光組件自動耦合系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光組件自動耦合系統(tǒng)，尤其涉及光組件自動耦合系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光行業(yè)內(nèi)現(xiàn)有的光組件自動耦合系統(tǒng)，其中發(fā)射組件耦合系統(tǒng)主要由自動耦合裝置、電流源和光功率計(jì)三部分組成。
[0003]1、自動耦合裝置主要使用X、Y、Z軸三個步進(jìn)或伺服電機(jī)組成，其中，Z軸電機(jī)負(fù)責(zé)光組件適配器的高度，通過人為的調(diào)節(jié)和判斷高度或由軟件自動調(diào)節(jié)高度作為Z軸調(diào)節(jié)起點(diǎn)。
[0004]2、電流源使用數(shù)字源表做電流源來設(shè)定輸出的電流，或者制作一些簡易的電路控制做電流源控制輸出電流，來驅(qū)動光組件發(fā)光。
[0005]3、光功率計(jì)用于實(shí)時監(jiān)控自動耦合時的輸出光功率，測量一般使用臺式或手持式的光功率計(jì)，光功率計(jì)的通信接口一般有GPIB、串口和USB等。
[0006]由于現(xiàn)有技術(shù)中的光組件自動耦合系統(tǒng)難以同時具備高精度光功率計(jì)、LD驅(qū)動精密電流源、壓力計(jì)驅(qū)動與數(shù)據(jù)采集的功能，導(dǎo)致有如下缺陷:
1、自動耦合裝置的Z軸電機(jī)負(fù)責(zé)光組件適配器的高度，通過人為地調(diào)節(jié)高度到指定位置作為Z軸耦合的起點(diǎn)(即高度為O)，判斷依據(jù)是當(dāng)適配器與光組件接觸時即為起點(diǎn)，但是由于每次人手的力度不同，那么適配器與光組件的接觸壓力也不同，導(dǎo)致Z軸起點(diǎn)的位置也不同，最終耦合好后的Z軸位置每次都有不同，導(dǎo)致適配器與光組件適配器點(diǎn)膠形成一個完整組件時輸出光功率跟耦合時最佳的光功率偏差大；自動調(diào)節(jié)高度，其實(shí)還是半自動調(diào)節(jié)，是為了提高Z軸到起點(diǎn)的速度與效率而采取的方式，通過軟件計(jì)算當(dāng)前位置到起點(diǎn)位置的距離，然后自動調(diào)節(jié)到指定位置，但是每只組件的高度會有差異，那么自動調(diào)節(jié)到起點(diǎn)時會導(dǎo)致適配器與光組件接觸力過大而損傷光組件。
[0007]2、電流源多采用用數(shù)字源表，具有代表性如Keithley 24χχ系列、Agilent Β29χχ系列等，但價格昂貴，由于只用到電流源這一部分功能，且光發(fā)射組件驅(qū)動電流為毫安(mA)級，那么電流源的利用率不高，同時導(dǎo)致耦合系統(tǒng)造價成本大幅度提高，每次設(shè)置輸出電流時還必須人為使用萬用表測量實(shí)際輸出電流，才能接入組件，可靠性和可操作性降低;部分廠家電流源也使用自制的電流源，使用模擬電路控制輸出電流，人為調(diào)節(jié)電阻電位器來調(diào)節(jié)電流且輸出電流為非線性，調(diào)節(jié)時需要接萬用表實(shí)時監(jiān)測輸出電流，直到達(dá)到要求的輸出電流為止，同樣可靠性和可操作性低。
[0008]3、光功率計(jì)測量光組件輸出光功率，自動耦合時多采用GPIB、串口和USB等來與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信，精度高和采樣率較快并使用GPIB或USB高速通信的光功率計(jì)一般造價高，而精度低或采樣率地則無法滿足自動耦合，只適合手動耦合。
[0009]4、即采用完整的臺式設(shè)備組合成的自動耦合系統(tǒng)，功能完全滿足要求，但是系統(tǒng)成本太高，且性能與功能都處于被動，可靠性和可操作性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種光組件自動耦合系統(tǒng)和方法。
[0011]本發(fā)明提供了一種光組件自動耦合系統(tǒng)，包括單片機(jī)、電流源電路、LD光電二極管、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、對數(shù)放大器、PIN光電二極管，其中，所述PIN光電二極管的輸出端與所述對數(shù)放大器連接，所述對數(shù)放大器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸出端與所述單片機(jī)連接，所述單片機(jī)的輸出端與所述電流源電路連接，所述電流源電路的輸出端分別與所述LD光電二極管、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述光組件自動耦合系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)設(shè)有USB接口，所述USB接口與所述單片機(jī)連接。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述USB接口連接有LDO電源。
[0014 ]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述LDO電源的輸出端連接有DC-DC升壓電路。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DC-DC升壓電路的輸出端連接有壓力傳感器。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述壓力傳感器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述對數(shù)放大器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的ADCl端口連接，所述壓力傳感器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的ADC2端口連接，所述電流源電路的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的ADC3端口連接。
[0018]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的SPI端口與所述單片機(jī)連接。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述單片機(jī)的SPI端口與所述電流源電路連接。
