专利名称：光功率计自动校准方法
技术领域：
本发明属于光仪表校准领域，具体涉及一种光功率计自动校准装置及方法。
背景技术：
光功率计是光纤系通信测试领域中必不可少的基本测试仪表。现有技术下的光功率计校准操作，通过与标准光功率计比对来实现校准。如图1，标准光源首先通过光衰减器连接到标准光功率计A ;在测试波长上，调整光衰减器，使出纤光功率达到校准功率值(如-1OdBm)并记录此时标准光功率计的测试数值；然后再将标准光源通过光衰减器连接到待校准设备B ；计算机连接待校准设备，将刚才记录的标准光功率计读数值发到待校准设备，进行校准。在不同波长和不同功率点，上述步骤需要重复进行。从以上介绍中可以看到存在如下缺点:人工操作，步骤繁琐、效率低。不可控节点多，影响因素多。这种校准方式是以光源输出的光功率不变为前提的，校准时以上一刻读出的标准光功率计读数为基准进行校准；因此现有技术下的参照光源，实际上并不是真正意义的同一光源。以上因素影响出纤光功率变化，不利于校准精确。
发明内容
本发明针对现有光功率计校准存在的缺点和问题，提供了一种光功率计自动校准装置以及方法，消除了现有技术不可控节点多、外界干扰因素多、精度不准确的缺点，通过可实时在线分光取样的方式，实现真正意义上的同一光源实时校准，极大的提高了精确度，减少了人工干预，有效提高生产率，降低成本，满足日益增加的生产需求，具有革命性的意义。本发明实现其目标的技术方案为:光功率计自动校准装置，用于对待校准光功率计仪表进行校准，其特征在于:包括自动校准单元和中心控制单元，自动校准单元和中心控制单元连接。所述自动校准单元包括多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块；所述多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块依次连接；可实时在线分光取样模块连接中心控制单元；多波长稳定光源、波长切换控制模块、光衰减器分别与中心控制单元连接；
所述中心控制单元内置通讯组件，或者连接外部通讯组件。进一步，所述可实时在线分光取样模块包括光分路器、内置光功率计；所述光分路器的一路输出连接输出光校准接口 ；光校准接口连接外部待校准仪表；光分路器的另一路输出连接内置光功率计；内置光功率计连接中心控制单元，可实时在线测量输出的光功率。更好的，所述光衰减器为可自动调节增益的光衰减器；进一步，所述多波长稳定光源包括单模光源输出或多模光源输出或者两者兼有；与其分别对应，所述自动校准单元为适宜于单模光源输出的单模自动校准单元；或为适宜于多模光源输出的多模自动校准单元；或者两者兼有。自动校准单元的结构组成适用于单模自动校准单元、多模自动校准单元；即，其基本结构是一致的，根据单模光源、多模光源的不同，相关接口等做适应性调整。为了进一步提高装置的性能灵活性，所述波长切换控制模块还增设外置光源接入□。所述自动校准单元包含的多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块，为集成一体的紧密组件；或为各自独立的部件；使用时与中心控制单元组配连接。中心控制单元可为具有控制处理功能的微控制器组件或独立计算机，也可与多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块组成的紧密组件集成一体。装置的各组件、单元封装为集成一体的紧密组件，因结构的简单而使得可靠性提闻，空间和成本也大幅减少。实现上述各功能的模块、组件也可分别由独立设备组成，使用时按照光功率计自动校准装置，还包括输入、输出设备接口，输入设备接口连接输入设备，比如键盘；输出设备接口连接输出设备，例如显示屏；典型的为集成输入、输出功能的LCD触摸屏。 如无特殊说明，文中描述的光器件都适用于单模、多模两种方式。本发明同时提供一种光功率计自动校准的方法，用于对待校准光功率计进行校准，包括:可编程控制的以计算机为核心的控制单元，与具有光源输入、光源切换、波长切换、可自动调节增益的光衰减器、可实时在线分光取样功能的自动校准单元连接，自动校准单元内置光功率计，自动校准单元在控制单元的程序控制下，对连接的外部待校准光功率计进行校准。所述自动校准单元由光源输入模块、光源切换模块、波长切换模块、可自动调节增益的光衰减器模块、可实时在线分光取样模块依次连接，光源切换模块、波长切换模块、光功率衰减模块与可编程控制的以计算机为核心的控制单元分别连接并通讯，在以计算机为核心的控制单元控制下进行操作；可实时在线分光取样模块包括光分路器和内置光功率计，光分路器输入端与光功率衰减模块的输出端连接，光分路器输出端一路连接校准光接口，光分路器输出的另一端连接内置光功率计，内置光功率计连接可编程控制的以计算机为核心的控制单元；校准过程中，控制单元在程序控制下，调整光源模式、波长、光输出功率增益衰减比例，使输出光功率达到要求；控制单元可读取内置光功率计的数值，并将该数值传递给外部待校准光功率计。