基于arm9嵌入式平台的激光器线宽测量仪的制作方法
【专利摘要】一种基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，包括：一第一光纤耦合器；一光纤延时线，其输入端与光纤耦合器的第一输出端连接；一声光调制器，其输入端与光纤耦合器的第二输出端连接；一第二光纤耦合器，其第一输入端与光纤延时线的输出端连接，其第二输入端与声光调制器的输出端连接；一光电探测器，其输入端与光纤耦合器的输出端连接；一频谱分析模块，其输入端与光电探测器的输出端连接；一嵌入式平台，其输入端与频谱分析模块的输出端连接，用于对频谱分析模块进行数据分析。本发明具有操作方便，设备便携等特点，可对窄线宽激光器线宽进行测量。
【专利说明】
基于arm9嵌入式平台的激光器线宽测量仪
技术领域
[0001]本发明涉及半导体激光器测试领域，是半导体激光器线宽测量仪，特别涉及一种基于arm9嵌入式平台的激光器线宽测量仪。【背景技术】
[0002]20世纪70年代以来，半导体激光器实现了室温、连续激射后，开创了半导体激光器发展的新时期，使以光纤通信、光纤传感、光信息存储、光信息处理与显示等为代表的光信息技术蓬勃发展，并取得日益广泛的应用。目前半导体激光器已是光纤通信、光存储、光互连、激光分子光谱学、光学测量等应用中不可或缺的重要光源。与其它种类的激光器相比， 半导体激光器具有十分突出的优点:体积小、重量轻、电光转换效率高、便于与其它光电子器件单片集成等。随着半导体激光器制造工艺的发展，半导体激光器的性能也不断提高:光谱特性显著改善、阈值电流降低、可靠性和使用寿命极大提高，使得半导体激光器应用领域越来越广泛。
[0003]窄线宽激光器在相干光通信和精密测量等领域有着非常广泛的应用，其线宽或相干时间决定了信号传输质量和测试精度，例如在相干光通信系统中，光源谱纯度是影响相干数字传输系统性能的关键参数。即使采用相位估计算法，高阶调制格式对激光器的线宽也提出了苛刻的要求，如16-QAM和64-QAM调制格式所要求的激光器线宽分别在120kHz及 1.2kHz以下。因此对窄线宽半导体激光器的线宽进行精确测量是一项有重要意义的工作。
[0004]现今，对激光器线宽的测量方法分为相干外差法测量及延时自差法测量。考虑到相干外差法需要待测激光器与参考激光器拍频，本发明采用延时自外差法制作激光器线宽测试仪。
[0005]通常对激光器线宽的测试都需要额外的计算机来进行最后的数据采集及数据处理，因此线宽测量系统比较复杂且不够便捷。
[0006]本发明介绍了一种基于arm9嵌入式平台的激光器线宽测试仪。
[0007]由于ARM公司开发的32位RISC ARM指令架构的处理器价位低廉、功耗较低以及周边外设丰富，该线宽测试仪的嵌入式平台采用ARM架构的处理器；由于Linux开放源代码、易于移植、资源丰富、免费等优点，该嵌入式平台采用linux操作系统。
[0008]该仪器相当于将一台小型计算机嵌入到线宽测量系统当中，取代了原本的计算机，集成为一台完整的仪器，只留出激光器输入端口，并配有数据输出的液晶屏。因此简化了线宽测量的复杂程度，降低系统成本，仪器也比较便携。
【发明内容】
[0009]本发明的主要目的在于提供一种基于ARM9嵌入式平台的激光器线宽测量仪，具有操作方便，设备便携等特点，可对窄线宽激光器线宽进行测量。
[0010]本发明提供一种基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，包括:
[0011]—第一光纤耦合器；
[0012]-光纤延时线，其输入端与光纤耦合器的第一输出端连接；
[0013]—声光调制器，其输入端与光纤親合器的第二输出端连接；
[0014]—第二光纤耦合器，其第一输入端与光纤延时线的输出端连接，其第二输入端与声光调制器的输出端连接；
[0015]—光电探测器，其输入端与光纤親合器的输出端连接；
[0016]—频谱分析模块，其输入端与光电探测器的输出端连接；
[0017]一嵌入式平台，其输入端与频谱分析模块的输出端连接，用于对频谱分析模块进行数据分析。
[0018]从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明提供的激光器线宽测量仪，采用ARM9嵌入式平台进行数据分析，成本低廉， 设备更加便携。
