CN109687906A - 光衰减器校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光衰减器的校准方法，旨在提高光衰减器的精度，保证满足生产的精度要求。本发明通过下述技术方案予以实现：在组成的校准***中，把光功率计的波长值设定为光源的波长，通过改变光衰减器寄存器的DAC的模拟量设定目标衰减值，产生光衰减器所需的校准点；微控制单元MCU通过改变衰减器中DAC值来控制光衰减器的衰减值；光衰减器校准软件通过光功率计读取光源的光功率DAC的模拟量以及经过衰减器衰减之后通过光功率计读取DAC的模拟量，将光源发出的光功率DAC的模拟量减去光功率计读取的DAC的模拟量作为实际衰减DAC的模拟量，计算实际的衰减DAC的模拟量与目标衰减DAC的模拟量的差是否在指标范围内，是则目标衰减DAC的模拟量校准成功。

Description

光衰减器校准方法
技术领域
本发明涉及光通信网络领域中光衰减器的校准方法。
背景技术
光衰减器是用于光通信行业中科研和生产的重要仪器，也是光纤通信设备检测中必不可少的测试仪器之一。光衰减器用来调节光通信光路中光功率的输出值，使用光衰减器可以扩大光功率的量程范围，可直接为通信网服务。光衰减器是一种非常重要的纤维光学无源器件，是光纤CATV中的一个不可缺少的仪器。通常光衰减器可分为可变光衰减器和固定光衰减器两种，可变光衰减器又可分为连续可变型，步进型，连续和步进组合型。随着光纤通信技术的不断发展，需要的光收发模块的种类越来越多，光纤通信设备和器件生产厂商对光衰减器的精度要求也越来越高，复杂程度也以惊人的速度发展。光纤通信设备对各种指标的要求也越来越高，这样就要求光衰减器的衰减精度越来越高，来满足要求。光衰减器的类型很多，不同类型的光衰减器采用不同的工作原理。光衰减器常采用中性密度滤光片实现衰减功能，通过改变金属镀膜的厚度实现不同的衰减量，为了精确掌握衰减片的衰减值必须对其进行校准；同时由于中性密度滤光片在同一位置的衰减量和输入光波长相关，因此还必须采用多种波长的光源对衰减片进行校准。在以往的校准过程中，一般仅针对3nm、55nm两点进行精确校准，并利用这两点的校准数据在2nm~65nm范围内做线性处理，得出全波长范围的衰减数据。但随着光通信技术的不断发展，更多的波长点受到越来越多的重视，如 490nm、625nm等，因此如果当前仍仅针对3nm、550nm两点进行精确校准，就显得不合时宜了。光衰减器需要针对多个波长点的全衰减范围进行校准，整个校准过程往往需要测试几十个数据点，如果这些工作完全由人工进行操作，不仅需要浪费大量的时间也很容易产生错误。光衰减器通常采用光功率计来校准光衰减器的衰减值。光衰减器示值误差和重复性的校准步骤包括：ａ）记录稳定激光源的波长值；ｂ）连接设备，将稳定激光源输出端接光衰减器输入端，将光衰减器输出端接光功率计；各段连接光纤（或光缆）的位置在整个测试过程中应保持固定，尽量减小光纤由于应力和弯曲程度发生变化带来的影响，各连接器可靠连接，避免反射带来的误差；ｃ）调整光衰减器、光功率计的波长设定值与稳定光源的波长相同；ｄ）设置被校光衰减器的值为最小，读取光功率计数值为P0；ｅ）调整被校光衰减器衰减示值为被检值Ｐ，读出光功率计读数Ｐ；光衰减器作为光通信***中重要的仪器，长期以来，它一直停留在机械式水平，因为体积大不利于集成，它一般只适用于单通道衰减方式。随着密集型光波复用（DWDM）***的发展，以及市场对可灵活升级的可重构光分差复用器的潜在的巨大需求。越来越需要通道数多而体积小的可变光衰减器。传统的机械式已经不能解决这些难题，随着光通信技术的发展，可变光衰减器的发展趋势是：低成本、高集成、响应时间快以及和其它光通信器件的混合集成。近年来，出现多种制造可变光衰减器的新技术，包括可调衍射光栅技术、晶技术、磁光技术、平面光波导技术等。
发明内容