所述方法将实现校准的各个功能模块组合，并集成连接；并在校准过程中应用可实时在线分光取样模块，实现对同一光源实时采样校准；在以可编程控制的以计算机为核心的控制单元控制下，多光源、多波长、多功率点自动校准；一次连接就可批量校准，无须变动。其自动校准步骤如下:在批量校准开始前，首先将外部标准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的控制单元通讯，以外部标准光功率为计量基准，对内置光功率计进行校准；然后，外部待校准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的控制单元通讯，以内置光功率计为计量基准，对外部待校准光功率计进行校准；多波长稳定光源提供校准所需波长的光；在控制单元程序控制下，波长切换控制模块用来切换相应波长的光到相应端口 ；在控制单元程序控制下，光衰减器调节增益，利用可自动调节增益的光衰减器，调整输出光功率，达到所需的校准点；从而实现在不同光源下、不同波长下、不同功率点自动调节，自动校准。因为控制单元具有通讯功能，因此也可实现在外部或者远程计算机程序控制下或交互指令控制下，校准装置进行操作。由于引入可实时在线分光取样模块，实现同一光源实时校准，出纤光功率稳定，校准过程中一次连接就可批量校准，无须变动；多光源、多波长、多功率点自动校准。本发明通过上述结构及方法，具有非常优秀的突出效果，实现真正意义上的同一光源实时校准，出纤光功率稳定，彻底摆脱了人工校准的诸多弊端，实现了光功率计的自动校准；极大提高了校准精确度。
图1为现有技术下的光功率计校准示意图。图2为本发明实现原理框图。图3为本发明一种实施例实现方式示意。图4为本发明另一实施例实现方式示意。图5为本发明自检过程流程示意。图6为本发明波长在1310nm的自检过程。图7为本发明波长在1310nm自动校准流程示意。图8为本发明波长在1310nm自动检验流程示意。此处所说明的附图用于提供对发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
具体实施例方式以下通过特定的具体实施例，说明本发明的实现方式，本领域的技术人员可由本说明书揭示的内容轻易的理解本发明的其它优点和有益效果。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以实现和应用。本发明的各项细节亦可基于不同的观点和应用，在不违背本发明的前提下进行各种修饰和变化。以下为本发明的较佳实施例，并非本专利限定的保护范围。凡在本专利的精神和原则之内，所作的修改、等同替换、改进，均包含在本发明的保护范围之内。下面结合附图，进一步对本发明实施例进行说明和具体描述，以便更清晰的了解本发明的意义。结合优选实施例，详细说明本发明的具体实施方案。实施例1:以单模光源为例，如图2。光功率计自动校准装置，用于对待校准光功率计仪表进行校准，其特征在于:包括自动校准单元和中心控制单元，自动校准单元和中心控制单元连接。所述自动校准单元包括多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块；所述多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块依次光连接；可实时在线分光取样模块连接中心控制单元；多波长稳定光源、波长切换控制模块、光衰减器分别与中心控制单元连接；因此能够在中心控制单元的控制下，进行多波长光源变换、波长切换、以及光强度衰减调节；光衰减器为可自动调节增益的光衰减器；在中心控制单元的控制指令下，自动进行增益变换，进而调节输出光信号的功率强度。所述中心控制单元为可编程的计算机，内置通讯组件，或者连接外部通讯组件，以与待校准仪表、外部智能计算机通信。中心控制单元通过通讯组件，与外部智能计算机连接，并进行数据交换和通信；通讯形式为有线或无线，串口或网口，进而实现远程、无线控制。所述可实时在线分光取样模块，实现对同一光源的输出光功率进行实时监测，包括光分路器和内置光功率计；所述光分路器的一路输出连接输出光校准接口 ；光校准接口连接外部待校准仪表；光分路器另一路输出连接内置光功率计；内置光功率计连接中心控制单元，可实时在线测量输出的光功率。这种结构实现了真正意义上的同一光源实时校准，极大的提高了精确度；光衰减器为可自动调节增益的光衰减器；在中心控制单元的控制指令下，进行增益变换，进而调节输出光信号的强度。本实施例中，光功率计自动校准装置应用于单模光源，为单模光源输出方式下的实现结构示例。实际应用中，在批量校准前，首先以外置标准光功率计为计量基准，对装置的内置光功率计进行校准；然后接入待校准设备，此时计量基准为内置光功率计。中心控制单元为可编程的计算机，并具有通讯功能，实现各个模块之间的信息交流，并及时发出控制信号，进行调整。因此，整个装置在程序控制下，自动实现光源转换、波长转换、衰减变换、将内置光功率计的测量数值传递给待校准仪表设备，待校准仪表设备以内置光功率计的测量数值为标准进行校准。
