零部件构建相应状态监测方案与故障诊断方法，包括：①集成气缸内热力过程特征和阀片声发射信号的诊断方法，基于气阀声发射信号获得气阀故障的特征参数和反映故障程度的量化指标，诊断不同类型气阀故障；②基于活塞杆应变重构 pV 图方法的往复压缩机气阀无损故障诊断方法，基于活塞杆应变重构压力-容积图（p-V图）的无损监测方法，为传统侵入式方法破坏气缸完整性带来安全隐患的问题提供解决方案；③十字头销磨损、活塞杆松动的故障诊断方法，对不同程度十字头销磨损、活塞杆松动故障进行模拟试验，对比时频域分析研究十字头销磨损、活塞杆松动的故障机理、声发射信号和振动信号特征，提取故障特征识别故障程度；④基于压缩机内油-气压力“伴随”关系，国内外首次提出了集成声发射与油-气压无损监测的隔膜压缩机状态监测新方法，进一步根据油-气压力“伴随”关系的失调追溯故障根源；⑤基于增量式编码器的往复压缩机轴系扭振测试方法，基于增量式编码器构建了往复式压缩机扭振测试系统，为传统方法在现场实际应用时难于实施提出解决方案；⑥压缩机气流脉动和振动模态分析技术，隔振结构设计、管路结构设计，提供机组振动测试、诊断以及改进方案。 本项关键技术现阶段已授权国内发明专利 4 项，申请国际专利 2 项、国内发明专利10 项；应用于中海油海洋平台天然气压缩机；开发压缩机故障诊断仪，已在某加氢站压缩机调试中成功检测出气阀泄漏、膜片运动失效、活塞环磨损、溢油阀阀芯磨损等严重故障。 关键技术三：压缩机数据共享与健康管理云平台 构建压缩机及其辅助系统、零备件信息数字化管理平台；构建压缩机热力-动力-应力-寿命分析模块，集成监测数据评价机组运行状态；基于故障诊断技术，建立机组现场监测数据与健康/故障状态信息实时共享平台，打破机组现场与远程管理者之间的技术壁垒；实现压缩机核心部件维修预警、寿命预测，交互 GUI 界面集成可视化压缩机维修维保手册、指导视频、三维模型；压缩机全生命周期管理，显著提高运维效率和管理水平。

团队基于集中式驱动，四轮转向的设计理念，突破了低底盘高度前后独立悬架技术壁垒，完成了从0.5吨-3吨级线控底盘的系列化开发。相对现有轮毂电机驱动的线控底盘，产品可在保证相同驾驶功能的前提下，成本降低2万元左右/台。 　　团队采用整体桥构型，突破了“跷跷板”机构的技术壁垒，完成了6吨-20吨级AGV系列化产品开发。与市场同类产品对比，产品具有转向半径小，成本较低和可靠性高的特点。 　　针对当前线控底盘难以兼顾全向、全地形和不同承载需求的痛点问题，团队开发了适用不同承载需求的全向、全环境线控底盘。技术特点为：① 采用转向、驱动和制动模块化设计理念，通过加装车规级行车和驻车制动器，整车可实现直行、斜行、阿克曼转向、坦克调头、定点调头等模式；② 采用轮边电机驱动，突破了电机+减速机+轮毂轴承单元一体化驱动技术，并基于正向设计理念，实现模块化设计。当前已开发完成8款适用不同承载需求的角单元；③ 突破了满足遥控和自动驾驶功能的整车电控技术，并基于V型开发流程完成了全向、全矢量线控底盘的系列化产品开发。 　　部分产品如下页图示：

成功设计并完成了该分子的首次全合成工作。该工作的关键步骤包括一个分子内的Pauson-Khand反应、一个二碘化钐介导的还原1,6-自由基加成反应和一个创新的大位阻反式六氢茚满构建策略。 该路线首先从已知手性合成子6（从长叶薄荷酮 (+)-pulegone两步转化得到）出发，经由烷基化、联烯锂进攻、RCM关环和底物控制的立体选择性氢化，顺利得到含有四个手性中心的5/7并环化合物5，再经过几步简单的转化就顺利地构建出了前体4。 受杨震教授、龚建贤教授和蓝宇教授2015年发表的Retigeranic Acid重要研究工作启发（Chem. Eur. J. 2015, 21, 12596），化合物4的Pauson-Khand反应顺利地得到了含有六氢茚骨架的化合物15，单晶衍射显示各手性中心也正好符合要求。然而化合物15的内酯开环却比像想象中要困难，反复尝试后发现DBU/HMPA体系可以实现所需的消除反应，酯化后即得化合物17，经还原氧化后便可以得到构建四元环的前体3。基于该小组之前应用SmI2 介导的还原1,4-自由基加成构建四元环工作的研究基础（Chem. Eur. J. 2016, 22, 12634），他们利用化合物3尝试了SmI2 介导的还原1,6-自由基加成，成功构建了关键四元环结构。 在此阶段，由于C-3/C-4是个四取代、大位阻双键，并且该双键的还原需要在该分子的深凹面方向进行，这使得最后阶段构建反式六氢茚满的工作充满了艰辛。同时，由于反式六氢茚满在热力学上稳定性不如顺式六氢茚满，这使得自由基类型的还原可行性同样较低。而且，由于可能的羟基消除反应以及该羟基可能处于假平伏键位置，单羟基诱导的均相氢化仍然不顺利。于是团队研究人员转变思路，在C-6位增加了一个额外的羟基，再经还原得到顺式二醇。该底物非常顺利地在Crabtree催化剂作用下氢化得到了关键的反式六氢茚满化合物24。此创新性的策略应当同样适用于其他类似骨架的大位阻反式六氢茚满构建。最后，再将化合物24进行几步简单的转化，Astellatol的首次并且是对映专一的全合成工作终于得以完成！

