專利名稱：一種對光模塊進行自動定標的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字光纖傳輸系統(tǒng)技術領域，尤其涉及一種對光模塊進行自動定標的方法。
背景技術：
光模塊輸入光功率的監(jiān)測方法，通常是利用光模塊內部光接收器件的光電效應。不同功率的光輸入到光接收器件的接收面上時，光接收器件產生相應的光電流，通過光模塊內部的轉換電路可將此光電流信號采樣并轉換為電壓信號，此電壓信號的值與輸入光功率的值相對應。
所謂“定標”，就是對光模塊監(jiān)測輸出的電信號與其對應的輸入光功率之間的關系進行標定，使得通過光模塊監(jiān)測輸出的電信號可以準確地獲取其對應的輸入光功率信息。
通過輸入光功率監(jiān)測電路輸出的監(jiān)測電壓得到輸入光功率值的一種方式，是獲得兩者之間的函數(shù)關系，根據(jù)兩者間的函數(shù)關系，就可以通過此電壓信號得到準確的輸入光功率的值。由于光接收器件具有一定的離散性，因此對于每個光接收器件，監(jiān)測電壓信號和輸入光功率之間的函數(shù)關系是不一樣的。這個函數(shù)關系通常通過對每一模塊的多組輸入光功率的監(jiān)測電壓和輸入光功率數(shù)據(jù)進行多項式擬合來近似得到。
通過輸入光功率監(jiān)測電路輸出的監(jiān)測電壓得到輸入光功率值的另一種方法，是記錄在光接收模塊輸入動態(tài)范圍內的各功率點所對應的監(jiān)測電壓，如每隔0.25dB記錄相應的監(jiān)測電壓值，形成兩者的對照表，并將其存儲在模塊內部的存儲器中。在實際使用中，首先采集輸入光功率監(jiān)測電壓值，然后通過查找對照表，得到此時所對應的輸入光功率值。
由于采用多項式擬合的方法，僅需存儲兩者之間的對應函數(shù)關系，比對照表法對模塊內部存儲器資源占用較少，而且輸入光功率的監(jiān)測精度要好，所以一般采用多項式擬合方法。
目前，通常采用手動的方法來采集這些數(shù)據(jù)，如圖1所示，是現(xiàn)有的手動定標方式的原理圖。標準光源輸出的定標光，經過手動可調光衰減器后，通過50/50耦合器分成大小相等的兩路光，一路光被送至光接收模塊，另一路光被送至光功率計。將光接收模塊的光功率監(jiān)測電壓測試點接到萬用表，光接收模塊所接收的光功率大小則直接從光功率計上讀出，對應的輸入光功率監(jiān)測電壓用萬用表測量。手工調整可調光衰減器的衰減量，記錄調整后的光功率計讀數(shù)和萬用表讀數(shù)，多次重復這一過程，得到足夠多的數(shù)據(jù)。
手工定標的方法采集數(shù)據(jù)需要耗費大量時間，不利于提高生產效率，降低生產成本。此外，在人工采集記錄數(shù)據(jù)的過程中，容易出錯，誤差較大，將導致最終的擬合系數(shù)不準確。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種對光模塊進行自動定標的方法，其目的在于，利用現(xiàn)有的硬件技術，快速、簡便、準確地對光模塊進行自動定標，實現(xiàn)對光模塊的高效調測，徹底改變手動定標方法工作量大、效率低、精度不高的現(xiàn)狀。
本發(fā)明提供一種對光模塊進行自動定標的方法，包括如下步驟(1)對電控可變光衰減器和50/50耦合器進行初始化，并確定自動定標的采樣順序；(2)依據(jù)所確定的采樣順序，電控可變光衰減器依次對定標入光進行衰減，經衰減后的定標入光每次都經耦合器分為兩束光，在第一束光進入標準光功率探測器后，采集并保存所得輸入光功率值，在第二束光進入待定標的光模塊后，采集并保存所得監(jiān)測電壓值；(3)分析步驟(2)自動定標采集所得的采樣數(shù)據(jù)，剔除其中的異常數(shù)據(jù)點；(4)根據(jù)最終采樣數(shù)據(jù)，擬合出輸入光功率與監(jiān)測電壓之間的函數(shù)關系，并將該函數(shù)關系保存于待定標的光模塊中。
應用本發(fā)明的自動定標方法，利用現(xiàn)有硬件技術，通過一個硬件調試平臺，能夠實現(xiàn)對光模塊的光功率的快速、簡便、準確的定標，實現(xiàn)對光模塊的高效調測，從而大大提高生產效率與產品質量，并有效降低了生產成本，可與其他儀表配合，用于數(shù)字光纖通信系統(tǒng)或數(shù)字光纖網絡中的研發(fā)和生產等領域。


