光功率計自(zì)動測試系統設計

光功率計是現代光通信中最基本的(de)光纖調試儀器。随着寬帶通信技術的(de)快速發展，通信網絡中大量使用光纖作為(wèi)傳輸介質，因此光功率計也就越來越多地(dì)被應 用于科研、生産的(de)各個部門。對于計量檢測部門而言，每年(nián)都要計量大量的(de)光功率計，然而傳統的(de)計量方法耗時長(cháng)、效率低(dī)，計量的(de)準确性也極易受人為(wèi)操作的(de)影 響。在這裏我們介紹一(yī)套最新研制的(de)光功率計自(zì)己調試系統，具有調試準确性高(gāo)、投資省、自(zì)己化程度高(gāo)等特點。

1 傳統光功率計的(de)調試方法

傳統的(de)光功率計調試框圖如(rú)圖1所示。

所用調試原理(lǐ)為(wèi)比較法。首先将光衰減器與标準光功率計連接起來，調試光從光源發出，經過衰減器後被标準光功率計讀出的(de)數值為(wèi)标稱值。接着将光纖從 标準光功率計上取下切換到待測光功率計上，再測量待測光功率計讀出的(de)數值，該值為(wèi)實測值。調試完第一(yī)個光功率下的(de)數值後，調節光衰減器使輸出光功率為(wèi)下一(yī) 值，重複以上步驟進行下一(yī)次調試。待所有光功率量程都測完後，通過計算待測光功率計的(de)相對誤差對其進行标定。計量評定标準是：相對誤差在±10%以內(nèi)，待 測光功率計标定為(wèi)合格，超過這一(yī)範圍則為(wèi)限用，需重新校準後才能使用。

調試時必須注意兩點：①用光纖連接光器件時，盡量旋緊光接頭以避免 由于接入損耗而降低(dī)測量的(de)準确性；②為(wèi)了将調試誤差降至最低(dī)，在每一(yī)次光功率的(de)調試過程中，需采用平均值調試法，即在相同光功率下進行多次的(de)重複調試，然 後去(qù)掉一(yī)個最大值和(hé)一(yī)個最小值，再将其它數值取平均即為(wèi)該光功率下最終的(de)調試數值。

采用以上方法進行實際調試時，調節光衰減器、切換光 纖、記錄調試數據、計算相對誤差等均需手工完成，工作效率低(dī)下。在調試過程中由于不斷地(dì)進行光纖的(de)切換工作，使得接入損耗嚴重影響調試的(de)準确性。雖然調試 人員可(kě)以旋緊光接頭以降低(dī)接入損耗，但由于光信号本身非常弱，将光纖反複多次地(dì)插入和(hé)拔出，會造成接入損耗有很大不同，直接降低(dī)調試的(de)準确性。

經過以上分析發現，造成工作效率低(dī)下和(hé)調試準确性低(dī)的(de)主要原因是由于所有的(de)調試工作均需人工完成。解決這一(yī)問題的(de)最好辦法就是采用計算機進行自(zì)己化調試。新的(de)自(zì)己調試系統框圖如(rú)圖2所示。

2 自(zì)己調試系統硬件設計

使用計算機進行自(zì)己操控時，在滿足功能的(de)前提下應該最大限度地(dì)利用計算機現有的(de)資源。這樣，一(yī)方面可(kě)以充分發揮計算機的(de)作用，另一(yī)方面也可(kě)以節省另外制作操控闆卡所需的(de)資金、器材、時間和(hé)人力。

在 這套自(zì)己調試系統中，光衰減器帶有串行接口，可(kě)直接與計算機通信。待測光功率計中，較新的(de)帶有串行接口和(hé)GPIB接口，老一(yī)些的(de)隻有GPIB接口。為(wèi)了滿 足兼容性和(hé)自(zì)己操控的(de)要求，增加了一(yī)塊基于計算機總線的(de)GPIB接口卡，通過該卡操控待測光功率計。标準光功率計自(zì)帶串行和(hé)GPIB兩種接口，可(kě)通過任意 一(yī)個接口與計算機通信。由于計算機上有兩個串行接口，因此可(kě)分别通過這兩個接口操控光衰減器和(hé)标準光功率計。為(wèi)了解決接入損耗問題，系統增加了一(yī)個1×2 的(de)光開關。光開關的(de)作用就是在計算機的(de)操控下，自(zì)己切換光纖，将接入損耗的(de)影響降至最低(dī)，類似于電子(zǐ)開關在電路切換中所起的(de)作用。我們利用計算機的(de)并行接 口對光開關進行操控。

光開關采用電壓操控方式，需自(zì)制一(yī)塊操控卡，利用計算機的(de)并行接口進行操控。操控卡的(de)電路如(rú)圖3所示。 光開關由計算機的(de)并口發操控信号進行驅動，即從計算機并口378H的(de)"0"、"1"兩端發送高(gāo)低(dī)電平信号，使得操控電路A、B兩端的(de)電壓交替變化， 達到光開關自(zì)己動作的(de)目的(de)。當"0"端為(wèi)高(gāo)電位時，三極管Q3、Q4導通，Q1、Q2截止；同時"1"端為(wèi)低(dī)電位，Q5、Q6導通，Q7、Q8截止，這樣 就構成了導通回路+12V→Q6→B→A→Q3→GND，則光開關向右運動。同理(lǐ)，"0"端為(wèi)低(dī)電位而"1"端為(wèi)高(gāo)電位時，光開關向左運動。二極管 D1～D4為(wèi)保護二極管，可(kě)避免光開關中的(de)感性元件在極性切換時造成反向電壓而損壞功率三極管。