[发明专利]稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法、装置及相应的光源

摘要

本发明公开一种稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法、装置及相应的光源，通过控制抽运源的驱动电流，补偿由温度引起的掺铒光纤光源平均波长变化，同时在光源隔离器后连接一个分光探测器和电控的可变光衰减器，利用分光探测器检测输出光功率的变化，将变化量反馈给单片机，用单片机控制可变光衰减器来实现光功率的稳定性，既满足了宽谱光源对高平均波长稳定性的要求，又保证了光源输出功率稳定性的要求。本发明提出的方案可以在全温范围内适用。

主权项

一种稳定掺铒光纤光源波长和功率的方法，其特征在于：通过稳定掺铒光纤光源波长和功率的装置来实现，其中所述装置包括顺序熔接的抽运源、波分复用器、掺铒光纤，波分复用器输出端头熔接滤波器，滤波器输出端顺序熔接光隔离器、分光探测器，分光探测器一分支输出端熔接由单片机及ADC、DAC构成的集成器，另一分支输出端熔接电控可变光衰减器；一温度传感器，置于光源的附近，向所述集成器发送温度信号；所述集成器控制连接所述抽运源和电控可变光衰减器，实现的光波流向为：抽运源发出的980nm的光经过波分复用器后进入掺铒光纤，产生波长为1550nm的自发辐射光，1550nm的光顺序通过滤波器、光隔离器后进入分光探测器，分光探测器将进入的光分成两部分，10％的光用于产生反映光强变化的电信号，反馈的电信号传递给ADC，转换为数字信号进入单片机，单片机根据反馈电信号输出相应的驱动电压码值给DAC转换为驱动电压来驱动可变光衰减器，同时将温度传感器探测到的温度信息传递给ADC，转换为数字信号进入单片机，单片机根据温度信息输出相应的驱动电流码值给DAC转换为驱动电流，驱动抽运源，90％的光被输出进入可变光衰减器，然后输出；用于控制抽运源驱动电流和电控可变光衰减器的单片机，可以通过编程并连接ADC和DAC来控制外接器件，也可以使用FPGA或DSP芯片；用于控制光功率的电控可变光衰减器，需要满足的要求是可以使在其中传输的光功率连续可调，其原理可以基于MEMS技术的转动反射镜来调节通过衰减器的光功率，也可以是基于给磁光晶体或电光晶体加合适的电压来调节通过晶体的光功率；基于所述装置，进行补偿调试的步骤是：(1)将所述装置的所有器件放入温箱，在‑45～70℃温度范围内测量掺铒光纤光源平均波长随温度的变化情况，驱动电流为100mA，建立光源平均波长随温度的变化曲线，将‑45～70℃温度范围内光源平均波长随温度的变化情况进行分段直线拟合，以25℃、100mA驱动电流下光源平均波长为基准，计算每段直线每个温度点的拟合值与基准的差值Δ1；(2)将光源放置在25℃下，记录光源平均波长随驱动电流的变化情况，建立掺铒光纤光源平均波长随抽运源驱动电流的变化曲线，调节抽运源的驱动电流，间隔0.1mA调节驱动电流，用光谱仪记录该驱动电流下的光源平均波长，以100mA驱动电流下的平均波长为基准，计算基准较其它驱动电流下平均波长的差值Δ2；(3)根据Δ1的值选择数值相近的Δ2的值，即可确定各温度点对应的驱动电流值，将驱动电流值与对应的温度做成数据库后存入单片机，通过温度传感器测量光源所处的环境温度，反馈到单片机及ADC和DAC的集成器中，单片机采用查表的方式在‑45～70℃温度范围内改变抽运源的驱动电流，从而稳定输出光平均波长；(4)由于第(3)步改变抽运源驱动电流，因此光源输出光功率也被改变，利用分光探测器检测输出光功率，由ADC采样产生反馈量D，假设将光源功率目标稳定在Pout，将Pout对应的反馈量D0存入单片机，单片机将每次反馈量D与D0相比较，由DAC输出控制信号驱动可变光衰减器使两者一致，来实现光功率的稳定。