光供电及光操控传感系统

本论文设计及架构了一套远程光供电及光操控传感系统，论文讨论及分析了系统的绝大部分设计。该系统是在德国卡尔斯鲁厄大学高频及量子电子所架构的。由于时间限制，这套系统还没完成，剩下的工作将会由接手这个项目的同事完成。但是，我们提出了世界第一套多功能双向传输光供电系统，并且这个系统架构吸引了宝马、Areva等世界知名公司注意。 这套系统包括控制基站、光纤链接部分和远端单元三部分。系统的主要原理：控制基站调制激光二极管产生调制光，调制光通过光纤实现远端单元的供电和操控。而远端单元调制VCSEL二极管传输传感数据或图片数据回控制基站。 系统具有易于操控的液晶屏&遥控界面，用户可通过基于MSP430和Nokia6610液晶屏的图像控制菜单控制整套系统。

专门设计的可调节激光驱动电路板完全兼容于液晶屏&摇杆开发板，开发板可以直接控制激光驱动的各个模块。激光驱动可以输出100 mA到4A的连续电流，也可以输出100 mA到600 mA的调制电流，并且调制电流和连续电流可以随意组合成不同调制形式的输出电流。输出电流最高可被调制至400 MHz。810 nm的高功率激光二极管作为控制基站的光发射机。数据信号作为交流分量叠加在直流分量上，然后传输到光供电远端实现双向传输。在远端单元部分，多节光伏电池取代单节光伏电池完成光电转换。信号提取电路分离光伏电池产生的交流分量和直流分量，交流分量是控制基站控制远端单元的信号，直流分量供电远端单元。MSP430微处理器进行数据采集，数据处理以及数据传输。处理后的数据传输到简易的VCSEL驱动电路，驱动电路直接驱动VCSEL二极管传输数据回控制基站。光电二极管和跨阻放大器组成控制基站的光接收机接收来自远端单元的数据。在控制基站微处理器数据处理之后，远端收集的数据将显示在Nokia6610液晶屏显示屏上。