光組件自動耦合系統(tǒng)和方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及光組件自動耦合系統(tǒng)，尤其涉及光組件自動耦合系統(tǒng)和方法。
【背景技術】
[0002]光行業(yè)內現(xiàn)有的光組件自動耦合系統(tǒng)，其中發(fā)射組件耦合系統(tǒng)主要由自動耦合裝置、電流源和光功率計三部分組成。
[0003]1、自動耦合裝置主要使用X、Y、Z軸三個步進或伺服電機組成，其中，Z軸電機負責光組件適配器的高度，通過人為的調節(jié)和判斷高度或由軟件自動調節(jié)高度作為Z軸調節(jié)起點。
[0004]2、電流源使用數(shù)字源表做電流源來設定輸出的電流，或者制作一些簡易的電路控制做電流源控制輸出電流，來驅動光組件發(fā)光。
[0005]3、光功率計用于實時監(jiān)控自動耦合時的輸出光功率，測量一般使用臺式或手持式的光功率計，光功率計的通信接口一般有GPIB、串口和USB等。
[0006]由于現(xiàn)有技術中的光組件自動耦合系統(tǒng)難以同時具備高精度光功率計、LD驅動精密電流源、壓力計驅動與數(shù)據(jù)采集的功能，導致有如下缺陷:
1、自動耦合裝置的Z軸電機負責光組件適配器的高度，通過人為地調節(jié)高度到指定位置作為Z軸耦合的起點(即高度為O)，判斷依據(jù)是當適配器與光組件接觸時即為起點，但是由于每次人手的力度不同，那么適配器與光組件的接觸壓力也不同，導致Z軸起點的位置也不同，最終耦合好后的Z軸位置每次都有不同，導致適配器與光組件適配器點膠形成一個完整組件時輸出光功率跟耦合時最佳的光功率偏差大；自動調節(jié)高度，其實還是半自動調節(jié)，是為了提高Z軸到起點的速度與效率而采取的方式，通過軟件計算當前位置到起點位置的距離，然后自動調節(jié)到指定位置，但是每只組件的高度會有差異，那么自動調節(jié)到起點時會導致適配器與光組件接觸力過大而損傷光組件。
[0007]2、電流源多采用用數(shù)字源表，具有代表性如Keithley 24χχ系列、Agilent Β29χχ系列等，但價格昂貴，由于只用到電流源這一部分功能，且光發(fā)射組件驅動電流為毫安(mA)級，那么電流源的利用率不高，同時導致耦合系統(tǒng)造價成本大幅度提高，每次設置輸出電流時還必須人為使用萬用表測量實際輸出電流，才能接入組件，可靠性和可操作性降低;部分廠家電流源也使用自制的電流源，使用模擬電路控制輸出電流，人為調節(jié)電阻電位器來調節(jié)電流且輸出電流為非線性，調節(jié)時需要接萬用表實時監(jiān)測輸出電流，直到達到要求的輸出電流為止，同樣可靠性和可操作性低。
[0008]3、光功率計測量光組件輸出光功率，自動耦合時多采用GPIB、串口和USB等來與上位機軟件進行通信，精度高和采樣率較快并使用GPIB或USB高速通信的光功率計一般造價高，而精度低或采樣率地則無法滿足自動耦合，只適合手動耦合。
[0009]4、即采用完整的臺式設備組合成的自動耦合系統(tǒng)，功能完全滿足要求，但是系統(tǒng)成本太高，且性能與功能都處于被動，可靠性和可操作性低。
【發(fā)明內容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種光組件自動耦合系統(tǒng)和方法。
[0011]本發(fā)明提供了一種光組件自動耦合系統(tǒng)，包括單片機、電流源電路、LD光電二極管、模數(shù)轉換電路、對數(shù)放大器、PIN光電二極管，其中，所述PIN光電二極管的輸出端與所述對數(shù)放大器連接，所述對數(shù)放大器的輸出端與所述模數(shù)轉換電路連接，所述模數(shù)轉換電路的輸出端與所述單片機連接，所述單片機的輸出端與所述電流源電路連接，所述電流源電路的輸出端分別與所述LD光電二極管、模數(shù)轉換電路連接。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，所述光組件自動耦合系統(tǒng)還包括計算機，所述計算機設有USB接口，所述USB接口與所述單片機連接。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述USB接口連接有LDO電源。
[0014 ]作為本發(fā)明的進一步改進，所述LDO電源的輸出端連接有DC-DC升壓電路。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述DC-DC升壓電路的輸出端連接有壓力傳感器。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述壓力傳感器的輸出端與所述模數(shù)轉換電路連接。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述對數(shù)放大器的輸出端與所述模數(shù)轉換電路的ADCl端口連接，所述壓力傳感器的輸出端與所述模數(shù)轉換電路的ADC2端口連接，所述電流源電路的輸出端與所述模數(shù)轉換電路的ADC3端口連接。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，所述模數(shù)轉換電路的SPI端口與所述單片機連接。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進，所述單片機的SPI端口與所述電流源電路連接。
