冉俊霞 張少朋 葛大勇

(河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院　河北 保定　071002)(河北大學(xué)體育教學(xué)部　河北 保定　071002) (河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院　河北 保定　071002)

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基于Flash的電光調(diào)制仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

冉俊霞 張少朋 葛大勇

(河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院河北 保定071002)(河北大學(xué)體育教學(xué)部河北 保定071002) (河北大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院河北 保定071002)

電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)是學(xué)生了解激光通訊的一個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，為了能夠讓學(xué)生更加清楚地了解電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)的基本原理和操作規(guī)程，依據(jù)晶體電光調(diào)制原理，運(yùn)用Flash軟件制作出電光調(diào)制仿真實(shí)驗(yàn)．該程序可全程高度仿真實(shí)驗(yàn)過程，具有界面友好、易于操作、無需安裝等優(yōu)點(diǎn)．為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種新的輔助方式．

Flash電光調(diào)制仿真

1　引言

隨著科技的發(fā)展激光大氣通信技術(shù)在各國已被高度重視,空間激光通信已經(jīng)成為現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的新熱點(diǎn)．人們盼望的高速、快捷、靈活的通信時(shí)代即將隨之到來，光通信是運(yùn)用激光作為載體，將需要傳輸?shù)男盘?hào)經(jīng)過光傳輸出去，電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)是學(xué)生了解激光通訊的一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)，但是其原理抽象，操作復(fù)雜．在實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生難以理解．為此，本文利用Flash軟件制作了仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)．Flash是美國Adobe公司出品的目前最流行的多媒體課件制作軟件之一．利用Flash課件能將抽象的知識(shí)以動(dòng)畫的形式生動(dòng)地表現(xiàn)出來，通過Flash中的actionscript語言，可以真實(shí)地仿真實(shí)驗(yàn)過程，使抽象變形象、使不可見變可見、使復(fù)雜變簡(jiǎn)單，顯示出強(qiáng)大的交互性，大大豐富和增強(qiáng)了課件的教學(xué)功能．

本課件對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)．課件包括如圖1 所示幾個(gè)部分．

圖1　實(shí)驗(yàn)框圖

實(shí)驗(yàn)背景、問題討論相對(duì)簡(jiǎn)單，在本文中不作詳細(xì)介紹，下面重點(diǎn)介紹其他幾個(gè)部分．

2　實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)中用到的儀器通常情況下是不能讓學(xué)生進(jìn)行拆卸的，學(xué)生很難了解其內(nèi)部構(gòu)造，因此，在本文儀器介紹部分將實(shí)驗(yàn)中用到的儀器部件利用三維動(dòng)畫的形式立體展現(xiàn)，并將實(shí)驗(yàn)中不能拆開的儀器部件通過電腦動(dòng)畫動(dòng)態(tài)的拆分展示其內(nèi)部構(gòu)造，使學(xué)生更加清楚儀器的整體和內(nèi)部構(gòu)造，并在頭腦中形成立體印象，這部分使實(shí)驗(yàn)中的不可見變?yōu)榭梢姡鐖D2所示，圖中展示的是實(shí)驗(yàn)所用的硅光電池，它是用3Dmax軟件制作，在動(dòng)畫的播放過程中還可以展現(xiàn)內(nèi)部細(xì)節(jié)，如圖3所示，使學(xué)生對(duì)其內(nèi)部構(gòu)造有一個(gè)清楚的印象．

圖2　儀器介紹

圖3　硅光電池的內(nèi)部構(gòu)造

3　實(shí)驗(yàn)原理

電光調(diào)制的原理抽象，復(fù)雜難懂，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)原理理解不透、似懂非懂．因此本課件的實(shí)驗(yàn)原理部分，將其分為基本概念、曲線演示、δ角測(cè)量、工作方式4個(gè)部分，分別用文字、動(dòng)態(tài)曲線、動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)原理及測(cè)量過程中的重點(diǎn)及難點(diǎn)，如圖4所示．比如，光的偏振是電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)中非常重要又抽象的概念，偏振片的透光軸是不可見的，因此，學(xué)生理解起來非常困難，課件利用動(dòng)畫將不可見變?yōu)榭梢?，將偏振的透光軸標(biāo)示出來，偏振狀態(tài)的變化用動(dòng)畫形象地展示出來，讓學(xué)生一目了然地看到光經(jīng)過偏振片的變化情況．如圖4所示黑色背景部分為偏振現(xiàn)象的演示過程，可以分別演示經(jīng)過起偏器、晶體、檢偏器后偏振方式的變化情況．還可以演示加上不同電壓后偏振狀態(tài)的變化．通過這種方式，使學(xué)生對(duì)偏振等類似抽象的概念更加深入理解．

圖4　實(shí)驗(yàn)原理

4　實(shí)驗(yàn)操作

“實(shí)驗(yàn)操作”是本課件的一個(gè)亮點(diǎn)內(nèi)容，通過我們精心設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟更加清晰，在這部分，學(xué)生可以按照實(shí)際操作步驟在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，就像真正地做實(shí)驗(yàn)一樣，每個(gè)儀器部件都可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)擺放，與真實(shí)做實(shí)驗(yàn)時(shí)一樣，每個(gè)環(huán)節(jié)、步驟也都可以像真正做實(shí)驗(yàn)一樣調(diào)節(jié)．使學(xué)生在電腦上，手機(jī)上就能感受到身臨其境的感覺，達(dá)到了智能化效果．如圖5所示.

