输出功率可调稳定光源装置、光衰减器及工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输出功率可调稳定光源装置、光衰减器及工作方法。
【背景技术】
[0002]随着光通信技术的飞速发展，光电器件参数指标也不断提高，如光纤放大器增益可达40dB以上，要求测试源的输出具有较大动态范围可调，当光源输出功率动态范围不能满足测试需求时，一般需要外加光衰减器协助测试完成，此外，在光功率计校准、光纤传感器灵敏度测试、光电接收机灵敏度测试中，都需要在可调光衰减器和稳定光源组成分立测试系统完成，一般在测试中，通过调节光衰减器以达到调节测试输入功率的目的。分立测试系统往往占用较大空间，且通过光纤跳线连接，测试准备繁琐；通过分立仪器搭建的测试源，稳定性较差，往往由于光衰减器和光源的组合输出受温度等因素发生偏移，得不到有效监控，进而影响测试准确性。
[0003]目前普遍采用的分立光源和光衰减器搭建的分立测试系统，占用空间大，可携带性差，输出稳定性不受监控，给测试带来极大不便，针对上述问题，本发明要解决的问题有:如何实现多功能稳定光源和光衰减器一体化设计。
[0004]目前并没有集稳定光源和可调光衰减器功能于一体的设计发明，为实现本发明其中之一的功能，目前常采用的方式由以下几种:
[0005]针对输出功率可调稳定光源的功能，在论文“半导体激光器驱动电源及其调控”(哈尔滨工业大学硕士论文，2006年)中提出通过控制激光器的直接驱动电流实现激光器的输出功率调节，控制器调节D/A输出电压，转换成相应比例电流信号，与半导体激光器的恒流环中的电流进行叠加反馈到驱动源端，从而调整了半导体激光器的驱动电流大小，实现了半导体激光器输出功率的调节，该方式下结构相对比较简单，但实现的调节范围一般在1dB范围左右，可调范围较小，目前该方式应用于大部分台式输出可调稳定光源中，仅仅满足一般情况的应用，当在实际中测试需要更大范围的测试输出源时，就需要通过外加可调光衰减器实现大动态范围的输出。
[0006]针对可调光衰减器功能设计，论文“可编程光衰减器工作原理及自动校准”(合肥工业大学学报，第35卷第10期，第1363?1366页，2012年10月)和论文“光衰减器校准技术研究”(科技信息，第485页，2011年第11期)公开了实际应用中常见的光衰减器。其采用了两片分立圆形滤光片，由两个直流电机带动，组合实现60dB的光衰减范围，其设计中通过编码盘进行定位，实现滤光片的位置点查找。该形式下结构相对复杂，插入损耗大，同时该项设计只是单独的实现了可调光衰减器功能，并不具备“源”的功能。
[0007]现有技术中并没有集成稳定光源和可调光衰减器功能的一体化设计，在实际应用中，稳定光源输出不满足大范围调节时就需要外加光衰减器，操作繁琐，占用空间大，且分立组合使用时稳定性不受监控，尤其长时间工作条件下。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供输出功率可调稳定光源装置、光衰减器及工作方法，它既可实现大范围输出功率可调的稳定光源，又可具有可调光衰减器功能，实现真正了一体多功能化。
[0009]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0010]—种输出功率可调稳定光源装置，包括:
[0011]内置光源，内置光源和外部输入光源通过波分复用器WDM耦合到主光路中，波分复用器WDM与设有圆形滤光片和步进电机的光衰减单元的输入端连接，微控制器控制光衰减单元达到预设位置；光衰减单元的输出端的信号通过光耦合器形成两个支路，其中一个支路通过功率可调光源输出口将稳定光源输出，另外一个支路作为反馈信号接入光功率计进行功率监测，微控制器读取光功率计的数值并与设定阈值进行比较，若产生误差大于设定阈值，通过微控制器对光衰减单元进行功率调整，直至调整到预期误差范围内。
[0012]微控制器控制光衰减单元达到预设位置:根据设定的衰减量，微控制器读取预设的步进电机步数并通过电机驱动器驱动步进电机转到预定的衰减位置。
[0013]微控制器对光衰减单元进行功率调整:微控制器通过控制电机驱动器带动步进电机旋转，进而步进电机带动圆形滤光片的旋转，来实现光衰减单元的功率调整。
[0014]微控制器还与内置光源连接；微控制器控制内置光源的波长切换。
