一种光信号产生装置及产生方法制造方法及图纸

一种光信号产生装置及产生方法，属于光通信领域。该装置包括可控信号源、线性稳态模块、聚光模块和光功率选档模块；经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号，通过线性稳态模块调整，经聚光模块后，输出与所述电信号线性变化一致的目标光信号；该方法包括确定待产光信号的光功率最大值，功率选档确定并产生初始直流校准电信号，输出初始光信号，测量实际输出光功率，设置最终输出直流校准电信号为最终校准信号，利用该信号产生与待产光信号波形、频率相同的电信号，最终输出满足功率要求的目标光信号；该装置实现了LED驱动电信号与其发光强度之间的线性变化关系，该方法保证此线性关系不受环境温度变化、LED老化的影响。

Optical signal generating device and method

The invention relates to an optical signal generating device and a production method thereof, belonging to the field of optical communication. The device comprises a controlled signal source, linear module, light condensing module and light power selector module; the signal through the controlled signal source generated by an optical power selector selector module to determine, through the linear adjustment module, the concentrator module, the output and the target signal light signals linearly consistent; the method includes determining the maximum optical power produced the optical signal, the power selector and generate calibration signals to determine the initial output DC, the initial light signal, measuring the actual output power, set the final output DC signal for the final calibration calibration signal, the signal generation and signal delivery optical signal waveform and frequency of the same finally, the output signal power meet the target requirements; the utility model realizes the linear relationship between the LED drive signal and its luminous intensity, the method is guaranteed The linear relationship is not affected by the change of ambient temperature and LED.