实施例2:本实施例中，光功率计自动校准装置的结构组成与实施例1基本相同；所不同的是，自动校准单元为适用于多模光源输出的多模自动校准单元。多模自动校准单元与单模自动校准单元的结构基本相同，只是相关接口等适用于多模光源输出。实施例3:见图3。本实施例中，光功率计自动校准装置，除了具有适用于单模光源输出的单模自动校准单元外，还具有适用于多模光源输出的多模自动校准单元。多模自动校准单元与单模自动校准单元的结构基本相同，只是适用于多模光源输出，相应部件作适应性调整。为了提高设备的扩展能力，上述各实施例中，波长切换控制模块，还增设外置光源接入口，能够输入外部光源，增强了光源输入能力；如图4。以上实施例中，为了实现更好的操作便利性，本发明还设置了输入输出设备接口，连接输入设备、输出设备。输入设备、输出设备集成设置在光功率计自动校准装置内或者输入设备、输出设备外置。典型的，输入设备为键盘，输出设备为显示屏。目前现有技术下优选方案为具有触摸输入功能的IXD触摸显示屏。为实现本发明所述技术目标，光功率计自动校准装置的各组成部分、各组成单元——多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、光分路器，可实时在线分光取样模块，以及中心控制单元，可封装在一体，成为一个紧密结构的一体化仪表；也可分别自成一体，各自作为独立设备，使用时各独立设备依照上述方式连接使用，组配灵活。多波长稳定光源包括单模光源输出、多模光源输出；所述多波长稳定光源、光衰减器、波长切换控制单元均适用于单模、多模。光接口根据光源情况做适应性调节。文中所用的装置也可按照习惯，称为仪表、平台、系统。文中所述内置光功率计，是针对外部标准光功率计而言，并不对其位置作特殊限定，只要实现其功能即可。使用说明:内置光功率计首先以外部标准光功率计作为标准源，进行自检、自校准，然后作为整个校准装置的校准依据和评判；多波长稳定光源提供校准所需波长的光；可自动调节增益的光衰减器调整输出功率，达到所需的校准点；波长切换控制模块用来切换相应波长的光到相应端口 ；中心控制单元为整个装置的控制中心，实现过程控制、通讯控制等功能。中心控制单元结合自动校准单元，通过自动控制，实现了多波长自动校准和检验，综合保障了校准的精度和可靠性。使用时，待校准仪表只需使用一条光纤线连接到校准光接口，并和中心控制单元建立通信连接，就可以完成相应光源模式(单模、多模)下所有波长的校准和检验。实现了光功率计校准过程的光功率实时监测，实现一台仪表全量程多个校准点自动校准。在批量校准开始前，首先将外部标准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以外部标准光功率计为计量基准，对内置光功率进行校准；
系统自检，也称自校准，是设备使用自动校准前的自动准备工作。图5表示了系统在自动模式下，以单模四波长(如1310nm、1490nm、1550nm、1625nm)为例的自检流程；图6以1310nm自检过程为例，来说明各个波长的自检过程；然后，外部待校准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以内置光功率计为计量基准，对外部对内置光功率进行校准。系统自检完成后，可进行自动校准光功率计，通过按键或指令触发自动校准过程。图7以单模1310nm为例说明自动校准流程；自动校准完成后，系统还可进行自动检验，连接方式如上，通过按键或指令触发自动检验过程。图8以单模1310nm为例说明工作流程；从上述实例可以说明，本发明通过以上所述技术方案，实现了自动校准，达到了本发明的目的；有效降低、减少或消除了校准过程中影响校准精度的干扰因素，提高了校准的可靠性、一致性；极大提升了产品的生产效率和品质控制能力，技术方案适合批量产品自动校准、自动检验，且校准过的产品，精度高，品质一致好，满足高精度校准的质量要求。显而易见，本发明并不限制用于校准光功率计，在本发明思想的指导下，还可以用于其他参数的测量和相关应用。虽然本发明已经参照较佳实施例以及附图进行说明，然而上述的说明应视为举例性而非限制性，熟悉此项技术者根据本发明的精神所做的变化以及修改应属于本专利的保护范围。
权利要求
1.光功率计自动校准方法，用于对待校准光功率计进行自动校准，其特征在于: 可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元，与具有光源输入、光源切换、波长切换、可自动调节增益的光衰减器、可实时在线分光取样功能的自动校准单元连接，自动校准单元内置光功率计，自动校准单元在中心控制单元的程序控制下，对连接的外部待校准光功率计进行校准。