圖5　實(shí)驗(yàn)操作

在本環(huán)節(jié)為了使學(xué)生對(duì)操作步驟掌握清楚，整個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟清晰地列在右方，如圖5所示，在操作過程中，只有當(dāng)前的步驟操作正確了，下一步操作的按鈕才會(huì)出現(xiàn)．這樣使復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)操作變?yōu)楹?jiǎn)單．如果學(xué)生在課件中熟悉了實(shí)驗(yàn)步驟，真正做實(shí)驗(yàn)時(shí)就可以得心應(yīng)手，盡快進(jìn)入狀態(tài)．并且還可以保護(hù)儀器免受誤操作的危害．

在仿真實(shí)驗(yàn)中，還可以像真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)還對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還進(jìn)行仿真處理．為了使虛擬過程更加接近于真實(shí)情況，通過Flash編程，真實(shí)地模擬了數(shù)據(jù)獲得的過程，使數(shù)據(jù)在正確范圍內(nèi)有一定的隨機(jī)性，這與真實(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)讀取數(shù)據(jù)都有一定的誤差相吻合，如圖6所示．讀取數(shù)據(jù)完畢后可對(duì)結(jié)果做進(jìn)一步處理，標(biāo)示測(cè)量點(diǎn)并描繪曲線．

圖6　數(shù)據(jù)處理

5　應(yīng)用提高

“應(yīng)用提高”部分也是本課件的一大特色．在這部分，通過動(dòng)畫展示了利用電光調(diào)制進(jìn)行激光通訊的過程，如圖7所示．

圖7　應(yīng)用提高

點(diǎn)擊音頻電壓開關(guān)，可以看到激光光強(qiáng)隨音樂的變化，這正是通過電光晶體的信號(hào)被調(diào)制的結(jié)果，最終經(jīng)過解調(diào)放大后在另一端的喇叭播放出來．通過這個(gè)演示，可以使學(xué)生拓寬眼界，不局限于實(shí)驗(yàn)本身，更重要的是實(shí)際應(yīng)用，為呆板的實(shí)驗(yàn)注入了新的活力，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了創(chuàng)新思維能力．

6　結(jié)束語

本課件操作簡(jiǎn)單，可根據(jù)菜單選擇每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，還可通過每個(gè)界面的“繼續(xù)”按鈕順序?yàn)g覽．實(shí)驗(yàn)操作中每一步都有提示，方便學(xué)生和教師進(jìn)行理解和操作．

本課件采用Flash編程制作，交互性強(qiáng)．軟件完成后還將其生成為擴(kuò)展名為.exe的可執(zhí)行文件．這樣，課件就可以脫離Flash軟件環(huán)境，脫離其播放器，在裝有操作系統(tǒng)的電腦中雙擊即可運(yùn)行．由于采用Flash設(shè)計(jì)，內(nèi)部采用的是矢量圖技術(shù)，整個(gè)課件畫面清新典雅，放大后不會(huì)失真．課件所占空間還很小，總共6MB，大大節(jié)省了空間，易于在手機(jī)網(wǎng)絡(luò)上傳播．同時(shí)，本課件還可以生成安卓版和Ios版的安裝文件，可以在手機(jī)，iPad等移動(dòng)設(shè)備上安裝使用．

通過使用本課件，教師可以更加快速、方便的指導(dǎo)學(xué)生．學(xué)生也可通過本課件進(jìn)行預(yù)習(xí)，自學(xué)．在兩方面都收到了較好效果．

1劉斌，衣勉，基于Flash課件制作與應(yīng)用.科技廣場(chǎng),2012

Electro-opticModulationSimulationExperimentPlatformBasedonFlash

RanJunxiaZhangShaopengGeDayong

(CollegeofPhysicsScience&Technology,HebeiUniversity,Baoding,Hebei071002) (Physicalresearchdepartment,HebeiUniversity,Baoding,Hebei071002) (CollegeofPhysicsScience&Technology,HebeiUniversity,Baoding,Hebei071002)

Theexperimentofelectro-opticmodulationisabasicexperimentforstudentsunderstandinglasercommunications.Asoftwarewaswritteninordertoletthestudentsmoreclearlyunderstandthebasicprinciplesandoperationrulesofelectro-opticmodulationexperimentaccordingtotheprincipleofcrystalelectro-opticmodulation.Theprogramcansimulatetheprocessofthewholeprocess,withfriendlyinterface,easytooperate,notneedtoinstallandsoon.Itprovidesanewwayforcomputerassistedinstructionofexperimental.

flash;electro-opticmodulation;simulation

2015-04-01)