[0020 ]本發(fā)明還提供了一種光組件自動耦合方法，包括以下步驟:
51、開始；
52、MCU初始化；
53、判斷當(dāng)前設(shè)定與上一次設(shè)定電流是否相同；如果不相同，則設(shè)定電流源輸出電流并進(jìn)入下一步驟;如果相同，則進(jìn)入下一步驟；
54、測量ADCl并轉(zhuǎn)化為光功率Po;
55、測量ADC2并轉(zhuǎn)化為壓力Kpa；
56、測量ADC3并轉(zhuǎn)化為輸出電流I;
57、判斷光功率Po或輸出電流I是否超限;如果超限，則關(guān)閉LDO電源輸出并進(jìn)入下一步驟;如果不超限，則進(jìn)入下一步驟；
58、判斷是否有USB讀寫數(shù)據(jù)指令;如果有，則SPI讀寫數(shù)據(jù)并進(jìn)入步驟S3;如果沒有，則進(jìn)入步驟S3。
[0021 ]本發(fā)明的有益效果是:同時具備高精度光功率計(jì)、LD驅(qū)動精密電流源、壓力計(jì)驅(qū)動與數(shù)據(jù)采集的功能，全自動化驅(qū)動和控制耦合系統(tǒng)進(jìn)行光發(fā)射組件耦合。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種光組件自動耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明一種光組件自動耦合方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合【附圖說明】及【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]如圖1所示，一種光組件自動耦合系統(tǒng)，其主要電路包括單片機(jī)107、電流源電路108、LD光電二極管109、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106、對數(shù)放大器105、PIN光電二極管104，其中，所述PIN光電二極管104的輸出端與所述對數(shù)放大器105連接，所述對數(shù)放大器105的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106連接，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的輸出端與所述單片機(jī)107連接，所述單片機(jī)107的輸出端與所述電流源電路108連接，所述電流源電路108的輸出端分別與所述LD光電二極管109、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106連接。
[0026]如圖1所示，所述光組件自動耦合系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，所述計(jì)算機(jī)設(shè)有USB接口101，所述USB接口 1I與所述單片機(jī)107連接。
[0027 ] 如圖1所示，所述USB接口 1I連接有LDO電源102。
[0028]如圖1所示，所述LDO電源102的輸出端連接有DC-DC升壓電路103。
[0029 ] 如圖1所示，所述DC-DC升壓電路103的輸出端連接有壓力傳感器110。
[0030]如圖1所示，所述壓力傳感器110的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106連接。
[0031 ]如圖1所示，所述對數(shù)放大器105的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的ADCl端口連接，所述壓力傳感器110的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的ADC2端口連接，所述電流源電路108的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的ADC3端口連接。
[0032 ]如圖1所示，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的SPI端口與所述單片機(jī)107連接。
[0033 ] 如圖1所示，所述單片機(jī)107的SPI端口與所述電流源電路108連接。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光組件自動耦合系統(tǒng)的具體原理如下:
1、計(jì)算機(jī)的USB接口 101:提供5V和最大500mA的電源支持;同時負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信，通信方式是通過USB模擬I2C實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件與單片機(jī)的數(shù)據(jù)交互。
[0035]2、LDO電源1 2:提供5 V和3.3V的線性穩(wěn)定電壓輸出，確保各級電路所需的工作電壓，LDO電源102具有穩(wěn)定性高、低噪聲、電路簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0036]3、DC_DC升壓電路103:直接將5V電壓升壓到12V，給壓力傳感器110提供12V和最大45mA的電源電壓，還可根據(jù)壓力傳感器110不同的電壓要求規(guī)格進(jìn)行調(diào)整，電壓范圍為5至12V，無需外部的可調(diào)或固定電源。
[0037]4、PIN光電二極管104:作為接收端接收光輸入，并產(chǎn)生與輸入光功率成正比的電流信號，即將光信號轉(zhuǎn)成電流信號。不同波長的光作用于同一種半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率不同，不同材料的半導(dǎo)體對波長的響應(yīng)范圍也是不同的，當(dāng)波長大于截止波長的入射光作用于半導(dǎo)體材料時無響應(yīng)。PIN管主要有S1、Ge、InGaAsP和InGaAs四種材料，根據(jù)實(shí)際需求，本系統(tǒng)采用InGaAs材料，InGaAs材料的截止波長在1600nm附近，波長響應(yīng)1.0?1.6λ/μπι。
[0038]5、對數(shù)放大器105:為PIN光電二