基于Flash的电光调制仿真实验平台

冉俊霞 张少朋 葛大勇

(河北大学物理科学与技术学院　河北 保定　071002)(河北大学体育教学部　河北 保定　071002) (河北大学物理科学与技术学院　河北 保定　071002)



基于Flash的电光调制仿真实验平台

冉俊霞 张少朋 葛大勇

(河北大学物理科学与技术学院河北 保定071002)(河北大学体育教学部河北 保定071002) (河北大学物理科学与技术学院河北 保定071002)

电光调制实验是学生了解激光通讯的一个基础实验，为了能够让学生更加清楚地了解电光调制实验的基本原理和操作规程，依据晶体电光调制原理，运用Flash软件制作出电光调制仿真实验．该程序可全程高度仿真实验过程，具有界面友好、易于操作、无需安装等优点．为实验教学提供了一种新的辅助方式．

Flash电光调制仿真

1　引言

随着科技的发展激光大气通信技术在各国已被高度重视,空间激光通信已经成为现代通信技术发展的新热点．人们盼望的高速、快捷、灵活的通信时代即将随之到来，光通信是运用激光作为载体，将需要传输的信号经过光传输出去，电光调制实验是学生了解激光通讯的一个非常重要的实验，但是其原理抽象，操作复杂．在实验过程中学生难以理解．为此，本文利用Flash软件制作了仿真实验平台．Flash是美国Adobe公司出品的目前最流行的多媒体课件制作软件之一．利用Flash课件能将抽象的知识以动画的形式生动地表现出来，通过Flash中的actionscript语言，可以真实地仿真实验过程，使抽象变形象、使不可见变可见、使复杂变简单，显示出强大的交互性，大大丰富和增强了课件的教学功能．

本课件对实验进行了整体设计．课件包括如图1 所示几个部分．

图1　实验框图

实验背景、问题讨论相对简单，在本文中不作详细介绍，下面重点介绍其他几个部分．

2　实验仪器

实验中用到的仪器通常情况下是不能让学生进行拆卸的，学生很难了解其内部构造，因此，在本文仪器介绍部分将实验中用到的仪器部件利用三维动画的形式立体展现，并将实验中不能拆开的仪器部件通过电脑动画动态的拆分展示其内部构造，使学生更加清楚仪器的整体和内部构造，并在头脑中形成立体印象，这部分使实验中的不可见变为可见．如图2所示，图中展示的是实验所用的硅光电池，它是用3Dmax软件制作，在动画的播放过程中还可以展现内部细节，如图3所示，使学生对其内部构造有一个清楚的印象．

图2　仪器介绍

图3　硅光电池的内部构造

3　实验原理

电光调制的原理抽象，复杂难懂，学生在实验过程中对原理理解不透、似懂非懂．因此本课件的实验原理部分，将其分为基本概念、曲线演示、δ角测量、工作方式4个部分，分别用文字、动态曲线、动画展示实验原理及测量过程中的重点及难点，如图4所示．比如，光的偏振是电光调制实验中非常重要又抽象的概念，偏振片的透光轴是不可见的，因此，学生理解起来非常困难，课件利用动画将不可见变为可见，将偏振的透光轴标示出来，偏振状态的变化用动画形象地展示出来，让学生一目了然地看到光经过偏振片的变化情况．如图4所示黑色背景部分为偏振现象的演示过程，可以分别演示经过起偏器、晶体、检偏器后偏振方式的变化情况．还可以演示加上不同电压后偏振状态的变化．通过这种方式，使学生对偏振等类似抽象的概念更加深入理解．

图4　实验原理

4　实验操作

“实验操作”是本课件的一个亮点内容，通过我们精心设计，使学生对实验步骤更加清晰，在这部分，学生可以按照实际操作步骤在计算机上进行虚拟实验，就像真正地做实验一样，每个仪器部件都可以用鼠标拖动摆放，与真实做实验时一样，每个环节、步骤也都可以像真正做实验一样调节．使学生在电脑上，手机上就能感受到身临其境的感觉，达到了智能化效果．如图5所示.

图5　实验操作

在本环节为了使学生对操作步骤掌握清楚，整个实验步骤清晰地列在右方，如图5所示，在操作过程中，只有当前的步骤操作正确了，下一步操作的按钮才会出现．这样使复杂的实验操作变为简单．如果学生在课件中熟悉了实验步骤，真正做实验时就可以得心应手，尽快进入状态．并且还可以保护仪器免受误操作的危害．

在仿真实验中，还可以像真实实验一样读取数据，同时还对实验数据还进行仿真处理．为了使虚拟过程更加接近于真实情况，通过Flash编程，真实地模拟了数据获得的过程，使数据在正确范围内有一定的随机性，这与真实实验时读取数据都有一定的误差相吻合，如图6所示．读取数据完毕后可对结果做进一步处理，标示测量点并描绘曲线．

图6　数据处理

5　应用提高

“应用提高”部分也是本课件的一大特色．在这部分，通过动画展示了利用电光调制进行激光通讯的过程，如图7所示．

图7　应用提高

点击音频电压开关，可以看到激光光强随音乐的变化，这正是通过电光晶体的信号被调制的结果，最终经过解调放大后在另一端的喇叭播放出来．通过这个演示，可以使学生拓宽眼界，不局限于实验本身，更重要的是实际应用，为呆板的实验注入了新的活力，大大激发了学生的学习兴趣，提高了创新思维能力．

6　结束语

本课件操作简单，可根据菜单选择每个实验项目，还可通过每个界面的“继续”按钮顺序浏览．实验操作中每一步都有提示，方便学生和教师进行理解和操作．

本课件采用Flash编程制作，交互性强．软件完成后还将其生成为扩展名为.exe的可执行文件．这样，课件就可以脱离Flash软件环境，脱离其播放器，在装有操作系统的电脑中双击即可运行．由于采用Flash设计，内部采用的是矢量图技术，整个课件画面清新典雅，放大后不会失真．课件所占空间还很小，总共6MB，大大节省了空间，易于在手机网络上传播．同时，本课件还可以生成安卓版和Ios版的安装文件，可以在手机，iPad等移动设备上安装使用．

通过使用本课件，教师可以更加快速、方便的指导学生．学生也可通过本课件进行预习，自学．在两方面都收到了较好效果．

1刘斌，衣勉，基于Flash课件制作与应用.科技广场,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)