極管104提供自適應(yīng)偏置電壓。由于PIN光電二極管104輸入的是微小的電流信號，對數(shù)放大器105完成電流到電壓的對數(shù)比轉(zhuǎn)換，經(jīng)線性運(yùn)算放大器放大到一定的電壓實(shí)現(xiàn)輸出，輸出電壓值V和被測功率值P(以dBm表示)成簡單的線性對應(yīng)關(guān)系，不用進(jìn)行繁瑣的對數(shù)運(yùn)算，使得后繼的程序處理和結(jié)果計(jì)算變得簡單。
[0039]6、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106:提供16位500KSPS低功耗串行ADC、4通道MUX和輸出，106將4通道輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的DAC值，通過四線SPI與單片機(jī)107進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交互。
[0040]7、單片機(jī)107:通過USB通信方式與計(jì)算機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)107的數(shù)據(jù)交互;通過四線SPI寫數(shù)據(jù)到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106，或從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106讀取數(shù)據(jù);通過三線SPI寫數(shù)據(jù)到電流源電路108，控制電流源電路108的電流輸出；當(dāng)出現(xiàn)電流源輸出電流大于設(shè)定電流和監(jiān)測光功率大于設(shè)置值時(shí)關(guān)斷LDO電源102輸出。
[0041 ] 8、電流源電路108:精密12位DAC、低噪聲、針對可調(diào)激光器的可編程高精密電流源，可編程最大線性輸出電流高達(dá)300mA，可滿足各種光通信領(lǐng)域常規(guī)激光器驅(qū)動要求。通過三線SPI與單片機(jī)107通信，單片機(jī)107通過上位機(jī)設(shè)定的電流計(jì)算出DAC寫入到電流源電路108，電流源電路108則輸出設(shè)定的輸出電流來驅(qū)動LD光電二極管109 (即激光器)，誤差小于1uA，同時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106將電流源電路108輸出的模擬電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，單片機(jī)107實(shí)時(shí)監(jiān)控電流源電路108輸出的電流。
[0042]9、LD光電二極管109:將電流源電路108輸出的電流轉(zhuǎn)換為光信號，輸出恒定的直流光功率。
[0043]10、壓力傳感器110:將壓力轉(zhuǎn)化為模擬的電壓信號，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106將電壓信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，單片機(jī)107從模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106讀取數(shù)字的ADC并計(jì)算為壓力值。用在光組件自動耦合時(shí)，放在組件夾具平臺的下方，當(dāng)光適配器從Z軸緩慢下滑并碰撞到光組件時(shí)，壓力傳感器110將產(chǎn)生一定壓力，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)上位機(jī)軟件立即停止Z軸電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)Z軸的位置即可作為Z軸耦合的起點(diǎn)，由于壓力傳感器110相同壓力下產(chǎn)生的電壓一致性較好，所以Z軸起點(diǎn)位置誤差將大大的降低，那么最終耦合結(jié)果Z軸的高度也基本相同，保證了耦合的精度和一致性。同時(shí)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測壓力傳感器110的電壓變化，可保證在耦合平臺或上位機(jī)軟件異常時(shí)停止Z軸電機(jī)，防止適配器與光組件接觸的壓力過大而損壞光組件。
[0044]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光組件自動耦合系統(tǒng)的光功率計(jì):通過PIN光電二極管104、對數(shù)放大器105、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106、單片機(jī)107、USB接口 101構(gòu)成一個完整的光功率計(jì)，PIN光電二極管104將光信號轉(zhuǎn)化為電流信號，對數(shù)放大器105完成電流到電壓的對數(shù)比轉(zhuǎn)換，經(jīng)線性運(yùn)算放大器放大到一定的電壓實(shí)現(xiàn)輸出，輸出電壓值V和被測功率值P (以dBm表示)成簡單的線性對應(yīng)關(guān)系，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的ADCl通道將模擬電壓信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號，單片機(jī)107通過SPI實(shí)時(shí)監(jiān)測模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的ADCl并將ADC轉(zhuǎn)化為光功率值，計(jì)算機(jī)中的上位機(jī)軟件通過USB接口 101來讀取單片機(jī)107存儲的光功率值來實(shí)現(xiàn)光功率的測量，本光功率計(jì)具有波長范圍廣、精度高、采樣速率高、通信傳輸速率快、成本低，光過大保護(hù)等特點(diǎn)。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光組件自動耦合系統(tǒng)的電流源:通過USB接口101、單片機(jī)107、電流源電路108、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106構(gòu)成一個完整的電流源，計(jì)算機(jī)中的上位機(jī)軟件通過USB接口 101將要設(shè)定的電流值寫到單片機(jī)107的RAM內(nèi)，單片機(jī)107內(nèi)部軟件將電流值計(jì)算出DAC并寫入到電流源電路108，電流源電路108輸出設(shè)定的電流驅(qū)動LD光電二極管109發(fā)光，同時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106將電流源電路108的輸出電流通過ADC3通道轉(zhuǎn)換為ADC，單片機(jī)107通過SPI實(shí)時(shí)讀取模數(shù)轉(zhuǎn)換電路106的AD3并將ADC轉(zhuǎn)化為電流，與設(shè)定電流進(jìn)行比較，如果超過設(shè)定值，則單片機(jī)107發(fā)送控制信號關(guān)閉LDO電源102輸出，實(shí)現(xiàn)電流超限的保護(hù)和對LD光電二極管109的保護(hù)。本電流源輸出電流范圍為O至300mA的線性電流，滿足大部分激光器的驅(qū)動需求，同時(shí)具有輸出電流超限保護(hù)、精度高、可編程最大輸出電流等特點(diǎn)。
[0046]本發(fā)明提供的一種光組件自動耦合系統(tǒng)同時(shí)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。
[0047]如圖2所示，本發(fā)明還提供了一種光組件自動耦合方法，為單片機(jī)107完整的底層軟件流程，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。
[0048]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于: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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于: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。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述USB接口連接有LDO電源。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述LDO電源的輸出端連接有DC-DC升壓電路。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述DC-DC升壓電路的輸出端連接有壓力傳感器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力傳感器的輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于: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。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的SPI端口與所述單片機(jī)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光組件自動耦合系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機(jī)的SPI端口與所述電流源電路連接。10.一種光組件自動耦合方法，其特征在于，包括以下步驟: S1、開始； S2、MCU初始化； S3、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； S4、測量ADCl并轉(zhuǎn)化為光功率Po; S5、測量ADC2并轉(zhuǎn)化為壓力Kpa； S6、測量ADC3并轉(zhuǎn)化為輸出電流I; S7、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； S8、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。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光組件自動耦合系統(tǒng)，其主要電路包括單片機(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。本發(fā)明還提供了一種光組件自動耦合方法。本發(fā)明的有益效果是：同時(shí)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。
【IPC分類】H04B10/564
【公開號】CN105553567
【申請?zhí)枴緾N201610001564
【發(fā)明人】錢樂彬, 曾征輝
【申請人】深圳市極致興通科技有限公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年1月5日