圖1是背景技術中的手工定標裝置示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的光模塊自動定標裝置示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的對光模塊自動定標方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例的對光模塊進行自動定標的具體實施流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖及較佳的實施例對本發(fā)明所述的自動定標方法進行詳細說明。
光模塊的輸入光功率監(jiān)測定標，需要通過對多組實驗數(shù)據(jù)進行擬合來得到，為了達到整個光接收動態(tài)范圍內的準確的輸入光功率監(jiān)測，如光功率監(jiān)測誤差小于正負0.5dB，需要采集大量的數(shù)據(jù)以保證多項式擬合的精確性。定標過程需要在一種光模塊自動定標裝置上來完成，如圖2所示，是進行光模塊自動定標的裝置示意圖(該裝置已經另外申請專利)。
相比于現(xiàn)有的手工定標方式，本發(fā)明的自動定標方法，將采用以下環(huán)節(jié)來保證定標精度1.在硬件方面采用高精度的電控VOA(電控可變光衰減器，Voltage-Controled VariableOptical Attenuators)，電控VOA通過驅動其內部步進電機自動完成調節(jié)光衰減量的操作，進而達到自動調節(jié)光功率的目的。電控VOA與手動VOA相比具有步長小(0.2dB)、精度高(誤差＜0.2dB)的特點。
2.在軟件方面主要分三個步驟實現(xiàn)對光模塊的自動定標過程1)定標裝置的初始化；其中，最重要的是對50/50耦合器進行校準。以往的手工定標，同樣需要50/50耦合器，以前需要挑選分光比非常接近50/50的耦合器，才能保證在后面的定標過程中不引入誤差，而手動對不理想的50/50耦合器進行校準，因引入誤差太大，而通常不能達到精確校準的目的。本發(fā)明中，通過上位機控制的自動定標，首先采集一系列不同光功率下的分光比數(shù)據(jù)，通過上位機的軟件計算出校準系數(shù)并將其存儲起來，以便用該校準系數(shù)來保證進入標準PIN的光功率和進入光模塊的光功率在上位機“看來”是一致的。
2)功率自動采集；在光功率的全檢測范圍之內，每隔0.2dB衰減量(現(xiàn)有電控EVOA的最小調節(jié)步長)自動采集功率，采樣點密度是手動方式下的幾十倍。相對手調VOA，EVOA具有更高的調節(jié)精度與調節(jié)范圍，為更準確的擬合函數(shù)提供了數(shù)據(jù)保證。
3)對采集數(shù)據(jù)進行分析，剔除異常數(shù)據(jù)點；根據(jù)預先確定的合法化原則，剔除采樣數(shù)據(jù)內的異常點，保證擬合數(shù)據(jù)的準確性。已往手動記錄的檢測數(shù)據(jù)，因為檢測點較少，可供分析的數(shù)據(jù)點也少，對數(shù)據(jù)進行分析的精度偏低，因而不能較準確地剔出異常數(shù)據(jù)點。
4)數(shù)據(jù)擬合。
根據(jù)最終的采樣數(shù)據(jù)，擬合出輸入光功率與監(jiān)測電壓之間的函數(shù)關系。通常這個函數(shù)關系為一個n次的多項式(通常n＝3)。實踐證明3次多項式能夠比較精確的擬合出功率與電壓之間的函數(shù)關系，在采樣范圍內滿足系統(tǒng)對采樣精度的要求。如果增加n，則會大大增加采樣點數(shù)量，從而增加了采樣時間，降低了定標效率，所以通常n取3就已足夠。
根據(jù)圖2，定標入光進入電控VOA，主控CPU通過定標板上的電路調節(jié)自動VOA的衰減量，VOA衰減后的出光，被分成相等的兩束光，分別進入標準PIN管和待定標的光模塊。若50/50耦合器的分光比不準，則可以通過預先測得的校準系數(shù)，采樣時將校準系數(shù)考慮進去，對采樣得到的數(shù)據(jù)進行校準。