主要功能及应用领域： 基于光纤传感的分布式振动、应变、温度测量技术实现大范围的安全监测，用于长距离大范围的周界安防、油气管道安全监测、长途线缆、埋地或海底通信光缆安全监测，大型机械装备和大坝、桥梁、隧道等土木结构安全监测。 特色及先进性： 光纤传感器技术相对于电类传感器、红外探测、视频监控等常见安防技术手段，优势明显：无需供电；探测距离长，可精确定位；抗干扰能力强，不受雷、电、磁、雨、雪、光线等自然条件和环境影响，全天候监测，适用于有强电磁干扰和环境条件恶劣场合；体积小、结构简单，安装隐蔽；复用性强，既是传输又是传感；灵敏度高；易于实现全方位传感网络，即多区域、多形态(线形、面形、空间区域形)的安全探测；大范围组网容易且系统维护成本较低。因此，作为智能材料、智能结构技术发展的关键，全光纤周界安防技术是未来智能环境感知与周界探测预警的主要发展方向。 技术指标： 监测距离>50km，定位精度：±50m，探测率：>95%，误报率：<3%；事件识别率：>85%。 预期效果： 本技术成果已成功应用于新疆220公里国境线边防管控、上海长距离信息管线安全监测、汕头海底通信光缆安全监测等重大国防和重要民生安全项目，并广泛应用于四川、江苏、新疆、上海等地重要机构安防（军事基地、保密机构、厂区、水电站、变电站、通信基站）、架空电缆安全监测、智能轨道安全监测、机械设备及土木结构安全监测等重要工程领域。 资质认证： 该项目成果已申请发明专利44项（含美国发明专利1项），获授权发明专利19项，登记软件著作权12项。研制的新型光纤围栏系统通过国家和军队相关部门认证和测试：通过了国家安全防范报警系统产品质量监督检验中心（上海）公安部安全防范报警系统产品质量监督检验测试中心的委托检验，中国人民解放军军用安全技术防范产品安全认证中心的军用安全技术防范产品安全认证，以及中国测试技术研究院的系统测试和江苏省软件测试中心的软件测试等。

基于光纤传感的分布式振动、应变、温度测量技术实现大范围的安全监测，用于长距离大范围的周界安防、油气管道安全监测、长途线缆、埋地或海底通信光缆安全监测，大型机械装备和大坝、桥梁、隧道等土木结构安全监测。

随着光纤通讯技术的迅速发展和大规模应用，光纤通信工业已成为当今世界的热门产业，世界各国都把它放在极其重要和优先发展的地位，上海市已把光纤通信列为支柱产业给予重点扶植。我校研制的光纤接口数控同轴磨床是用于加工光纤连接器中核心零件二氧化锆(ZrO2)陶瓷插针的专用设备，针对这种陶瓷插针的精度要求高，其外圆与内孔同轴度 0.001mm、圆度和圆柱度0.0005mm，而工件尺寸小(直径Φ2.5mm、长度10.5mm、内孔0.12mm)、材料硬(Hv1250)，使用普通设备无法加工等特点，采用将无心磨床磨削方法与外圆磨床定位方式结合在一起的新颖设计：用特制的钢丝穿入工件内孔后绷紧在夹具上，替代头、尾架顶尖间的定位心棒，符合外圆磨床用内孔定位加工外圆的方式；工件转动采用无心磨床形式，由高分子导轮带动工件转动；经精密数控系统以0.0001mm的分辨率，驱动金刚砂轮作微量进给研磨，达到高精度微米级加工要求。 机床主要技术性能指标：1.磨头进给分辩率              0.0072/STEP      最小进给精度    0.0001mm2.磨头进给系统最大输出扭矩    25NM3.主轴：砂轮电机功率          1.5Kw             额定转矩        9.5NM 导轮电机功率           0.37Kw           额定转矩        2.5NM4.电机恒转矩调频范围           5～50Hz          恒功率调频范围  50～100Hz5.工作台伺服额定输出功率       400w             额定输出力矩    7.6NM6.工作台最大工作行程           800mm7.工件加工精度                                              单位：mm

光纤传感技术工程研究中心于 2002 年由山东大学与美国 STEVENS 理工学 院联合成立。成立以来一直得到了学校重点发展学科建设资金的支持。目前拥 有教授、博士生导师 8 人、副教授及其他拥有博士学位的年轻教师 6 人、博士 研究生 8 人、硕士研究生 20 人，具备雄厚的科研实力和工作基础。开发的产品 主要应用与煤矿电力及大型土木建筑，主要产品： 光纤光栅温度传感器、光纤光栅应力传感器、光纤光栅振动传感器 （矿用）光纤瓦斯传感器，光纤一氧化碳传感器 分布式光纤温度传感器、分布式光纤应力传感器 光纤光栅传感解调系统 光纤传感网络解调仪