輸出功率可調穩定光源裝置、光衰減器及工作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及輸出功率可調穩定光源裝置、光衰減器及工作方法。
【背景技術】
[0002]隨著光通信技術的飛速發展，光電器件參數指標也不斷提高，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范圍可調，當光源輸出功率動態范圍不能滿足測試需求時，一般需要外加光衰減器協助測試完成，此外，在光功率計校準、光纖傳感器靈敏度測試、光電接收機靈敏度測試中，都需要在可調光衰減器和穩定光源組成分立測試系統完成，一般在測試中，通過調節光衰減器以達到調節測試輸入功率的目的。分立測試系統往往占用較大空間，且通過光纖跳線連接，測試準備繁瑣；通過分立儀器搭建的測試源，穩定性較差，往往由于光衰減器和光源的組合輸出受溫度等因素發生偏移，得不到有效監控，進而影響測試準確性。
[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，占用空間大，可攜帶性差，輸出穩定性不受監控，給測試帶來極大不便，針對上述問題，本發明要解決的問題有:如何實現多功能穩定光源和光衰減器一體化設計。
[0004]目前并沒有集穩定光源和可調光衰減器功能于一體的設計發明，為實現本發明其中之一的功能，目前常采用的方式由以下幾種:
[0005]針對輸出功率可調穩定光源的功能，在論文“半導體激光器驅動電源及其調控”(哈爾濱工業大學碩士論文，2006年)中提出通過控制激光器的直接驅動電流實現激光器的輸出功率調節，控制器調節D/A輸出電壓，轉換成相應比例電流信號，與半導體激光器的恒流環中的電流進行疊加反饋到驅動源端，從而調整了半導體激光器的驅動電流大小，實現了半導體激光器輸出功率的調節，該方式下結構相對比較簡單，但實現的調節范圍一般在1dB范圍左右，可調范圍較小，目前該方式應用于大部分臺式輸出可調穩定光源中，僅僅滿足一般情況的應用，當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光衰減器實現大動態范圍的輸出。
[0006]針對可調光衰減器功能設計，論文“可編程光衰減器工作原理及自動校準”(合肥工業大學學報，第35卷第10期，第1363?1366頁，2012年10月)和論文“光衰減器校準技術研究”(科技信息，第485頁，2011年第11期)公開了實際應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60dB的光衰減范圍，其設計中通過編碼盤進行定位，實現濾光片的位置點查找。該形式下結構相對復雜，插入損耗大，同時該項設計只是單獨的實現了可調光衰減器功能，并不具備“源”的功能。
[0007]現有技術中并沒有集成穩定光源和可調光衰減器功能的一體化設計，在實際應用中，穩定光源輸出不滿足大范圍調節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定性不受監控，尤其長時間工作條件下。
【發明內容】
[0008]本發明的目的就是為了解決上述問題，提供輸出功率可調穩定光源裝置、光衰減器及工作方法，它既可實現大范圍輸出功率可調的穩定光源，又可具有可調光衰減器功能，實現真正了一體多功能化。
[0009]為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
[0010]—種輸出功率可調穩定光源裝置，包括:
[0011]內置光源，內置光源和外部輸入光源通過波分復用器WDM耦合到主光路中，波分復用器WDM與設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設位置；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光源輸出口將穩定光源輸出，另外一個支路作為反饋信號接入光功率計進行功率監測，微控制器讀取光功率計的數值并與設定閾值進行比較，若產生誤差大于設定閾值，通過微控制器對光衰減單元進行功率調整，直至調整到預期誤差范圍內。
[0012]微控制器控制光衰減單元達到預設位置:根據設定的衰減量，微控制器讀取預設的步進電機步數并通過電機驅動器驅動步進電機轉到預定的衰減位置。
[0013]微控制器對光衰減單元進行功率調整:微控制器通過控制電機驅動器帶動步進電機旋轉，進而步進電機帶動圓形濾光片的旋轉，來實現光衰減單元的功率調整。
[0014]微控制器還與內置光源連接；微控制器控制內置光源的波長切換。
[0015]所述內置光源包括1550nm和1310nm雙波長激光器；
[0016]內置光源和外部輸入光源通過3X1的波分復用器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；
[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]一種輸出功率可調穩定光源裝置的工作方法，包括如下步驟:
[0021]步驟(11):系統初始化，啟動內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光源輸出口將穩定光源輸出，另外一個支路作為反饋信號接入光功率計進行功率監測；光功率計讀取初始化OdB的位置點對應的功率值P。；
[0023]步驟(13):微控制器讀取設定功率調節量Δ P ;微控制器根據功率調節量ΔΡ將光衰減單元調節到設定位置；
[0024]步驟(14):光功率計讀取光衰減單元調節后設定位置上的光功率值Px;
[0025]步驟(15):計算實際功率調節量APx= Pid-Px;
[0026]步驟(16):判斷調節誤差是否在設定閾值范圍內，如果是就返回步驟(13)，如果否，則輸出補償脈沖調整光衰減單元，并返回步驟(14);
[0027]調節誤差=IΔΡΧ-ΔΡ| ;
[0028]其中，Δ P用戶預先設定的功率調節量。
[0029]所述步驟(13)中，微控制器根據功率調節量△ P將光衰減單元調節到設定位置，是指，微控制器讀取預存校準步數，控制電機驅動器帶動步進電機旋轉，進而步進電機帶動圓形濾光片的旋轉，來實現光衰減單元調節到設定位置。
[0030]一種光衰減器，包括:
[0031]波分復用器WDM，外部輸入光源通過波分復用器WDM耦合到設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設位置；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控，當光衰減器輸入光功率不低于-lOdBm，衰減調節量小于60dB時，啟動光功率計實現光衰減器的功率衰減監控，并根據目標與實際衰減量的誤差，微控制器實時通過電機驅動器調整步進電機，進而步進電機帶動圓形濾光片旋轉，從而保證準確而穩定的光衰減量。
[0032]微控制器控制光衰減單元達到預設位置:根據設定的衰減量，微控制器讀取預設的步進電機步數并通過電機驅動器驅動步進電機轉到預定的衰減位置。
[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的位置點對應的功率值P。；
[0036]步驟(23):讀取用戶預先設定的功率調節量ΔΡ ;
[0037]步驟(24):微控制器查找相應預存步數，并計算需要驅動脈沖N ;
[0038]步驟(25):輸出N個脈沖驅動步進電機；
[0039]步驟(26):讀取設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):判斷調節誤差是否在設定閾值范圍內，若是則返回步驟(23)，若否則輸出補償脈沖，調節光衰減單元，返回步驟(26);
[0042]調節誤差=IΔΡΧ-ΔΡ|。
[0043]本發明的有益效果:
[0044]通過一體化設計技術，實現穩定光源和可調衰減器的多功能化，內置功率計監測，性能完全優于目前分立系統的使用方案，一體化設計后，占用空間小，可靠性提高，操作更方便靈活。
[0045]本發明的關鍵點是實現了功率可調穩定光源和可調光衰減器的小型化集成設計，作為光源使用時，可單獨實現60dB范圍的功率調節輸出，同時加入功率反饋算法，保證輸出具有高的穩定性；還可單獨作為可調光衰減器使用，其中當輸入功率不低于-lOdBm，衰減調節范圍在60dB范圍時，可實現內置功率計監測，實現更準確和穩定的光衰減。
【附圖說明】
[0046]圖1為本發明輸出功率可調穩定光源原理；
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