輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源裝置、光衰減器及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源裝置、光衰減器及工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著光通信技術(shù)的飛速發(fā)展，光電器件參數(shù)指標(biāo)也不斷提高，如光纖放大器增益可達40dB以上，要求測試源的輸出具有較大動態(tài)范圍可調(diào)，當(dāng)光源輸出功率動態(tài)范圍不能滿足測試需求時，一般需要外加光衰減器協(xié)助測試完成，此外，在光功率計校準(zhǔn)、光纖傳感器靈敏度測試、光電接收機靈敏度測試中，都需要在可調(diào)光衰減器和穩(wěn)定光源組成分立測試系統(tǒng)完成，一般在測試中，通過調(diào)節(jié)光衰減器以達到調(diào)節(jié)測試輸入功率的目的。分立測試系統(tǒng)往往占用較大空間，且通過光纖跳線連接，測試準(zhǔn)備繁瑣；通過分立儀器搭建的測試源，穩(wěn)定性較差，往往由于光衰減器和光源的組合輸出受溫度等因素發(fā)生偏移，得不到有效監(jiān)控，進而影響測試準(zhǔn)確性。
[0003]目前普遍采用的分立光源和光衰減器搭建的分立測試系統(tǒng)，占用空間大，可攜帶性差，輸出穩(wěn)定性不受監(jiān)控，給測試帶來極大不便，針對上述問題，本發(fā)明要解決的問題有:如何實現(xiàn)多功能穩(wěn)定光源和光衰減器一體化設(shè)計。
[0004]目前并沒有集穩(wěn)定光源和可調(diào)光衰減器功能于一體的設(shè)計發(fā)明，為實現(xiàn)本發(fā)明其中之一的功能，目前常采用的方式由以下幾種:
[0005]針對輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源的功能，在論文“半導(dǎo)體激光器驅(qū)動電源及其調(diào)控”(哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文，2006年)中提出通過控制激光器的直接驅(qū)動電流實現(xiàn)激光器的輸出功率調(diào)節(jié)，控制器調(diào)節(jié)D/A輸出電壓，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)比例電流信號，與半導(dǎo)體激光器的恒流環(huán)中的電流進行疊加反饋到驅(qū)動源端，從而調(diào)整了半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流大小，實現(xiàn)了半導(dǎo)體激光器輸出功率的調(diào)節(jié)，該方式下結(jié)構(gòu)相對比較簡單，但實現(xiàn)的調(diào)節(jié)范圍一般在1dB范圍左右，可調(diào)范圍較小，目前該方式應(yīng)用于大部分臺式輸出可調(diào)穩(wěn)定光源中，僅僅滿足一般情況的應(yīng)用，當(dāng)在實際中測試需要更大范圍的測試輸出源時，就需要通過外加可調(diào)光衰減器實現(xiàn)大動態(tài)范圍的輸出。
[0006]針對可調(diào)光衰減器功能設(shè)計，論文“可編程光衰減器工作原理及自動校準(zhǔn)”(合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報，第35卷第10期，第1363?1366頁，2012年10月)和論文“光衰減器校準(zhǔn)技術(shù)研究”(科技信息，第485頁，2011年第11期)公開了實際應(yīng)用中常見的光衰減器。其采用了兩片分立圓形濾光片，由兩個直流電機帶動，組合實現(xiàn)60dB的光衰減范圍，其設(shè)計中通過編碼盤進行定位，實現(xiàn)濾光片的位置點查找。該形式下結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，插入損耗大，同時該項設(shè)計只是單獨的實現(xiàn)了可調(diào)光衰減器功能，并不具備“源”的功能。