如圖3所示，是本發(fā)明所述自動定標方法流程圖，包括步驟301對電控可變光衰減器和50/50耦合器進行初始化，并確定自動定標的采樣順序；步驟302依據(jù)所確定的采樣順序，電控可變光衰減器依次對定標入光進行衰減，經衰減后的定標入光每次都經耦合器分為兩束光，在第一束光進入標準光功率探測器后，采集并保存所得輸入光功率值，在第二束光進入待定標的光模塊后，采集并保存所得監(jiān)測電壓值；步驟303分析步驟302自動定標采集所得的采樣數(shù)據(jù)，剔除其中的異常數(shù)據(jù)點；步驟304根據(jù)最終采樣數(shù)據(jù)，擬合出輸入光功率與監(jiān)測電壓之間的函數(shù)關系，并將該函數(shù)關系保存于待定標的光模塊中。
如圖4所示，是根據(jù)圖3所示的自動定標方法的一個實現(xiàn)光模塊自動定標的詳細流程圖，具體步驟如下CPU通過標準PIN管及其程控放大電路能準確的監(jiān)測輸入光功率，為了避免定標入光過大會對光模塊及標準PIN管造成損害，首先將調節(jié)VOA的衰減量，將其設為最大值，以保證輸入光模塊及標準PIN管的光功率小于安全檢測功率，獲取此時的輸入光功率值，同時，CPU也通過精度較高的A/D采樣器獲得光模塊的輸入光功率的監(jiān)測電壓。
在接收到上位機開始定標的命令時，根據(jù)上位機傳來的數(shù)據(jù)可以確定是待定標模塊的類型，判斷是對APD(雪崩光電二極管，Avalanche Photo Diode)的光模塊，還是PIN的光模塊進行定標，從而設定光模塊的功率采樣范圍(對于PIN接收和APD接收的激光器，允許的輸入光功率范圍不同，PIN在0dbm-21dbm，而APD在-9dbm-31dbm都允許有采樣點)。CPU調節(jié)VOA減小衰減量，從而增大輸入光模塊的光功率，再次采樣獲得光模塊的輸入光功率的監(jiān)測電壓，以及標準PIN管所得的輸入光功率值，這樣循環(huán)多次，直至光功率大到一定值(仍在允許的功率范圍內)，然后再增加VOA衰減量以減小輸入光功率，再次循環(huán)，得到新的一組數(shù)據(jù)，這樣，通過自動對輸入光功率和監(jiān)測電壓采樣，得到了一組若干個輸入光功率值和對應的監(jiān)測電壓值。
對自動采集所得的這一組數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，根據(jù)定義好的合法化條件，對采樣數(shù)據(jù)進行合法化分析。在分析中，自動采用適當?shù)慕y(tǒng)計方法找出異常點，并將其剔除掉。
然后，可用最小二乘法擬合出輸入光功率和對應的監(jiān)測電壓二者之間的關系方程，即兩者之間的函數(shù)關系，并把方程的系數(shù)寫入光模塊中的EEPROM(電可擦除可編程只讀存儲器)。
對于APD接收的激光器使用了一個三階的多項式進行擬合y＝Ax3+Bx2+Cx+D對于PIN接收類型，由于電壓和輸入光功率基本上為線性關系，則采用一階的多項式來進行擬和y＝Cx+D(認為A和B均為0)此后在光模塊內的EEPROM里的固定字節(jié)寫入擬合所得的相應系數(shù)A、B、C、D。
此外，CPU在開始調節(jié)VOA之前，能監(jiān)測輸入標準PIN的光功率是否滿足范圍，滿足，則繼續(xù)進行；否則，需要給出輸入光功率太大或太小告警。在定標結束之后，還需要把VOA的衰減量調節(jié)到最大值，以防止損傷光模塊和標準PIN。
如果在自動定標過程中出現(xiàn)錯誤，則主動向上位機返回失敗消息，以告知上位機并提示失敗位置。
在自動定標過程中，對50/50耦合器的校準、輸入光功率及監(jiān)測電壓的數(shù)據(jù)采集、和公式擬合都是由上位機的軟件自動進行。這樣，定標所需時間大大縮短，以前手工定標一個模塊需要幾十分鐘，現(xiàn)在只要不到一分鐘就能完成。因整個定標期間不需要人工參與，并且定標精度有明顯提高，在檢測范圍內精度達到0.5dB以上，這在以前采用手動定標時很難實現(xiàn)。
應當理解的是，本發(fā)明上述針對具體實施例的描述較為具體，并不能因此而認為本發(fā)明專利保護范圍的限制，對本領域技術人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術構思作出各種可能的改變或變形，而所有這些改變或變形都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種對光模塊進行自動定標的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)對電控可變光衰減器和50/50耦合器進行初始化，并確定自動定標的采樣順序；(2)依據(jù)所確定的采樣順序，電控可變光衰減器依次對定標入光進行衰減，經衰減后的定標入光每次都經耦合器分為兩束光，第一束光進入標準光功率探測器后，采集并保存所得輸入光功率值，第二束光進入待定標的光模塊后，采集并保存所得檢測電壓值；(3)分析步驟(2)中自動定標采集所得的采樣數(shù)據(jù)，剔除其中的異常數(shù)據(jù)點；(4)根據(jù)采樣數(shù)據(jù)，擬合出輸入光功率與檢測電壓之間的函數(shù)關系，并將該函數(shù)關系保存于待定標的光模塊中。