[0020]本发明提供的激光器线宽测量仪，采用LabVIEW编写程序进行数据处理，并通过液晶屏直接显示测量数值和拟合曲线，简化了实验操作，避免手工进行数据处理，实验过程更加方便。
[0021]3、本发明提供的激光器线宽测量仪，将线宽测量所需要的所有设备集成成为一个模块，使线宽测量系统的可维护性以及使用寿命大大提高。【附图说明】[〇〇22]进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图和【具体实施方式】详细说明如后，其中:[〇〇23]图1是本发明中线宽测量仪原理框图；[〇〇24]图2是图1中嵌入式平台18的结构框图。【具体实施方式】
[0025]请参阅图1所示，本发明提供一种基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，包括:[0〇26]—第一光纤親合器12，该第一光纤親合器12米用1x2的3dB親合器，用于将信号光均分为两束，并分别耦合进光纤延时线13及声光调制器14中；
[0027]-光纤延时线13，其输入端与光纤親合器12的第一输出端连接，所述光纤延时线13 的延时光纤长度为25Km，信号光经过该光纤延时线13的延时作用，进入第二光纤耦合器15 的第一输入端；[0028 ]—声光调制器14，其输入端与光纤親合器12的第二输出端连接，所述声光调制器14的移频量为110MHz，信号光经过该声光调制器14的移频作用，进入第二光纤耦合器15的第二输入端；
[0029] —第二光纤耦合器15,其第一输入端与光纤延时线13的输出端连接，其第二输入端与声光调制器14的输出端连接，该第二光纤耦合器15采用1x2的3dB耦合器，用于将经延时作用的信号光及经移频作用的信号光耦合进光电探测器16;[0〇3〇]—光电探测器16，其输入端与光纤親合器15的输出端连接，所述光电探测器16米用宽带光波转换器，该宽带光波转换器集成了 PIN光检测器和一个低噪声的DC耦合前置放大器，覆盖了从1200nm到1600nm的波长和从DC到15GHz的带宽，经延时作用的信号光及经移频作用的信号光在光电探测器中拍频产生中频信号；
[0031]—频谱分析模块17,其输入端与光电探测器16的输出端连接，所述频谱分析模块 17采用的是频谱分析仪RF模块，用于分析中频信号；
[0032]—嵌入式平台18,其输入端与频谱分析模块17的输出端连接，用于对频谱分析模块17进行数据分析，该嵌入式平台18采用arm架构的处理器，为16/32位RISC微处理器 S3C2440，该Arm处理器属于S0C芯片，包含存储控制器，IXD控制器，JTAG单元，GP10端口等， 支持多种外设，功能丰富，可满足该线宽测量仪的需求，且成本低廉，该嵌入式平台18采用 linux操作系统，linux操作系统具有源码开放，软件丰富，内核可剪裁等特点，适用于嵌入式平台，该嵌入式平台18采用LabVIEW编写程序进行数据分析，从而在采集完数据拟合后能直接得到激光器线宽值。[〇〇33]本发明的工作过程为:[〇〇34]将激光器的输出端接入该线宽测量仪的输入端，激光信号进入光纤耦合器12,该光纤親合器12将信号光均分为两路，分别親合进光纤延时线13和声光调制器14中，其中一路信号光经光纤延时线13的延时作用进入光纤耦合器15,另一路信号光经声光调制器14的移频作用后进入光纤耦合器15,光纤耦合器15将上述两路信号光耦合进光电探测器16中， 两路信号光在光电探测器16中拍频产生中频信号，并进入频谱分析模块17中，频谱分析模块17对中频信号进行分析并将输出信号输入至嵌入式平台18的串口，该嵌入式平台18对输入信号进行数据分析并显示。[〇〇35]请参阅图2，图2是图1中嵌入式平台18的结构框图。[〇〇36]嵌入式平台18包括:
[0037]— S3C2440芯片 201;
[0038]一时钟模块202，其与S3C2440芯片201的时钟端口 1连接；[〇〇39]一触控屏模块203,其与S3C2440芯片201的触控端口 2连接；[〇〇4〇]一串行接口 204，其与S3C2440芯片201的端口 3连接；[0041 ]一 USB转串口通信接口 205,其与S3C2440芯片201的端口 4连接；[〇〇42]一显示屏模块206,其与USB转串口通信接口 205连接；[〇〇43]一存储器207,其与S3C2440芯片201的端口 5连接；
[0044]一 JTAG 接口 208,其与 S3C2440芯片 201 的端口 6 连接；
