CN108802921A - 一种用于光开关自动耦合的调光方法和装置 - Google Patents

一种用于光开关自动耦合的调光方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光通信领域，涉及一种用于光开关自动耦合的调光方法和装置，其中方法包括：将微调架复位，使光纤插针与透镜端面贴平；切换至Port1，控制光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，将Port1光路插损调至合格范围以内；切换至Port2，控制光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，在保证Port1光路插损合格的同时将Port2光路插损调至合格范围以内。本发明根据光开关的光路特点和光路耦合特点，将光纤插针的运动规律进行量化并用于控制步进电机，带动光纤插针运动，实现光纤插针和透镜之间的自动对准调试，降低了耦合难度和人工成本，提高了调试效率、重复性、一致性及调试准确度，可实现规模化生产。

Description

一种用于光开关自动耦合的调光方法和装置
【技术领域】
本发明涉及光通信领域，具体涉及一种用于光开关自动耦合的调光方法和装置。
【背景技术】
近几年，以IP为主的Internet业务呈现爆炸性增长，这种增长趋势不仅改变了IP网络层与底层传输网络的关系，而且对整个网络的组网方式、节点设计、管理和控制提出了新的要求。在这种情况下，一种智能化网络体系结构——自动交换光网络(AutomaticSwitched Optical Networks，简写为ASON)成为当今系统研究的热点，它的核心节点由光交叉连接(Optical Cross-connect，简写为OXC)设备构成，通过OXC可实现动态波长选路和灵活有效地管理光网络，而光开关作为切换光路的功能器件，则是OXC中的关键部分。
目前，我国光无源器件生产90％以上是靠手工、半自动完成，在对光开关进行对准耦合时，通常利用微调架采取常规手动操作完成光纤插针和透镜之间的对准耦合，具体为：通过手动旋转微调架上X、Y、Z和THX轴微调手轮，进行反复调节确认，使光纤插针实现四个维度上的运动，从而通过改变光纤插针和透镜的相对位置来进行调光。但这种手动耦合的调试方法生产效率低、生产成本高、重复性差、一致性差、对准精度差、成品率低、难以规模化生产，而且旋转微调手轮的幅度依赖调试员工的经验，无法量化。因此，研究如何利用自动耦合系统替代手工耦合、进行高效和高精度耦合是光器件迈向规模化生产的重要课题。
鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明需要解决的技术问题是：
现有技术中，通常通过手动旋转微调手轮进行光开关的对准耦合，这种手动耦合方法生产效率低、生产成本高、重复性差、一致性差、对准精度差、成品率低、难以规模化生产，而且对人员操作熟练程度依赖度高。
本发明通过如下技术方案达到上述目的：
第一方面，本发明提供了一种用于光开关自动耦合的调光方法，包括：
将光开关的输出切换至Port1，采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内；
将光开关的输出切换至Port2，采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内；
其中，Port1、Port2分别为光开关的两个输出通道；X轴为位于所述光纤插针轴向上的直线运动轴，Y轴、Z轴均为位于所述光纤插针径向上的直线运动轴，且Y轴与Z轴互相垂直，THX轴为旋转轴。
优选的，所述采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内，具体包括：
控制所述光纤插针在X轴上运动以脱开透镜端面第一预设距离，脱开后控制光纤插针在YZ平面上按照回字进行粗找光，以便将Port1光路插损调至第一预设范围以内；
控制所述光纤插针在X轴上向靠近透镜端面的方向推进第二预设距离，推进后控制光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内；其中，所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离后达到X轴上的理论最佳耦合位置。
优选的，将所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离的过程分为N次迭代，每向前推进一次，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，直至完成N次迭代后，使所述光纤插针达到X轴上的理论最佳耦合位置；其中，N为自然数。
优选的，在所述光纤插针达到X轴上的理论最佳耦合位置后，所述方法还包括：控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后进行小范围的遍历搜索，使光纤插针到达Port1光路在X轴上的实际最佳耦合位置，具体为：
控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后的第三预设距离内以固定步进运动，每移动一个步进距离，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行一次精调光，并记录Port1光路插损；
在所述第三预设距离内遍历完成后，选择X轴上Port1光路插损最小时对应的位置，使所述光纤插针达到该位置。
优选的，所述采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内，具体包括：
采用试探法确定所述光纤插针在THX轴方向上的转角方向；