[0015]所述内置光源包括1550nm和1310nm双波长激光器；
[0016]内置光源和外部输入光源通过3X1的波分复用器WDM耦合到主光路中
[0017]所述光衰减单元包括彼此连接的圆形滤光片和步进电机；步进电机直接带动中性圆形滤光片旋转；
[0018]所述圆形滤光片为中性圆形滤光片。
[0019]所述光親合器为10:90的光親合器。
[0020]一种输出功率可调稳定光源装置的工作方法，包括如下步骤:
[0021]步骤(11):系统初始化，启动内置光源的波长激光器；
[0022]步骤(12):微控制器将光衰减单元定位到初始化OdB的位置点；光衰减单元的输出端的信号通过光耦合器形成两个支路，其中一个支路通过功率可调光源输出口将稳定光源输出，另外一个支路作为反馈信号接入光功率计进行功率监测；光功率计读取初始化OdB的位置点对应的功率值P。；
[0023]步骤(13):微控制器读取设定功率调节量Δ P ;微控制器根据功率调节量ΔΡ将光衰减单元调节到设定位置；
[0024]步骤(14):光功率计读取光衰减单元调节后设定位置上的光功率值Px;
[0025]步骤(15):计算实际功率调节量APx= Pid-Px;
[0026]步骤(16):判断调节误差是否在设定阈值范围内，如果是就返回步骤(13)，如果否，则输出补偿脉冲调整光衰减单元，并返回步骤(14);
[0027]调节误差=IΔΡΧ-ΔΡ| ;
[0028]其中，Δ P用户预先设定的功率调节量。
[0029]所述步骤(13)中，微控制器根据功率调节量△ P将光衰减单元调节到设定位置，是指，微控制器读取预存校准步数，控制电机驱动器带动步进电机旋转，进而步进电机带动圆形滤光片的旋转，来实现光衰减单元调节到设定位置。
[0030]一种光衰减器，包括:
[0031]波分复用器WDM，外部输入光源通过波分复用器WDM耦合到设有圆形滤光片和步进电机的光衰减单元的输入端，微控制器控制光衰减单元达到预设位置；光衰减单元的输出端的信号通过光耦合器形成两个支路，其中一个支路通过光衰减器输出口将衰减光源输出，另外一个支路作为反馈信号接入光功率计进行功率衰减监控，当光衰减器输入光功率不低于-lOdBm，衰减调节量小于60dB时，启动光功率计实现光衰减器的功率衰减监控，并根据目标与实际衰减量的误差，微控制器实时通过电机驱动器调整步进电机，进而步进电机带动圆形滤光片旋转，从而保证准确而稳定的光衰减量。
[0032]微控制器控制光衰减单元达到预设位置:根据设定的衰减量，微控制器读取预设的步进电机步数并通过电机驱动器驱动步进电机转到预定的衰减位置。
[0033]—种光衰减器的工作方法，包括如下步骤:
[0034]步骤(21):光衰减模式初始化；
[0035]步骤(22):微控制器将光衰减单元定位到初始化OdB的位置点；光功率计读取初始化OdB的位置点对应的功率值P。；
[0036]步骤(23):读取用户预先设定的功率调节量ΔΡ ;
[0037]步骤(24):微控制器查找相应预存步数，并计算需要驱动脉冲N ;
[0038]步骤(25):输出N个脉冲驱动步进电机；
[0039]步骤(26):读取设定位置上的光功率值Px;
[0040]步骤(27):计算实际衰减量APx= Pid-Px;
[0041]步骤(28):判断调节误差是否在设定阈值范围内，若是则返回步骤(23)，若否则输出补偿脉冲，调节光衰减单元，返回步骤(26);
[0042]调节误差=IΔΡΧ-ΔΡ|。
[0043]本发明的有益效果:
[0044]通过一体化设计技术，实现稳定光源和可调衰减器的多功能化，内置功率计监测，性能完全优于目前分立系统的使用方案，一体化设计后，占用空间小，可靠性提高，操作更方便灵活。
[0045]本发明的关键点是实现了功率可调稳定光源和可调光衰减器的小型化集成设计，作为光源使用时，可单独实现60dB范围的功率调节输出，同时加入功率反馈算法，保证输出具有高的稳定性；还可单独作为可调光衰减器使用，其中当输入功率不低于-lOdBm，衰减调节范围在60dB范围时，可实现内置功率计监测，实现更准确和稳定的光衰减。
【附图说明】
[0046]图1为本发明输出功率可调稳定光源原理；
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