本发明的目的针对光衰减器。提供一种精度高，反应快，简单精确的光衰减器校准方法。以解决光衰减器进行多点校准不容易校准的问题，以及精度不易保证的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种光衰减器校准方法，具有如下技术特征：已经安装光衰减器校准软件的计算机通过RS232总线串口连接光功率计，通过USB连线连接光衰减器，光衰减器、光源与光功率计之间通过光纤跳线连接组成光衰减器的校准***；然后把光功率计的波长值设定为光源的波长，通过改变光衰减器寄存器的数字模拟转换器DAC的模拟量设定目标衰减值，产生光衰减器所需的校准点；微控制单元MCU通过改变衰减器中DAC值来控制光衰减器的衰减值；光衰减器校准软件通过光功率计读取光源的光功率，通过RS232总线读取光功率计的模拟转换器DAC的模拟量，将光源发出的光功率减去光功率计读取的DAC的模拟量作为实际衰减DAC的模拟量，计算实际的衰减DAC的模拟量与目标衰减DAC的模拟量的差是否在指标范围内，若DAC的模拟量差值在要求范围内，则光衰减器目标衰减DAC的模拟量校准成功，并保存DAC值到光衰减器的指定位置，否则通过改变光衰减器的模拟转换器DAC的模拟量继续校准目标衰减DAC的模拟量。
本发明具有如下有益效果。
校准精度高，校准花费时间少。本发明在组成的校准***中，选取指定校准波长的稳定光源接入光衰减器的输入端，光衰减器的输出端接到光功率计，光衰减器校准软件通过给自制光衰减器在指定寄存器写入DACDAC的模拟量来调节光衰减器的衰减DAC的模拟量，然后计算光源接入自制光衰减器输入端的光功率与读取光功率计的功率DAC的模拟量做差，差DAC的模拟量即是光衰减器在此时DACDAC的模拟量下的衰减DAC的模拟量。通过改变DACDAC的模拟量来找到我们需要的衰减DAC的模拟量，把这个DACDAC的模拟量保存到存储器的指定位置。设置光衰减器的衰减DAC的模拟量就可以到指定位置找到对应的DACDAC的模拟量写到调节光衰减器的寄存器位置。利用光衰减器校准软件生成光衰减器所需的校准数据对测试数据进行相关的处理，用软件来完成重复的校准工作，提高了光衰减器的准确度。解决了自制光衰减器进行多点校准不容易校准的问题，以及精度不易保证的问题。可以对上百个目标衰减DAC的模拟量校准点一一进行校准，并能保证每个目标衰减DAC的模拟量校准点校准的精度。这样产生的校准点将能更精确的体现光衰减器在全波长范围的衰减特性。
响应速度快，准确度高，不易出现故障。本发明采用计算机的RS232接口获取光功率计的读数DAC的模拟量，光衰减器校准软件通过光功率计读取光源发出的光，获取光发射器的光功率DAC的模拟量，再依次选择 1310nm、1550nm波长的光作为光源，重复组测试数据进行线性运算，并进行相应的处理，生成最终的光衰减器所需的校准数据；微控制单元MCU根据DACDAC的模拟量来控制光衰减器的衰减DAC的模拟量，访问时间快，准确度高，不易出现故障。
简单精确。本发明采用安装光衰减器校准软件的计算机通过RS232总线串口连接光功率计，通过USB连线连接光衰减器，通过光纤跳线将光衰减器连接在光源与光功率计之间组成光衰减器的校准***；搭建好平台的只需要测量出光源的光功率写入到软件界面，不需要其它参数，就可以校准到光衰减器衰减DAC的模拟量到40dB结束校准，因为自制光衰减器的最大衰减DAC的模拟量就是40dB左右。这样可以保证光衰减器的精度要求。接下就可以完全自动化进行校准。减少人员的工作量。
本发明通过改变DAC的模拟量来找到需要的衰减值，把这个DAC的模拟量保存到存储器的指定位置。设置光衰减器的衰减值就可以到指定位置找到对应的DAC的模拟量写到调节光衰减器的寄存器位置。本发明解决了光衰减器进行多点校准不容易校准的问题，以及精度不易保证的问题。
本发明可以采用可调谐激光器作为光衰减器的光源，这样能很好的解决由于光源精度问题所造成的偏差，有效的提高了光衰减器的各项指标。
附图说明
图1是本发明校准平台硬件搭建示意图。
图2是本发明光衰减器校准软件的工作流程图。
具体实施方式
参阅图。在校准之前需要用光功率计测量出光源发出的光功率DAC的模拟量。光源的光功率不能太小，是为了保证最大衰减的时候光功率计还能读取到光功率DAC的模拟量。光功率计波长设置为校准的波长，光源波长的选择也是校准的波长。根据本发明，安装了光衰减器校准软件的计算机通过RS232总线串口连接光功率计，通过USB连线连接光衰减器，光衰减器、光源与光功率计之间通过光纤跳线连接组成光衰减器的校准***；然后把光功率计的波长值设定为光源的波长，通过改变光衰减器寄存器的数字模拟转换器DAC的模拟量设定目标衰减值，产生光衰减器所需的校准点；微控制单元MCU通过改变衰减器中DAC值来控制光衰减器的衰减值；光衰减器校准软件通过光功率计读取光源的光功率，通过RS232总线读取光功率计的模拟转换器DAC的模拟量，将光源发出的光功率减去光功率计读取的DAC的模拟量作为实际衰减DAC的模拟量，计算实际的衰减DAC的模拟量与目标衰减DAC的模拟量的差是否在指标范围内，若DAC的模拟量差值在要求范围内，则光衰减器目标衰减DAC的模拟量校准成功，并保存DAC值到光衰减器的指定位置，否则通过改变光衰减器的模拟转换器DAC的模拟量继续校准目标衰减DAC的模拟量。
