基于Flash的電光調制仿真實驗平臺

冉俊霞 張少朋 葛大勇

(河北大學物理科學與技術學院　河北 保定　071002)(河北大學體育教學部　河北 保定　071002) (河北大學物理科學與技術學院　河北 保定　071002)

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基于Flash的電光調制仿真實驗平臺

冉俊霞 張少朋 葛大勇

(河北大學物理科學與技術學院河北 保定071002)(河北大學體育教學部河北 保定071002) (河北大學物理科學與技術學院河北 保定071002)

電光調制實驗是學生了解激光通訊的一個基礎實驗，為了能夠讓學生更加清楚地了解電光調制實驗的基本原理和操作規程，依據晶體電光調制原理，運用Flash軟件制作出電光調制仿真實驗．該程序可全程高度仿真實驗過程，具有界面友好、易于操作、無需安裝等優點．為實驗教學提供了一種新的輔助方式．

Flash電光調制仿真

1　引言

隨著科技的發展激光大氣通信技術在各國已被高度重視,空間激光通信已經成為現代通信技術發展的新熱點．人們盼望的高速、快捷、靈活的通信時代即將隨之到來，光通信是運用激光作為載體，將需要傳輸的信號經過光傳輸出去，電光調制實驗是學生了解激光通訊的一個非常重要的實驗，但是其原理抽象，操作復雜．在實驗過程中學生難以理解．為此，本文利用Flash軟件制作了仿真實驗平臺．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以動畫的形式生動地表現出來，通過Flash中的actionscript語言，可以真實地仿真實驗過程，使抽象變形象、使不可見變可見、使復雜變簡單，顯示出強大的交互性，大大豐富和增強了課件的教學功能．

本課件對實驗進行了整體設計．課件包括如圖1 所示幾個部分．

圖1　實驗框圖

實驗背景、問題討論相對簡單，在本文中不作詳細介紹，下面重點介紹其他幾個部分．

2　實驗儀器

實驗中用到的儀器通常情況下是不能讓學生進行拆卸的，學生很難了解其內部構造，因此，在本文儀器介紹部分將實驗中用到的儀器部件利用三維動畫的形式立體展現，并將實驗中不能拆開的儀器部件通過電腦動畫動態的拆分展示其內部構造，使學生更加清楚儀器的整體和內部構造，并在頭腦中形成立體印象，這部分使實驗中的不可見變為可見．如圖2所示，圖中展示的是實驗所用的硅光電池，它是用3Dmax軟件制作，在動畫的播放過程中還可以展現內部細節，如圖3所示，使學生對其內部構造有一個清楚的印象．

圖2　儀器介紹

圖3　硅光電池的內部構造

3　實驗原理

電光調制的原理抽象，復雜難懂，學生在實驗過程中對原理理解不透、似懂非懂．因此本課件的實驗原理部分，將其分為基本概念、曲線演示、δ角測量、工作方式4個部分，分別用文字、動態曲線、動畫展示實驗原理及測量過程中的重點及難點，如圖4所示．比如，光的偏振是電光調制實驗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，學生理解起來非常困難，課件利用動畫將不可見變為可見，將偏振的透光軸標示出來，偏振狀態的變化用動畫形象地展示出來，讓學生一目了然地看到光經過偏振片的變化情況．如圖4所示黑色背景部分為偏振現象的演示過程，可以分別演示經過起偏器、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的變化．通過這種方式，使學生對偏振等類似抽象的概念更加深入理解．

圖4　實驗原理

4　實驗操作

“實驗操作”是本課件的一個亮點內容，通過我們精心設計，使學生對實驗步驟更加清晰，在這部分，學生可以按照實際操作步驟在計算機上進行虛擬實驗，就像真正地做實驗一樣，每個儀器部件都可以用鼠標拖動擺放，與真實做實驗時一樣，每個環節、步驟也都可以像真正做實驗一樣調節．使學生在電腦上，手機上就能感受到身臨其境的感覺，達到了智能化效果．如圖5所示.

圖5　實驗操作

在本環節為了使學生對操作步驟掌握清楚，整個實驗步驟清晰地列在右方，如圖5所示，在操作過程中，只有當前的步驟操作正確了，下一步操作的按鈕才會出現．這樣使復雜的實驗操作變為簡單．如果學生在課件中熟悉了實驗步驟，真正做實驗時就可以得心應手，盡快進入狀態．并且還可以保護儀器免受誤操作的危害．

在仿真實驗中，還可以像真實實驗一樣讀取數據，同時還對實驗數據還進行仿真處理．為了使虛擬過程更加接近于真實情況，通過Flash編程，真實地模擬了數據獲得的過程，使數據在正確范圍內有一定的隨機性，這與真實實驗時讀取數據都有一定的誤差相吻合，如圖6所示．讀取數據完畢后可對結果做進一步處理，標示測量點并描繪曲線．

圖6　數據處理

5　應用提高

“應用提高”部分也是本課件的一大特色．在這部分，通過動畫展示了利用電光調制進行激光通訊的過程，如圖7所示．

圖7　應用提高

點擊音頻電壓開關，可以看到激光光強隨音樂的變化，這正是通過電光晶體的信號被調制的結果，最終經過解調放大后在另一端的喇叭播放出來．通過這個演示，可以使學生拓寬眼界，不局限于實驗本身，更重要的是實際應用，為呆板的實驗注入了新的活力，大大激發了學生的學習興趣，提高了創新思維能力．

6　結束語

本課件操作簡單，可根據菜單選擇每個實驗項目，還可通過每個界面的“繼續”按鈕順序瀏覽．實驗操作中每一步都有提示，方便學生和教師進行理解和操作．

本課件采用Flash編程制作，交互性強．軟件完成后還將其生成為擴展名為.exe的可執行文件．這樣，課件就可以脫離Flash軟件環境，脫離其播放器，在裝有操作系統的電腦中雙擊即可運行．由于采用Flash設計，內部采用的是矢量圖技術，整個課件畫面清新典雅，放大后不會失真．課件所占空間還很小，總共6MB，大大節省了空間，易于在手機網絡上傳播．同時，本課件還可以生成安卓版和Ios版的安裝文件，可以在手機，iPad等移動設備上安裝使用．

通過使用本課件，教師可以更加快速、方便的指導學生．學生也可通過本課件進行預習，自學．在兩方面都收到了較好效果．

1劉斌，衣勉，基于Flash課件制作與應用.科技廣場,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)