[0045]一复位电路209,其与S3C2440芯片201的端口 7连接；[〇〇46]一电源模块210,其与S3C2440芯片201的端口 8连接。[〇〇47]其中S3C2440芯片201为三星公司推出的16/32位RISC微处理器。该芯片具有价格低、功耗低、性能高的优点。S3C2440芯片采用ARM920T的RISC处理器。目前ARM家族数量在32 位RISC指令架构的CPU中占领了75%的份额，在嵌入式设备方面有广泛应用，因此支持该芯片的源码和软件较多，开发简单。[〇〇48]时钟模块202通过晶振产生原始的时钟信号，该时钟信号经过芯片的倍频，分频作用可产生适合CPU，存储型外设以及其他外设适合使用的时钟信号。
[0049]触控屏模块203用于输入操作信息，并将输入信号传输给S0C芯片201中的处理器单元。
[0050]串行接口 204可实现串行通信。[0051 ] USB转串口通信接口 205用于接收频谱分析仪的数据。将频谱分析仪的USB接口通过USB转串口接口205接到嵌入式平台上，设置恰当的波特率等信息，使芯片能够通过串口读取频谱分析模块17的数据，并保存在存储器中。[〇〇52]显示屏模块206用于显示输出信息。[〇〇53]存储器207用于存储采集的数据等。[〇〇54] JTAG接口 208用于下载程序。在该控制电路的开发阶段，可通过JTAG工具来烧写调试软件，易于开发。[〇〇55] 复位电路209用于上电复位等。
[0056]电源模块210用于给控制电路提供电源。[〇〇57]该嵌入式平台的工作过程为:[〇〇58]触控屏检测到输入信息，触发中断，CPU进行相应的中断处理，例如启动串口功能来采集频谱分析模块的信号。串口将采集到的信号转换为数据存储在存储器中，LabVIEW程序来处理数据，并将输出信息显示在IXD屏上。
[0059]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，包括:一第一光纤耦合器；一光纤延时线，其输入端与光纤耦合器的第一输出端连接；一声光调制器，其输入端与光纤親合器的第二输出端连接；一第二光纤耦合器，其第一输入端与光纤延时线的输出端连接，其第二输入端与声光 调制器的输出端连接；一光电探测器，其输入端与光纤親合器的输出端连接；一频谱分析模块，其输入端与光电探测器的输出端连接；一嵌入式平台，其输入端与频谱分析模块的输出端连接，用于对频谱分析模块进行数 据分析。2.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中第一光纤耦合器和 第二光纤耦合器采用1x2的3dB耦合器。3.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中光纤延时线的延时 光纤长度为25Km。4.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中声光调制器的移频 量为 110MHz。5.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中光电探测器采用宽 带光波转换器，该宽带光波转换器集成了 PIN光检测器和一个低噪声的DC耦合前置放大器， 覆盖了从1200nm到1600nm的波长和从DC到15GHz的带宽。6.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中频谱分析模块采用 的是频谱分析仪RF模块。7.根据权利要求1所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中嵌入式平台采用arm 体系处理器。8.根据权利7所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中嵌入式平台采用linux操 作系统。9.根据权利要求8所述的基于arm9嵌入式平台的线宽测量仪，其中嵌入式平台采用 LabVIEW进行数据分析，从而在采集完数据拟合后能直接得到激光器线宽值。
【文档编号】G01M11/02GK105954012SQ201610494506
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】苏亚嫚, 祝宁华, 刘建国, 于丽娟
【申请人】中国科学院半导体研究所