光衰减器写入最大模拟转换器DAC的模拟量的时候衰减DAC的模拟量是0。
光衰减器校准目标的模拟转换器DAC的模拟量在0-40dB，光衰减器目标模拟转换器DAC的模拟量从最小模拟转换器DAC的模拟量开始校准，当校准模拟转换器DAC的模拟量大于40dB程序结束。
已经安装光衰减器校准软件的计算机通过RS232总线串口连接光功率计，通过USB连线连接光衰减器，通过光纤跳线将光衰减器连接在光源与光功率计之间组成光衰减器的校准***；然后将光功率计的波长设置模拟转换器DAC的模拟量设定为光源的波长，改变寄存器中模拟转换器DAC的模拟量设定目标衰减模拟转换器DAC的模拟量ATT=0.1；光衰减器校准软件通过光功率计读取光源发出的光，微控制单元MCU根据模拟转换器DAC的模拟量来控制光衰减器的衰减数字模拟转换器DAC的模拟量；光衰减器校准软件通过RS232总线读取光功率计的功率模拟转换器DAC的模拟量，将光源发出的光功率减去光功率计读取的DAC的模拟量作为实际衰减模拟转换器DAC的模拟量，计算实际的衰减模拟转换器DAC的模拟量与目标衰减模拟转换器DAC的模拟量的差是否在容限范围内，若模拟转换器DAC的模拟量差在容限范围内则目标衰减DAC的模拟量校准成功，并保存数字模拟转换器DAC的模拟量到光衰减器的指定位置，模拟转换器DAC的模拟量ATT=ATT+0.1，根据需要继续返回，判断模拟转换器DAC的模拟量ATT是否小于40，获取其它目标衰减DAC的模拟量校准点的校准精度。如果计算实际的衰减模拟转换器DAC的模拟量与目标衰减模拟转换器DAC的模拟量的差＞0.05，不在指标范围内，则通过改变数字模拟转换器DAC的模拟量继续校准目标衰减模拟转换器DAC的模拟量。
在光衰减器校准中，设置每间隔0.1dB进行校准一次，首先校准衰减0.1dB作为目标DAC的模拟量，通过USB连线设置光衰减器的DAC的模拟量来改变衰减DAC的模拟量，开始写入最大的模拟转换器DAC的模拟量，接着通过RS232总线读取光功率的DAC的模拟量，计算光源发出的光功率与光功率读取的模拟转换器DAC的模拟量做差，与衰减的目标DAC的模拟量作比较看是否在容限误差范围内，如果在指标范围内，将衰减目标模拟转换器DAC的模拟量所对应的DACDAC的模拟量保存到指定位置，然后目标模拟转换器DAC的模拟量增加0.1dB进行下一点校准；如果模拟转换器DAC的差模拟量不在指标范围内，继续通过减小DAC的模拟量来改变光衰减器的衰减模拟转换器DAC的模拟量，直到光源发出的光功率与光功率读取的DAC的模拟量做差，这个模拟转换器DAC的模拟量差与衰减的目标模拟转换器DAC的模拟量在容限误差范围内。
光源的光功率的模拟转换器DAC模拟量为一恒定模拟转换器DAC的模拟量，在校准之前用光功率计读取出来并保存到软件界面；将获取的光功率的模拟转换器DAC模拟量与光源的光功率DAC的模拟量作差即为光衰减器的实际衰减DAC的模拟量。
进一步的，为避免校准的衰减模拟转换器DAC的模拟量范围太大而导致校准不准，因此限制光衰减器校准到40dB结束。由于器件本身的原因，在衰减模拟转换器DAC的模拟量更大的时候光衰减器无法满足精度要求，因此在满足使用的情况下就校准到40dB。
进一步的，在通过RS232总线读取光功率的模拟转换器DAC的模拟量，由于抖动，延时，光器件的线性度等原因会导致在不同时间读取的光功率的模拟转换器DAC模拟量不同，为了读取的模拟转换器DAC的模拟量更准确，光衰减器校准软件采用多次读取模拟转换器DAC的平均模拟量，保证读取光功率DAC的模拟量的准确性，提高了校准的精度。