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)包括確定電控可變光衰減器的采樣步長，并將其衰減量調至最大值，依據(jù)待定標光模塊的類型，確定定標采樣功率范圍；利用標準光功率探測器，獲取50/50耦合器分光的校準系數(shù)；以確定的采樣步長，從定標采樣功率范圍的最小值到最大值再到最小值的順序進行采樣，作為自動定標的采樣順序。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，進一步包括在開始自動采集之前，監(jiān)測輸入標準光功率探測器的光功率是否滿足采樣范圍，否則發(fā)出輸入光功率太大或太小告警。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)進一步包括如果所述50/50耦合器的分光比不為50/50時，所得采樣數(shù)據(jù)需用耦合器分光的校準系數(shù)對所得采樣數(shù)據(jù)進行校準。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)包括依據(jù)預先確定的合法化條件分析采樣數(shù)據(jù)，自動采用適當?shù)慕y(tǒng)計方法找到異常數(shù)據(jù)點并將其剔除。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)包括依據(jù)采樣數(shù)據(jù)，選擇合適的擬合方式，擬合出輸入光功率與檢測電壓間的函數(shù)關系；將所得函數(shù)關系保存于待定標的光模塊的存儲器中，所述存儲器是電可擦除可編程只讀存儲器。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在自動定標過程中出現(xiàn)錯誤時，主動向上位機返回失敗信息，并提示失敗位置。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待定標的光模塊是雪崩光電二極管型光模塊，步驟(4)中采用一個三階多項式對雪崩光電二極管型光模塊的采樣數(shù)據(jù)進行擬合。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述待定標的光模塊是PIN型光模塊，步驟(4)中采用一個一階多項式對PIN型光模塊的采樣數(shù)據(jù)進行擬合。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(2)中采集并保存輸入光功率或/和檢測電壓的步驟，包括采集標準光功率探測器或/和待定標的光模塊的電信號；所述電信號經模數(shù)采集后送入程控放大電路進行信號放大；將放大后的信號送入主控CPU，并進而送入上位機；將輸入光功率或/和檢測電壓保存在主控CPU或/和上位機中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種對光模塊進行自動定標的方法，用以利用現(xiàn)有的硬件技術，自動采集輸入光功率及對應監(jiān)測電壓的采樣數(shù)據(jù)，對采樣數(shù)據(jù)分析并剔除異常點后，利用多項式擬合方法擬合出兩者的函數(shù)關系，將該對應的函數(shù)關系保存于光模塊中。本發(fā)明能夠快速、簡便、準確地對光模塊進行自動定標，實現(xiàn)了對光模塊的高效調測，徹底改變手動定標方法工作量大、效率低、精度不高的現(xiàn)狀。
文檔編號G01M11/00GK1988418SQ200510135029
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權日2005年12月23日
發(fā)明者許鹍, 鄧烈 申請人:中興通訊股份有限公司