【技术实现步骤摘要】

一种光信号产生装置及产生方法，属于光通信领域。
技术介绍
在光通信领域进行产品开发设计时，通常需要对光接收端的产品进行单独的性能测试。为达到这一目的，可以使用两种方法：方法一是提供实际的光源信号作为检测光源；方法二是提供一个能够仿真实际光源的光信号用以测试。方法一由于提供实际的光源信号存在困难、需要对光接收端光电检测电路的某一特性进行单独测试，而且需要使用单独的光源对光接收端的产品进行某些极限参数测试等不足而很少采用。方法二由于使用的仿真信号具有比实际信号误差小，便于量化分析等优点而成为现有技术中通常采用的方法。方法二的实施需提供一个精度高的任意波形光信号发生器。目前，专门用于工业控制或者相关模拟实验用的高精度光信号源的相关配套产品基本没有，因此设计能够产生高精度、任意波形的光信号源具有重要的经济价值。实现高精度、任意波形光信号发生器有两个关键技术：1、实现任意波形电信号的发生，2、实现高精度的光信号调制；即，使光信号发生器的出光功率与施加的控制电信号之间保证严格的线性关系。其中，实现任意波形电信号的发生的方法有很多，目前多采用CPU控制DDS芯片实现，其基本原理即任意波形发生器的波形产生原理。实现高精度的光信号调制，由于目前的发光器件通常采用LED，其P-I关系均不是标准线性的，而目前所采用方法的基本思想都是对LED的发光强度进行直接调制，再辅以不同的手段对影响LED发光强度的温度变化、老化等因素进行预处理或补偿处理。文献“《光学与光电技术》，2015年2月，第13卷第1期，用于光电检测的高精度任意波形光信号源技术研究”提供了一种高精度任意波形光信号发生器的设计方法，该方法通过对要使用的LED的“发光功率-驱动电流”（即P-I关系）曲线关系测量，预先得到两者的实际关系曲线，再根据此关系通过预变换的方式将光信号发生器的输入量与输出光功率关系修正为线性关系。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：采用LED光源的光信号精度低、P-I关系预校正过程繁琐。经分析发现，出现上述问题的原因主要是由于：LED的“发光功率P―驱动电流I”关系并不是稳定不变的，其中LED的发光功率会随LED的PN结温度的升高而下降；同时，LED的老化也会使其发光功率下降，而且对LED的P-I关系只进行一次测量，在LED温度变化或LED老化时，其预先修正的线性关系将不再成立，从而使生成的光信号的精度受到影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种使LED驱动电信号与其发光强度之间保持严格的线性关系、且此线性关系不受境温度变化、LED老化影响的光信号产生装置及产生方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，提供了一种光信号产生装置，包括可控信号源、线性稳态模块、聚光模块和光功率选档模块；所述可控信号源与光功率选档模块相连，光功率选档模块与线性稳态模块相连，线性稳态模块与聚光模块相连；经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号，通过线性稳态模块调整，经聚光模块后，输出与所述电信号线性变化一致的目标光信号。优选的，所述可控信号源为任意波形发生器33600A和DG4062中的任一种。优选的，可控信号源、光功率选档模块与线性稳态模块的光监测模块组成串联电路。优选的，所述聚光模块为非球面透镜和自聚焦透镜中的任一种。优选的，所述光功率选档模块为精密可调电位器。优选的，所述线性稳态模块包括光监测模块、采样控制模块、光驱动模块、分光器和光纤；所述光监测模块与采样控制模块相连，采样控制模块与光驱动模块相连，光驱动模块与分光器相连，分光器通过光纤与光监测模块相连；光监测模块接收经功率选档确定的电信号，并通过光纤监测分光器传输的监测光信号；采样控制模块对光监测模块输出的电信号进行采样、放大；光驱动模块将电信号变为光信号输出；分光器将光信号分为监测光信号和目标光信号，监测光信号用于光监测模块的反馈输入信号，目标光信号用于有效输出光信号；线性稳态模块用于实现可控信号源输出的电信号与分光器输出的监测光信号之间保持线性变化关系。优选的，所述光监测模块为光电二极管SFH250和SFH250V中的任一种。优选的，所述采样控制模块为运算放大器AD8003、AD8021和AD8099中的任一种，该运算放大器用于实现对光监测模块输出电信号的直接采样、放大。优选的，所述分光器为一分二的塑料光纤分光器和一分二的多芯石英光纤分光器中的任一种。另一方面，提供了一种光信号产生方法，包括以下步骤：S301，确定待产光信号的光功率最大值；S302，功率选档并确定并产生初始直流校准电信号；S303，输出初始光信号；S304，测量实际输出光功率；S305，判断该光功率是否符合目标光信号光功率最大值要求，若符合进入步骤S307，否则进入步骤S306；S306，微调初始直流校准电信号，返回步骤S305；S307，设置最终输出直流校准电信号为最终校准信号；S308，利用该信号产生与待产光信号波形、频率相同的电信号；S309，输出满足功率要求的目标光信号。与现有技术相比，上述方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：该技术方案中的光信号产生装置利用经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号来控制由可控信号源、光功率选档模块和光监测模块组成的串联电路的欧姆电流值，并利用采样控制模块直接而非CPU模数转换的采样方式采样反映光监测模块状态的电信号，再根据该电信号的大小控制光驱动模块的LED发光，分光器将该发光信号分为监测光信号和目标光信号，光监测模块接收该监测光信号对LED的光强度进行监测，聚光模块将该目标光信号进行会聚后输出；该光信号产生装置能使聚光模块输出的目标光信号与可控信号源输出的电信号之间形成严格的线性关系，即实现了LED驱动电信号与其发光强度之间的线性变化关系。与现有技术相比，上述方案中的另一个技术方案具有如下优点或有益效果：该光信号产生方法保证了该光信号产生装置在其可控信号源输出一个稳定的电信号时，其聚光模块输出的目标光信号也能够保持稳定，且不受LED温度变化和老化的影响；且该光信号的产生方法只需对光信号在传输通道中受到的耦合衰减进行一次校正，而对LED的P-I关系则无需校正，因此校准方法及过程简单可靠。附图说明图1 光信号产生装置结构框图。图2 线性稳态模块结构框图。图3 光信号产生方法步骤流程框图。具体实施方式图1~3是本专利技术光信号产生装置及方法的最佳实施例，下面结合附图1~3对本专利技术光信号产生装置及方法的具体实施方式做进一步详细说明。参照图1：图1是光信号产生装置结构框图，包括可控信号源、线性稳态模块、聚光模块和光功率选档模块；所述可控信号源与光功率选档模块相连，光功率选档模块与线性稳态模块相连，线性稳态模块与聚光模块相连；经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号，通过线性稳态模块调整，经聚光模块后，输出与所述电信号线性变化一致的目标光信号。可控信号源为安捷伦任意波形发生器33600A和普源任意波形发生器DG4062中的任一种。光功率选档模块采用精密可调电位器RL进行光功率选档，其档位标准的设定以可控信号源的任一固定直流电信号输出为标准；其中的一种实施方案是将可控信号源输出的幅值为1V的U本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光信号产生装置，其特征在于：包括可控信号源、线性稳态模块、聚光模块和光功率选档模块；所述可控信号源与光功率选档模块相连，光功率选档模块与线性稳态模块相连，线性稳态模块与聚光模块相连；经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号，通过线性稳态模块调整，经聚光模块后，输出与所述电信号线性变化一致的目标光信号。

【技术特征摘要】
1.一种光信号产生装置，其特征在于：包括可控信号源、线性稳态模块、聚光模块和光功率选档模块；所述可控信号源与光功率选档模块相连，光功率选档模块与线性稳态模块相连，线性稳态模块与聚光模块相连；经可控信号源产生、由光功率选档模块选档确定的电信号，通过线性稳态模块调整，经聚光模块后，输出与所述电信号线性变化一致的目标光信号。2.根据权利要求1所述的一种光信号产生装置，其特征在于：可控信号源、光功率选档模块与线性稳态模块的光监测模块组成串联电路。3.根据权利要求1所述的一种光信号产生装置，其特征在于：所述可控信号源为任意波形发生器33600A和DG4062中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种光信号产生装置，其特征在于：所述聚光模块为非球面透镜和自聚焦透镜中的任一种。5.根据权利要求1所述的一种光信号产生装置，其特征在于：所述光功率选档模块为精密可调电位器。6.根据权利要求1所述的一种光信号产生装置，其特征在于：所述线性稳态模块包括光监测模块、采样控制模块、光驱动模块、分光器和光纤；所述光监测模块与采样控制模块相连，采样控制模块与光驱动模块相连，光驱动模块与分光器相连，分光器通过光纤与光监...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，徐丙垠，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37