本领域内的技术人员可以明白，在不偏离本发明的精神和必要特性的情况下，可以除了在此阐述的特定形式之外的其他特定形式来体现本发明。因此，上面的说明要在所有的方面被解释为说明性而非限制性的。应当通过所附的权利要求的合理解释确定本发明的范围，并且在本发明的等同范围内的所有改变旨在落入本发明的范围内。另外，不显式地从属于彼此的权利要求可以被组合以提供实施例，或者能够通过在提交本申请后的修改来增加新的权利要求。

Claims (9)

1.一种光衰减器校准方法，具有如下技术特征：已经安装光衰减器校准软件的计算机通过RS232总线串口连接光功率计，通过USB连线连接光衰减器，光衰减器、光源与光功率计之间通过光纤跳线连接组成光衰减器的校准***；然后把光功率计的波长值设定为光源的波长，通过改变光衰减器寄存器的数字模拟转换器DAC的模拟量设定目标衰减值，产生光衰减器所需的校准点；微控制单元MCU通过改变衰减器中DAC值来控制光衰减器的衰减值；光衰减器校准软件通过光功率计读取光源的光功率，通过RS232总线读取光功率计的模拟转换器DAC的模拟量，将光源发出的光功率减去光功率计读取的DAC的模拟量作为实际衰减DAC的模拟量，计算实际的衰减DAC的模拟量与目标衰减DAC的模拟量的差是否在指标范围内，若DAC的模拟量差值在要求范围内，则光衰减器目标衰减DAC的模拟量校准成功，并保存DAC值到光衰减器的指定位置，否则通过改变光衰减器的模拟转换器DAC的模拟量继续校准目标衰减DAC的模拟量。
2.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：光衰减器写入最大模拟转换器DAC的模拟量的时候衰减DAC的模拟量是0。
3.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：光衰减器校准目标的模拟转换器DAC的模拟量在0-40dB，光衰减器目标模拟转换器DAC的模拟量从最小模拟转换器DAC的模拟量开始校准，当校准模拟转换器DAC的模拟量大于40dB程序结束。
4.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：光衰减器实际的衰减模拟转换器DAC的模拟量与目标衰减模拟转换器DAC的模拟量的差模拟量＞0.05，不在容限范围内，则通过改变光衰减器的模拟转换器DAC的模拟量继续校准目标衰减模拟转换器DAC的模拟量。
5.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：在光衰减器校准中，设置每间隔0.1dB进行校准一次，首先校准衰减0.1dB作为目标DAC的模拟量，通过USB连线设置光衰减器的模拟转换器DAC值来改变光衰减器的衰减模拟转换器DAC的模拟量，开始写入最大的模拟转换器DAC值，接着通过RS232总线读取光功率的DAC的模拟量，计算光源发出的光功率与光功率读取的模拟转换器DAC的模拟量做差，与衰减的目标DAC的模拟量作比较看是否在容限误差范围内，如果在指标范围内，将衰减目标模拟转换器DAC的模拟量所对应的DAC值保存到指定位置，然后目标模拟转换器DAC的模拟量增加0.1dB进行下一点校准。
6.如权利要求5所述的光衰减器校准方法，其特征在于：如果模拟转换器DAC的差模拟量不在指标范围内，继续通过减小光衰减器的DAC值来改变光衰减器的模拟转换器DAC的模拟量，直到光源发出的光功率与光功率读取的DAC的模拟量做差，这个模拟转换器DAC的模拟量差与衰减的目标模拟转换器DAC的模拟量在指标范围内。
7.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：光源的光功率的模拟转换器DAC模拟量为一恒定模拟转换器DAC的模拟量，在校准之前用光功率计读取出来并保存到软件界面；将获取的光功率的模拟转换器DAC模拟量与光源的光功率DAC的模拟量作差即为光衰减器的实际衰减DAC的模拟量。
8.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：为避免校准的光衰减模拟转换器DAC的模拟量范围太大而导致校准不准，限制光衰减器校准到40dB结束。
9.如权利要求1所述的光衰减器校准方法，其特征在于：为了读取的模拟转换器DAC的模拟量更准确，光衰减器校准软件采用多次读取模拟转换器DAC的平均模拟量。
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