采用粗调法对Port2光路插损进行调节，具体为：根据转角角度与Port2光路插损值的拟合曲线确定需要转动的角度值，控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向转动相应角度值；
采用小步距微调法对Port2光路插损进行调节，具体为：控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向以固定步距转动，直至将Port2光路插损调至合格范围以内。
优选的在采用粗调法以及小步距微调法对Port2光路插损进行调节时，每控制所述光纤插针在THX轴上转动1次后，切换至Port1，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字和/或回字进行调光，以便修正偏心误差，将Port1光路插损调至最小。
优选的，在控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光后，如果无法同时将Port1和Port2光路插损调至合格范围内，则所述方法还包括：
根据Port1和Port2两路光束分别在X轴、Y轴及Z轴上的最佳耦合坐标位置，判断轴向和径向失配情况；
修正轴向失配和/或径向失配，将Port1和Port2光路插损同时调至合格范围内。
优选的，所述根据Port1和Port2光路分别在X轴、Y轴及Z轴上的最佳耦合坐标位置，判断轴向和径向失配情况，具体包括：
切换至Port1，将Port1光路插损调至最小，获取Port1光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X1、Y1及Z1；
切换至Port2，将Port2光路插损调至最小，获取Port2光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X2、Y2及Z2；
对同一轴上的两个坐标值进行比较以判断失配情况，如果X1≠X2，则Port1、Port2光路存在轴向失配；如果Y1≠Y2和/或Z1≠Z2，则Port1、Port2光路存在径向失配。
优选的，所述修正轴向失配和/或径向失配，将Port1和Port2光路插损同时调至合格范围内，具体为：
当存在轴向失配时，控制所述光纤插针在X轴方向上运动至坐标位置X3处，其中，
当存在径向失配时，控制所述光纤插针在Y轴方向上运动至坐标位置Y3处，其中，和/或，控制所述光纤插针在Z轴方向上运动至坐标位置Z3处，其中，
第二方面，本发明还提供了一种用于光开关自动耦合的调光装置，包括至少一个处理器、存储器以及两个光电探测器，所述两个光电探测器用于监控光开关Port1和Port2的实时光路插损并反馈给所述处理器进行处理，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于控制步进电机工作，进而带动光纤插针运动，完成上述第一方面所述的用于光开关自动耦合的调光方法。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种用于光开关自动耦合的调光方法及装置中，根据光开关的光路特点将光纤插针的运动规律进行量化，并形成指令用于控制步进电机，使步进电机按照一定的规律带动光纤插针实现X、Y、Z及THX轴4个维度的调节，最终实现光纤插针和透镜之间的自动对准调试，相比现有的手动调试，极大地降低了耦合难度和人工成本，提高了调试效率、重复性、一致性及调试准确度，可实现规模化生产；而且，充分考虑了光学元件加工、装配误差以及调试夹具的装配误差对调试带来的影响，极大的提高了耦合系统对于上述误差的容忍度，在保证调试精度的同时实现快速自动化调试。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种用于光开关自动耦合的调光方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种用于光开关的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的X轴、Y轴、Z轴、THX轴与光纤插针的位置关系示意图；
图4为本发明实施例提供的步骤20的具体实施流程图；
图5为本发明实施例提供的在X轴上遍历搜索实际最佳耦合位置的示意图；
图6为本发明实施例提供的步骤30的具体实施流程图；
图7为本发明实施例提供的THX轴转角角度与Port2光路插损关系示意图；
图8为本发明实施例提供的高斯光束耦合失配的原理示意图；
图9为本发明实施例提供的另一种用于光开关自动耦合的调光方法流程图；
图10为本发明实施例提供的步骤40的具体实施流程图；
图11为本发明实施例提供的一种用于光开关自动耦合的调光装置。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。
在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义，而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。
此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面就参考附图和实施例结合来详细说明本发明。
实施例1：
本发明实施例提供了一种用于光开关自动耦合的调光方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤10，采用步进电机将微调架复位，使光纤插针与透镜端面贴平。