[0020 ]本發(fā)明還提供了一種光組件自動耦合方法，包括以下步驟:
51、開始；
52、MCU初始化；
53、判斷當前設定與上一次設定電流是否相同；如果不相同，則設定電流源輸出電流并進入下一步驟;如果相同，則進入下一步驟；
54、測量ADCl并轉化為光功率Po;
55、測量ADC2并轉化為壓力Kpa；
56、測量ADC3并轉化為輸出電流I;
57、判斷光功率Po或輸出電流I是否超限;如果超限，則關閉LDO電源輸出并進入下一步驟;如果不超限，則進入下一步驟；
58、判斷是否有USB讀寫數(shù)據(jù)指令;如果有，則SPI讀寫數(shù)據(jù)并進入步驟S3;如果沒有，則進入步驟S3。
[0021 ]本發(fā)明的有益效果是:同時具備高精度光功率計、LD驅動精密電流源、壓力計驅動與數(shù)據(jù)采集的功能，全自動化驅動和控制耦合系統(tǒng)進行光發(fā)射組件耦合。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一種光組件自動耦合系統(tǒng)的結構示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明一種光組件自動耦合方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合【附圖說明】及【具體實施方式】對本發(fā)明進一步說明。
[0025]如圖1所示，一種光組件自動耦合系統(tǒng)，其主要電路包括單片機107、電流源電路108、LD光電二極管109、模數(shù)轉換電路106、對數(shù)放大器105、PIN光電二極管104，其中，所述PIN光電二極管104的輸出端與所述對數(shù)放大器105連接，所述對數(shù)放大器105的輸出端與所述模數(shù)轉換電路106連接，所述模數(shù)轉換電路106的輸出端與所述單片機107連接，所述單片機107的輸出端與所述電流源電路108連接，所述電流源電路108的輸出端分別與所述LD光電二極管109、模數(shù)轉換電路106連接。
[0026]如圖1所示，所述光組件自動耦合系統(tǒng)還包括計算機，所述計算機設有USB接口101，所述USB接口 1I與所述單片機107連接。
[0027 ] 如圖1所示，所述USB接口 1I連接有LDO電源102。
[0028]如圖1所示，所述LDO電源102的輸出端連接有DC-DC升壓電路103。
[0029 ] 如圖1所示，所述DC-DC升壓電路103的輸出端連接有壓力傳感器110。
[0030]如圖1所示，所述壓力傳感器110的輸出端與所述模數(shù)轉換電路106連接。
[0031 ]如圖1所示，所述對數(shù)放大器105的輸出端與所述模數(shù)轉換電路106的ADCl端口連接，所述壓力傳感器110的輸出端與所述模數(shù)轉換電路106的ADC2端口連接，所述電流源電路108的輸出端與所述模數(shù)轉換電路106的ADC3端口連接。
[0032 ]如圖1所示，所述模數(shù)轉換電路106的SPI端口與所述單片機107連接。
[0033 ] 如圖1所示，所述單片機107的SPI端口與所述電流源電路108連接。
[0034]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種光組件自動耦合系統(tǒng)的具體原理如下:
1、計算機的USB接口 101:提供5V和最大500mA的電源支持;同時負責計算機與單片機的通信，通信方式是通過USB模擬I2C實現(xiàn)上位機軟件與單片機的數(shù)據(jù)交互。
[0035]2、LDO電源1 2:提供5 V和3.3V的線性穩(wěn)定電壓輸出，確保各級電路所需的工作電壓，LDO電源102具有穩(wěn)定性高、低噪聲、電路簡單等優(yōu)點。
[0036]3、DC_DC升壓電路103:直接將5V電壓升壓到12V，給壓力傳感器110提供12V和最大45mA的電源電壓，還可根據(jù)壓力傳感器110不同的電壓要求規(guī)格進行調整，電壓范圍為5至12V，無需外部的可調或固定電源。
[0037]4、PIN光電二極管104:作為接收端接收光輸入，并產生與輸入光功率成正比的電流信號，即將光信號轉成電流信號。不同波長的光作用于同一種半導體材料的電導率不同，不同材料的半導體對波長的響應范圍也是不同的，當波長大于截止波長的入射光作用于半導體材料時無響應。PIN管主要有S1、Ge、InGaAsP和InGaAs四種材料，根據(jù)實際需求，本系統(tǒng)采用InGaAs材料，InGaAs材料的截止波長在1600nm附近，波長響應1.0?1.6λ/μπι。
[0038]5、對數(shù)放大器105:為PIN光電二