CN102610996A - 快速光功率校准方法及用于快速光功率校准的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速光功率校准方法，采用校准电路连接于激光器及其背光电流回路中，读取其激光器光功率值和对应状态下所述光电流的ADC值；其特征在于：它将ADC值范围按经验划分为至少两个相邻的区间，按其从小到大的顺序分别为第一、第二区间等；自第一区间始，在每一个区间内通过两点ADC值及其对应的光功率值得到该区间成比例的“ADC-光功率”对应关系；再从对应关系得到每一个区间关于ADC值和光功率值的比例函数关系式；其中，分段采样和校准计算步骤循环执行直至全部区间处理完毕。较之两点直线型的方式，整个系统可以较准确地得到非线性的校准折线，而较之多阶函数拟合的方案，本方案十分简单，具有足够的精确度和快速的校准结果，具有很好的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于快速校准激光器光功率的方法和对应的装置；该校准方法和装置用于激光器监控模块中存在的非线性问题。
背景技术
通信用激光器必然带有光功率监控装置，其作用在于实时监控激光器的发光情况，并读取其状态用以决策，配合其他控制部件协同工作。通常，这类光功率监控采用转换为光电流，再转换为电压乃至最终ADC值的方式得到监控数据。一般地，这类光功率监控模块不可避免地会有非线性的问题，也即，ADC值所表征的光电流，并不能按直线关系如实地反映对应的光功率值。
如此，光功率监控模块就需要校准来得到较准确的“ADC值-光功率”函数关系，才能准确地从ADC值得到光功率数据。通常的校准方法有两类，一类是简单的两点型直线校准方式，即读取两点确定ADC值时对应的光功率，确定“ADC值-光功率”的线形方程，即得到校准参数，此方法简便而快速，但无法解决“ADC值-光功率”关系实际上非线性的问题，仍然具有相当的偏差；另一种准确的方式，乃是多点采样，然后得到多点拟合的“ADC值-光功率”函数曲线，最后采用多阶函数拟合的方法，该方法精确可靠，但不可避免地步骤复杂，硬件成本高。
发明内容
针对以上光功率校准常见方法不可调和准确性和硬件成本及校准时间的问题，本发明提出一种快速光功率校准方法和相应的快速光功率校准装置，其技术方案如下：
快速光功率校准方法，采用校准电路连接于激光器及其背光电流回路中，读取其激光器光功率值和对应状态下所述光电流的ADC值；它顺序包括以下步骤：
1)区间划分：将所述ADC值范围按经验划分为至少两个相邻的区间，按其从小到大的顺序分别为第一区间、第二区间，以此类推；
2)分段采样：自所述第一区间始，在所述每一个区间内通过两点所述ADC值及其对应的所述光功率值得到该区间成比例的“ADC-光功率”对应关系；
3)校准计算：将所述对应关系进行计算，得到所述每一个区间关于所述ADC值和所述光功率值的比例函数关系式；
其中，所述分段采样和校准计算步骤循环执行直至全部所述区间处理完毕。
作为本技术方案实施例的一些优选者，采用如下的方式实现：
一较佳实施例中，所述区间在所述ADC值范围内被分为三个。
一较佳实施例中，所述第一区间取其开集中的第一采样点和第二采样点并测量其对应的所述光功率值，得到对应的第一光功率值和第二光功率值；依据所述第一和第二光功率值即得到该区间的所述ADC值与光功率值的第一比例关系；再依据此第一比例关系求解出所述第一区间与第二区间ADC分界点对应的所述第三光功率值；第二区间其开集内任取一第四采样点并测量对应的第四光功率值，从而得到所述第二区间的第二比例关系，以此类推，除了所有区间之间的分界点以外，自所述第二区间始均可只采样一点。
作为本技术方案对应的装置，可以是如下的方案：
用于快速光功率校准的装置，它包括：
一驱动模块，可设定地驱动所述激光器工作；
一光电流回路，实时监控激光器光功率，并得到一对应光功率值的光电流值；
一电压采样回路，将所述光电流值转化为对应的一采样电压；
一A/D转换器，将所述采样电压转化为ADC值；以及
一数字处理单元，设定所述ADC值的区间，通过所述ADC值控制所述驱动模块，采集并处理所述ADC值。
此装置的一较佳实施例中，所述数字处理单元采用DSP处理器，并且该数字处理单元与所述A/D转换器之间采用并行数据线连接。
本技术方案带来的有益效果是：
1.整个系统第一区间采样两个点，以后每个区间仅需要采样一个点，即可得到折线型拟合的曲线，较之两点直线型的方式，本方案可以较准确地得到非线性的校准折线，而较之多阶函数拟合的方案，本方案十分简单，具有足够的精确度和快速的校准结果，具有很好的适用性。
2.按照经验参数将激光器光功率校准曲线从三段进行折现拟合，可以恰当地适合其三个线性度差异比较大的区间，从而在采样4个点的基础上经过快速计算即可得到校准曲线，其成本低，结构简单可靠，响应迅速。
附图说明
以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明方法的一实施例流程图；