在本发明实施例中，所用光开关为1×2机械式光开关，参考图2，其中左图为光开关的主视图，所述光开关包括光纤插针11、C-Lens透镜12以及开关盒壳体13，为避免反射光对通信的影响，所述光纤插针11的端面为斜8度端面，所述C-Lens透镜12用于对光束进行准直，所述开关盒壳体13内还设置有反射镜，光信号由左侧经所述光纤插针11进入，经所述C-Lens透镜12扩束后，在所述开关盒壳体13内的反射镜镜面上形成光斑。图2中右图为所述光纤插针11的左视截面图，所述光纤插针11设置一个输入通道Input和两个输出通道Port1、Port2，通过调节所述光纤插针与所述C-Lens透镜12的相对位置，可调节Port1和Port2的光路插损，在耦合过程中，需要将Port1和Port2两路的光路插损均调节至合格范围以内，在本发明实施例中，两路插损的合格范围均为0.5dB以下。
为了便于描述，此处引入X轴、Y轴、Z轴及THX轴，如2和图3所示，X轴为位于所述光纤插针11轴向上的直线运动轴；Y轴、Z轴均为位于所述光纤插针11径向上的直线运动轴，且Y轴与Z轴互相垂直，THX轴为旋转轴；所述光纤插针11沿THX轴运动时，可相对X轴偏转一定角度；所述光纤插针在X轴、Y轴和Z轴运动时可用于修正轴向和径向失配，在THX旋转轴运动时则用于修正角度失配。对应每个运动轴，分别设置有控制该轴方向运动的步进电机，通过配合步进电机，可实现所述光纤插针11在四个维度上的调节，最终实现自动耦合。在本发明实施例中，仍是在微调架上完成光开关的自动耦合，首先在步进电机的控制下将微调架复位，进而使所述光纤插针11的右端面与所述C-Lens透镜12的左端面贴平，以此作为初始位置。
步骤20，将光开关的输出切换至Port1，采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内。在该步骤中通过三个维度上的配合调节，可将Port1光路插损调至合格范围以内，优选的可将Port1光路插损调节至最小，理论上来讲，Port1和Port2光路插损可同时调节，而不会出现各轴失配的情况，也就是说，当通过步骤20将Port1光路插损调节至最小时，Port2光路插损也可达到最小。
步骤30，将光开关的输出切换至Port2，采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内。理论上来讲，可同时对Port1光路插损及Port2光路插损进行调节，但由于所述光纤插针11在装配到调试夹具的过程中，光纤插针11在THX轴上会有一定角度偏移，而角度偏移将直接决定Port1、Port2光路插损是否能同时调试到合格范围以内，因此，调节完Port1后，还需以Port2光路实时插损为依据，调整所述光纤插针11在THX轴上的角度，从而在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内，优选的将Port2光路插损调至最小。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，在执行完步骤20完成对Port1光路插损的调节后，由Port1切换至Port2进行调节之前，判断Port1光路插损是否已调至合格范围以内，如果在合格范围内，则继续切换至Port2进行调光；如果不在合格范围内，则终止自动耦合过程。更确切地举例说明，如果此时Port1光路插损可调节至0.5dB以下，则继续向下执行步骤30；如果无法调节至0.5dB以下，则说明所用光开关产品不合格，或者可能存在光路故障的问题，可直接终止自动耦合过程。
本发明提供的一种用于光开关自动耦合的调光方法中，根据光开关的光路特点将光纤插针的运动规律进行量化，并形成指令用于控制步进电机，使步进电机按照一定的规律带动光纤插针实现X、Y、Z及THX轴4个维度的调节，最终实现光纤插针和透镜之间的自动对准调试，相比现有的手动调试，极大地降低了耦合难度和人工成本，提高了调试效率、重复性、一致性及调试准确度，可实现规模化生产；而且，充分考虑了光学元件加工、装配误差以及调试夹具的装配误差对调试带来的影响，极大的提高了耦合系统对于上述误差的容忍度，在保证调试精度的同时实现快速自动化调试。
其中，如图4所示，步骤20具体又包括以下步骤：
步骤201，控制所述光纤插针在X轴上运动以脱开透镜端面第一预设距离，脱开后控制光纤插针在YZ平面上按照回字进行粗找光，以便将Port1光路插损调至第一预设范围以内。其中，所述第一预设距离可经多次试验确定，选取一容易找到光感的合适距离，此处以300μm为例进行说明：随着所述光纤插针11与所述C-Lens透镜12间距的增加，经所述C-Lens透镜12扩束后形成的光斑越大，也就越容易找到光感，因此，为了便于快速找到光感，使所述光纤插针11脱开所述C-Lens透镜300μm的距离；脱开后再使所述光纤插针11在YZ平面上进行回字粗调找光感，如此一来可迅速将Port1光路插损调至30dB以内。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，在完成回字粗找光后，判断此时Port1光路插损是否已经在第一预设范围以内，此处也就是判断是否小于30dB，如果Port1光路插损可调节至30dB以下，则继续向下执行步骤202，如果Port1光路插损无法调节至30dB以下，则说明所选用的光开关产品不合格，或可能存在光路故障的问题，直接终止自动耦合过程。
步骤202，控制所述光纤插针在X轴上向靠近透镜端面的方向推进第二预设距离，推进后控制光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内。其中，所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离后达到X轴上的理论最佳耦合位置，即理论上可使Port1光路插损最小的位置，所述理论最佳耦合位置是根据所述C-Lens透镜12的参数决定的，只要光开关选用的C-Lens型号确定则理论最佳耦合位置即确定，则相应地，所述第二预设距离也就确定，此处以200μm为例进行说明：将所述光纤插针11在X轴方向上向前推进200μm，则X轴上距离透镜端面100μm的位置即为Port1光路在X轴上的理论最佳耦合位置；然而，由于所述光纤插针11的斜8度端面，导致光路在X轴向上存在光路偏斜，而不能完全平行于X轴传播，因此，为了补偿光路偏斜带来的所述光纤插针11推进过程中偏离光斑中心的影响，在推进200μm后，控制所述光纤插针11在YZ平面上按照十字进行精调找对准，将所述光纤插针11位置补偿到光斑中心附近，以修正偏心误差。