2.根据权利要求1所述光功率计自动校准方法，其特征在于:所述自动校准单元由光源输入模块、光源切换模块、波长切换模块、可自动调节增益的光衰减器模块、可实时在线分光取样模块依次连接，光源切换模块、波长切换模块、可自动调节增益的光衰减器模块与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元分别连接并通讯，在以计算机为核心的中心控制单元控制下进行操作；可自动调节增益的光衰减器模块包括光分路器，光分路器输入端与光功率衰减模块的输出端连接，光分路器输出端一路连接校准光接口，光分路器输出的另一端连接内置光功率计，内置光功率计连接可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元；校准过过程中，中心控制单元在程序控制下，调整光源模式、波长、光功率衰减比例，使输出的光功率参数达到要求；中心控制单元读取内置光功率计的数值，并将该数值传递给外部待校准光功率计。
3.根据权利要求1、2所述光功率计自动校准方法，其特征在于:所述方法将实现光功率计校准的各个功能模块组合，并集成连接；并在校准过程中应用可实时在线分光取样模块，实现对同一光源实时采样校准；在以可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元控制下，多光源、多波长、多功率点自动校准。
4.根据权利要求1、2任一权利要求所述光功率计自动校准方法，其自动校准步骤如下: (一)在批量校准开始前，首先将外部标准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以外部标准光功率计为计量基准，对内置光功率计进行校准； (二)然后，外部待校准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以内置光功率计为计量基准，对外部对内置光功率计进行校准。
5.根据权利要求3所述光功率计自动校准方法，其自动校准步骤如下: (一)在批量校准开始前，首先将外部标准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以外部标准光功率计为计量基准，对内置光功率计进行校准； (二)然后，外部待校准光功率计连接校准光接口，并与可编程控制的以计算机为核心的中心控制单元通讯，以内置光功率计为计量基准，对外部对内置光功率计进行校准。
6.光功率计自动校准系统，用于实现权利要求1-5任一权利要求所述功能，以实现对待校准光功率计仪表进行校准，其特征在于:包括自动校准单元和中心控制单元，自动校准单元和中心控制单元连接，中心控制单元为可编程的计算机，自动校准单元在中心控制单元的程序控制下操作。
7.根据权利要求书6所述的光功率计自动校准系统，其特征在于: 所述自动校准单元包括多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块；所述多波长稳定光源，波长切换控制模块、光衰减器、可实时在线分光取样模块依次连接； 可实时在线分光取样模块连接中心控制单元； 多波长稳定光源、波长切换控制模块、光衰减器分别与中心控制单元连接； 所述中心控制单元内置通讯组件，或者连接外部通讯组件。
8.根据权利要求7所述的光功率计自动校准系统，其特征在于: 所述可实时在线分光取样模块，实时监测光源的输出光功率，包括光分路器、内置光功率计； 所述光分路器的一路输出连接输出光校准接口 ；光校准接口连接外部待校准仪表；光分路器另一路输出连接内置光功率计；内置光功率计连接中心控制单元，可实时在线测量输出的光功率。
9.根据权利要求7、8任一所述的光功率计自动校准系统，其特征在于:所述光衰减器为可自动调节增益的光衰减器，在中心控制单元控制下调节输出光功率。
10.根据权利要求7、8、9任一所述的光功率计自动校准系统，其特征在于:所述多波长稳定光源包括单模光源输出或多模光源输出或者两者兼有。
与其分别对应，所述自动校准单元为适宜于单模光源输出的单模自动校准单元；或为适宜于多模光源输出的多 模自动校准单元；或者两者兼有。
全文摘要
本发明提供一种光功率计自动校准方法，可编程计算机为核心的控制单元，与自动校准单元连接，所述自动校准单元由光源输入模块、光源切换模块、波长切换模块、可自动调节增益的光衰减器模块、可实时在线分光取样模块依次连接，可实时在线分光取样模块包括光分路器和内置光功率计，光分路器输出端一路连接校准光接口，光分路器输出的另一端连接内置光功率计；控制单元在程序控制下，调整光源模式、波长、光输出功率，使输出光功率达到预定参数；控制单元读取内置光功率计的数值，并将该数值传递给外部待校准光功率计。通过引入光分路器和内置光功率计，并各功能模块集成连接，实现光功率仪表自动校准。
文档编号G01J1/00GK103217215SQ20131006877
公开日2013年7月24日 申请日期2013年2月24日 优先权日2013年2月24日
发明者张海峰 申请人:山东信通电器有限公司