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)中并沒有集成穩(wěn)定光源和可調(diào)光衰減器功能的一體化設(shè)計，在實際應(yīng)用中，穩(wěn)定光源輸出不滿足大范圍調(diào)節(jié)時就需要外加光衰減器，操作繁瑣，占用空間大，且分立組合使用時穩(wěn)定性不受監(jiān)控，尤其長時間工作條件下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源裝置、光衰減器及工作方法，它既可實現(xiàn)大范圍輸出功率可調(diào)的穩(wěn)定光源，又可具有可調(diào)光衰減器功能，實現(xiàn)真正了一體多功能化。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0010]—種輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源裝置，包括:
[0011]內(nèi)置光源，內(nèi)置光源和外部輸入光源通過波分復(fù)用器WDM耦合到主光路中，波分復(fù)用器WDM與設(shè)有圓形濾光片和步進電機的光衰減單元的輸入端連接，微控制器控制光衰減單元達到預(yù)設(shè)位置；光衰減單元的輸出端的信號通過光耦合器形成兩個支路，其中一個支路通過功率可調(diào)光源輸出口將穩(wěn)定光源輸出，另外一個支路作為反饋信號接入光功率計進行功率監(jiān)測，微控制器讀取光功率計的數(shù)值并與設(shè)定閾值進行比較，若產(chǎn)生誤差大于設(shè)定閾值，通過微控制器對光衰減單元進行功率調(diào)整，直至調(diào)整到預(yù)期誤差范圍內(nèi)。
[0012]微控制器控制光衰減單元達到預(yù)設(shè)位置:根據(jù)設(shè)定的衰減量，微控制器讀取預(yù)設(shè)的步進電機步數(shù)并通過電機驅(qū)動器驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)到預(yù)定的衰減位置。
[0013]微控制器對光衰減單元進行功率調(diào)整:微控制器通過控制電機驅(qū)動器帶動步進電機旋轉(zhuǎn)，進而步進電機帶動圓形濾光片的旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)光衰減單元的功率調(diào)整。
[0014]微控制器還與內(nèi)置光源連接；微控制器控制內(nèi)置光源的波長切換。
[0015]所述內(nèi)置光源包括1550nm和1310nm雙波長激光器；
[0016]內(nèi)置光源和外部輸入光源通過3X1的波分復(fù)用器WDM耦合到主光路中
[0017]所述光衰減單元包括彼此連接的圓形濾光片和步進電機；步進電機直接帶動中性圓形濾光片旋轉(zhuǎn)；
[0018]所述圓形濾光片為中性圓形濾光片。
[0019]所述光親合器為10:90的光親合器。
[0020]一種輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源裝置的工作方法，包括如下步驟:
[0021]步驟(11):系統(tǒng)初始化，啟動內(nèi)置光源的波長激光器；
[0022]步驟(12):微控制器將光衰減單元定位到初始化OdB的位置點；光衰減單元的輸出端的信號通過光耦合器形成兩個支路，其中一個支路通過功率可調(diào)光源輸出口將穩(wěn)定光源輸出，另外一個支路作為反饋信號接入光功率計進行功率監(jiān)測；光功率計讀取初始化OdB的位置點對應(yīng)的功率值P。；
[0023]步驟(13):微控制器讀取設(shè)定功率調(diào)節(jié)量Δ P ;微控制器根據(jù)功率調(diào)節(jié)量ΔΡ將光衰減單元調(diào)節(jié)到設(shè)定位置；
[0024]步驟(14):光功率計讀取光衰減單元調(diào)節(jié)后設(shè)定位置上的光功率值Px;
[0025]步驟(15):計算實際功率調(diào)節(jié)量APx= Pid-Px;
