[发明专利]一种具有光功率和平均波长稳定的宽谱光纤光源

权利要求书

1.一种具有光功率和平均波长稳定的宽谱光纤光源，其特征在于：该宽谱光纤光源包括有微处理器(1)、光信号采集电路(2)、监控探测器(3)、磁光衰减器(4)、泵浦激光器驱动电路(5)、温度传感器(6)、衰减器驱动电路(7)、泵浦激光器(11)、波分复用器(12)、光纤环(13)、增益平坦滤波器(14)、光纤隔离器(15)；其中，泵浦激光器(11)、波分复用器(12)、光纤环(13)、增益平坦滤波器(14)、光纤隔离器(15)形成宽谱光纤光源的光路部分；磁光衰减器(4)、监控探测器(3)、微处理器(1)、泵浦激光器驱动电路(5)、衰减器驱动电路(7)、光信号采集电路(2)、温度传感器(6)形成宽谱光纤光源的信号采集处理部分；

泵浦激光器(11)的尾纤与波分复用器(12)的A端光纤熔接，波分复用器(12)的B端光纤与光纤环(13)的一端熔接，波分复用器(12)的C端光纤与增益平坦滤波器(14)的入纤熔接，增益平坦滤波器(14)的尾纤与光纤隔离器(15)的入纤熔接，光纤隔离器(15)的尾纤与磁光衰减器(4)的A端连接，光纤环(13)的另一端被磨斜成为光反射端；所述的泵浦激光器(11)用于输出波长为980nm的带有稳频光栅的半导体激光；

磁光衰减器(4)的B端与监控探测器(3)的A端连接，磁光衰减器(4)的C端与衰减器驱动电路(7)连接，监控探测器(3)的B端作为光源输出端用，监控探测器(3)的C端与光信号采集电路(2)连接，微处理器(1)分别与光信号采集电路(2)、温度传感器(6)、泵浦激光器驱动电路(5)、衰减器驱动电路(7)连接；由温度传感器(6)采集的宽谱光纤光源在工作环境下的环境温度T，该环境温度T经微处理器(1)根据平均波长温度补偿模型，计算出用于驱动泵浦激光器驱动电路(5)的电压值f₀，此电压值f₀经泵浦激光器驱动电路(5)处理后输出驱动电流信号f₅给泵浦激光器(11)；所述平均波长温度补偿模型C(T)＝C₀+ΔC(T)＝221.21542+1.16803×T-0.01134×T²，C₀表示给定泵源驱动电流，C₀＝250mA，ΔC(T)表示泵浦驱动电流的变化量；由监控探测器(3)的C端输出的电流信号f₃经光信号采集电路(2)的放大、转换处理后输出电压信号f₂；微处理器(1)对电压信号f₂进行与基准电压值f进行比较，通过负反馈闭环数字控制算法，计算出反馈调节量f₁，该反馈调节量f₁为衰减器驱动电路(7)提供1.233～2.5V的调节电压驱动信号f₇，该调节电压驱动信号f₇实现对磁光衰减器(4)的驱动电压的改变，从而改变对功率的衰减值来实现最终输出功率的稳定性；微处理器(1)选用C8051F060芯片，运算放大器芯片N3选用OPA2277芯片，运算放大器芯片N2选用AD8066芯片，电平转换芯片D8选用TPS61040芯片；微处理器(1)的1端经电阻R32后联接在运算放大器芯片N3的6端，该1端用于输出电压值f₀给光源驱动电路；9端与运算放大器芯片N2的1端联接，该9端用于接收光信号采集电路输出的电压信号f₂；25端经电阻R80后联接在电平转换芯片D8的2端上，该25端用于输出反馈调节量f₁给衰减器驱动电路；48端与温度传感器联接，该48端用于接收温度传感器输出的工作环境温度；96端、97端、98端、99端分别与接口X2的6端、5端、4端、2端联接，且97端与3.3V电源之间联接有电阻R24，7端、8端、10端、12端、23端分别接模拟地，11端、13端、24端、28端、37端，64端、90端分别接3.3V电源，38端、63端、89端、100端分别接数字地，且37端与38端之间串联有电容C45，63端与90端之间串联有电容C44，100端与+5V电源之间联接有电阻R23；

衰减器驱动电路由电平转换芯片D8实现，电平转换芯片D8的5端、4端接+5V电源，3端接数字地，1端与5端之间串联电感L1，且1端经二极管V6输出调节电压驱动信号f₇给磁光衰减器(4)，磁光衰减器(4)与数字地之间接有电容C80，磁光衰减器(4)与数字地之间接有电容C82，且电容C80、电容C82构成电平转换芯片D8输出电压的滤波电路；电阻R2的1端接数字地，电阻R2的2端接电阻R1的1端，电阻R1的2端与二极管V6的阴极端联接，二极管V6的阳极与电感L1的2端联接；

光信号采集电路由运算放大器芯片N2实现，运算放大器芯片N2的6端与监控探测器(3)的C端输出的电流信号f₃相联，且该信号通过电阻R35、电阻R39、电阻R37后与微处理器(1)的9端相联；运算放大器芯片N2的1端与模拟地之间接有二极管V3，且1端与微处理器(1)的9端联接，用于输出电压信号f₂给微处理器；2端经电阻R37后与微处理器(1)的9端相联；3端经电阻R41后模拟接，4端接-5V电源，5端经电阻R36接模拟地，7端与6端之间串联有电阻R35，且电阻R35的两端接有电容C58，8端接+5V电源；

光源驱动电路由运算放大器芯片N3实现，用于接收微处理器(1)输出的电压值f₀，并对电压值f₀经滤波电容C60后接模拟地，电压值f₀经电阻R31后接模拟地；电压值f₀经电阻R32、电阻R34后与运算放大器芯片N3的1端联接；运算放大器芯片N3的1端与6端之间串联有电阻R34，2端与1端之间串联有电阻R35，且2端经电阻R36与泵浦激光器(11)连接，且2端经电阻R36、电容C66接模拟地，2端经电阻R36、电容C67接模拟地；3端经电阻R30接模拟地，4端接-5V电源，5端经电阻R33接模拟地，6端经电阻R37接激光器11，7端与三极管V4的基极联接，三极管V4的发射极经电阻R38后与激光器11联接，三极管V4的集电极接-5V电源；8端接+5V电源。

2.根据权利要求1所述的具有光功率和平均波长稳定的宽谱光纤光源，其特征在于：磁光衰减器(4)的驱动电压调节范围为0～8V，通过升压芯片TPS61040为衰减器提供驱动电压，通过合理设置电阻R1和电阻R2的值，可设定升压芯片最大输出电压值