图2是图1所示实施例校准参数确定的坐标图示；
图3是图1所示实施例的装置电路示意图。
具体实施方式
如图1，是本发明方法的实施例一流程图；图2是图1所示实施例校准参数确定的坐标图示；图3是图1所示实施例的装置电路示意图；结合此三图予以说明：
本方案的采用校准电路连接于激光器LD及其背光电流回路20中，光电流Irop从电压采样回路50得到一采样电压，其中R2是采样电阻，而R0和C0构成一滤波电路；采样电压再经过A/D转换器30转换为ADC值，最终进入运用DSP的数字处理单元40进行处理。数字处理单元40还将按照设定的ADC值通过驱动模块10驱动激光器LD；所以，通过数字处理单元40中利用设定的ADC值与最终测量得到的光功率值得到反映“光功率-ADC值”的关系对比；实际测量中，可以使用已经校准过的光功率计读取相应的光功率值。A/D转换器30与采用DSP的数字处理单元40通过8位并行数据线连接，具有很快的响应速度。
本装置所采用的方法包括了以下的步骤：
1)区间划分1：A/D转换器30具有256的总元素，因此ADC值处于0-255之间，在数字处理单元40将ADC值范围按经验划分为三个相邻的区间，从最小者开始为第一、第二和第三区间，分别是[0，X1][X1，X2]和[X2，255]，
2)分段采样2：自第一区间[0，X1]始，取其开集(0，X1)的两点Xa和Xb，然后再测量ADC为Xa和Xb时，其激光器功率所对应的值Ya和Yb，确定此一一对应关系；
3)校准计算3：根据线性方程Y＝K*Xa+B，得到此第一区间[0，X1]关于ADC值和光功率值的校准参数B0和K0；
以上第一区间[0，X1]的线性方程已经确定，系统会进入一个超限判断步骤4，此步骤4判断是否已经按顺序处理完所有区间，若否，按照顺序进入第二区间[X1，X2]的校准，重复以上2)和3)的内容，其步骤是：在开集(X1，X2)上取一个点Xc，根据第一区间[0，X1]的校准参数K 0和B0可以算出X1对应的功率值Y1，再由X1和Xc两点可以得到第二区间[X1，X2]的校准参数K1，B1，
同理，可以得到第三区间[X2，255]的校准参数K2，B2。直至区间范围检测已经超限，则停止采样和计算，进入参数输出步骤5，使所有的校准参数可以输出备用。
可见，整个系统第一区间采样两个点，以后每个区间仅需要采样一个点，即可得到折线型拟合的曲线，较之两点直线型的方式，本方案可以较准确地得到非线性的折线型校准曲线，而较之多阶函数拟合的方案，本方案十分简单，具有足够的精确度和快速的校准结果，具有很好的适用性。特别地，按照经验参数X1，X2的设置将激光器光功率校准曲线从三段进行折现拟合，可以恰当地适合其三个线性度差异比较大的区间，从而在采样4个点的基础上经过快速计算即可得到校准曲线，其成本低，结构简单可靠，响应迅速。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (5)
1.快速光功率校准方法，采用校准电路连接于激光器及其背光电流回路中，读取其激光器光功率值和对应状态下所述光电流的ADC值；其特征在于：它顺序包括以下步骤：
1)区间划分：将所述ADC值范围按经验划分为至少两个相邻的区间，按其从小到大的顺序分别为第一区间、第二区间，以此类推；
2)分段采样：自所述第一区间始，在所述每一个区间内通过两点所述ADC值及其对应的所述光功率值得到该区间成比例的“ADC-光功率”对应关系；
3)校准计算：将所述对应关系进行计算，得到所述每一个区间关于所述ADC值和所述光功率值的比例函数关系式；
其中，所述分段采样和校准计算步骤循环执行直至全部所述区间处理完毕。
2.根据权利要求1所述快速光功率校准方法，其特征在于：所述区间在所述ADC值范围内被分为三个。
3.根据权利要求1所述快速光功率校准方法，其特征在于：所述第一区间取其开集中的第一采样点和第二采样点并测量其对应的所述光功率值，得到对应的第一光功率值和第二光功率值；依据所述第一和第二光功率值即得到该区间的所述ADC值与光功率值的第一比例关系；再依据此第一比例关系求解出所述第一区间与第二区间ADC分界点对应的所述第三光功率值；第二区间其开集内任取一第四采样点并测量对应的第四光功率值，从而得到所述第二区间的第二比例关系，以此类推，除了所有区间之间的分界点以外，自所述第二区间始均可只采样一点。
4.用于快速光功率校准的装置，其特征在于：它包括：
一驱动模块，可设定地驱动所述激光器工作；
一光电流回路，实时监控激光器光功率，并得到一对应光功率值的光电流值；
一电压采样回路，将所述光电流值转化为对应的一采样电压；
一A/D转换器，将所述采样电压转化为ADC值；以及
一数字处理单元，设定所述ADC值的区间，通过所述ADC值控制所述驱动模块，采集并处理所述ADC值。
5.根据权利要求4所述用于快速光功率校准的装置，其特征在于：所述数字处理单元采用DSP处理器，并且该数字处理单元与所述A/D转换器之间采用并行数据线连接。
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