[0026]步驟(16):判斷調(diào)節(jié)誤差是否在設(shè)定閾值范圍內(nèi)，如果是就返回步驟(13)，如果否，則輸出補償脈沖調(diào)整光衰減單元，并返回步驟(14);
[0027]調(diào)節(jié)誤差=IΔΡΧ-ΔΡ| ;
[0028]其中，Δ P用戶預(yù)先設(shè)定的功率調(diào)節(jié)量。
[0029]所述步驟(13)中，微控制器根據(jù)功率調(diào)節(jié)量△ P將光衰減單元調(diào)節(jié)到設(shè)定位置，是指，微控制器讀取預(yù)存校準(zhǔn)步數(shù)，控制電機驅(qū)動器帶動步進電機旋轉(zhuǎn)，進而步進電機帶動圓形濾光片的旋轉(zhuǎn)，來實現(xiàn)光衰減單元調(diào)節(jié)到設(shè)定位置。
[0030]一種光衰減器，包括:
[0031]波分復(fù)用器WDM，外部輸入光源通過波分復(fù)用器WDM耦合到設(shè)有圓形濾光片和步進電機的光衰減單元的輸入端，微控制器控制光衰減單元達到預(yù)設(shè)位置；光衰減單元的輸出端的信號通過光耦合器形成兩個支路，其中一個支路通過光衰減器輸出口將衰減光源輸出，另外一個支路作為反饋信號接入光功率計進行功率衰減監(jiān)控，當(dāng)光衰減器輸入光功率不低于-lOdBm，衰減調(diào)節(jié)量小于60dB時，啟動光功率計實現(xiàn)光衰減器的功率衰減監(jiān)控，并根據(jù)目標(biāo)與實際衰減量的誤差，微控制器實時通過電機驅(qū)動器調(diào)整步進電機，進而步進電機帶動圓形濾光片旋轉(zhuǎn)，從而保證準(zhǔn)確而穩(wěn)定的光衰減量。
[0032]微控制器控制光衰減單元達到預(yù)設(shè)位置:根據(jù)設(shè)定的衰減量，微控制器讀取預(yù)設(shè)的步進電機步數(shù)并通過電機驅(qū)動器驅(qū)動步進電機轉(zhuǎn)到預(yù)定的衰減位置。
[0033]—種光衰減器的工作方法，包括如下步驟:
[0034]步驟(21):光衰減模式初始化；
[0035]步驟(22):微控制器將光衰減單元定位到初始化OdB的位置點；光功率計讀取初始化OdB的位置點對應(yīng)的功率值P。；
[0036]步驟(23):讀取用戶預(yù)先設(shè)定的功率調(diào)節(jié)量ΔΡ ;
[0037]步驟(24):微控制器查找相應(yīng)預(yù)存步數(shù)，并計算需要驅(qū)動脈沖N ;
[0038]步驟(25):輸出N個脈沖驅(qū)動步進電機；
[0039]步驟(26):讀取設(shè)定位置上的光功率值Px;
[0040]步驟(27):計算實際衰減量APx= Pid-Px;
[0041]步驟(28):判斷調(diào)節(jié)誤差是否在設(shè)定閾值范圍內(nèi)，若是則返回步驟(23)，若否則輸出補償脈沖，調(diào)節(jié)光衰減單元，返回步驟(26);
[0042]調(diào)節(jié)誤差=IΔΡΧ-ΔΡ|。
[0043]本發(fā)明的有益效果:
[0044]通過一體化設(shè)計技術(shù)，實現(xiàn)穩(wěn)定光源和可調(diào)衰減器的多功能化，內(nèi)置功率計監(jiān)測，性能完全優(yōu)于目前分立系統(tǒng)的使用方案，一體化設(shè)計后，占用空間小，可靠性提高，操作更方便靈活。
[0045]本發(fā)明的關(guān)鍵點是實現(xiàn)了功率可調(diào)穩(wěn)定光源和可調(diào)光衰減器的小型化集成設(shè)計，作為光源使用時，可單獨實現(xiàn)60dB范圍的功率調(diào)節(jié)輸出，同時加入功率反饋算法，保證輸出具有高的穩(wěn)定性；還可單獨作為可調(diào)光衰減器使用，其中當(dāng)輸入功率不低于-lOdBm，衰減調(diào)節(jié)范圍在60dB范圍時，可實現(xiàn)內(nèi)置功率計監(jiān)測，實現(xiàn)更準(zhǔn)確和穩(wěn)定的光衰減。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發(fā)明輸出功率可調(diào)穩(wěn)定光源原理；
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