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，将所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离的过程分为N次迭代，每向前推进一次，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，直至完成N次迭代后，使所述光纤插针达到X轴上的理论最佳耦合位置；其中，N为自然数。比如，在推进200μm时分4次迭代，每次向前推进50μm，通过这种方式，在整个推进的过程中可在YZ平面上进行N次十字精调光，从而更好地补偿光路偏斜带来的影响。
推进后达到X轴方向上的理论最佳耦合位置，但由于所述光纤插针11和所述C-Lens透镜12原材料的加工精度误差以及原材料的粘接控制误差等，会使得实际最佳耦合位置与理论最佳耦合位置间可能存在一定误差，则结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，如图4，在所述步骤202之后，还包括以下步骤：
步骤203，控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后进行小范围的遍历搜索，使光纤插针到达Port1光路在X轴上的实际最佳耦合位置。具体实施方式为：控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后的第三预设距离内以固定步进运动，每移动一个步进距离，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行一次精调光，并记录Port1光路插损；在所述第三预设距离内遍历完成后，选择X轴上Port1光路插损最小时对应的位置，使所述光纤插针达到该位置。其中，所述第三预设距离可根据实际需要选择，第三预设距离取值越大，遍历的范围也就越广。此处以40μm为例，参考图5，点A表示Port1光路在X轴上的理论最佳耦合位置，在点A前后的40μm长度范围即为遍历的范围，每次可移动4μm，同样出于补偿光路偏斜带来的影响的考虑，每移动4μm后在YZ平面上按照十字进行一次精调光，移动10次后完成遍历，取其中Port1光路插损最小时对应的位置，该点即为Port1光路在X轴上的实际最佳耦合位置，可用点B表示。
如图6所示，步骤30具体又包括以下步骤：
步骤301，采用试探法确定所述光纤插针在THX轴方向上的转角方向。在进行调节时，Port2光路插损越小就越好，因此，调节过程中使Port2光路插损变小的转角方向就是正确的转角方向，可采用试探法确定，具体为：
采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上顺时针转动，并观察记录Port2光路插损变化；如果Port2光路插损有变小趋势，则确定转角方向为顺时针；如果Port2光路插损有变大趋势，则确定转角方向为逆时针；或，
采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上逆时针转动，并观察记录Port2光路插损变化；如果Port2光路插损有变小趋势，则确定转角方向为逆时针；如果Port2光路插损有变大趋势，则确定转角方向为顺时针。
步骤302，采用粗调法对Port2光路插损进行调节，具体为：根据转角角度与Port2光路插损值的拟合曲线确定需要转动的角度值，控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向转动相应角度值。在本发明实施例中，当Port2光路实时插损值大于1dB时，Port2光路插损随转角转动的变化趋势近似成高斯曲线分布，如图7，可利用预先测定的一系列转角角度与Port2光路插损值对应关系的经验值，根据当前Port2光路插损值进行线性拟合插值计算得到需要转动的角度值。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，当所述光纤插针11按照计算的角度值完成转动后，切换至port1，控制所述光纤插针11在YZ平面上按照十字和/或回字进行调光，将Port1光路插损调至最小。这是由于所述光纤插针11轴心与THX轴步进电机旋转中心可能会存在不同心的情况，在转角后可能会带来偏心误差，通过切换至port1将光路插损调至最小可有效消除偏心误差对插损的影响。通常地，回字粗调光用于较大范围内修正偏心误差，而十字精调光用于小范围内修正偏心误差，则当切换至Port1后可先对其光路插损进行判断，如果在第二预设范围内，则可直接按照十字进行精调光；如果不在第二预设范围内，则需要先按照回字进行粗调，再按照十字进行精调光，从而更好地修正偏心误差。
步骤303，采用小步距微调法对Port2光路插损进行调节，具体为：控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向以固定步距转动，直至将Port2光路插损调至合格范围以内。在本发明实施例中，当Port2光路实时插损小于1dB时，由于实际装配误差和原材料加工误差的影响，光路插损值与转角值间的关系与经验值间存在较大误差，不适合再继续利用拟合曲线确定转角值，所以采用小步距微调法，比如可设置每次转动0.1°，在不断转动的过程中寻找Port2光路插损最小值对应的THX转角位置，最终控制所述光纤插针11到达该位置。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，在采用小步距微调法调光的过程中，每当所述光纤插针11转动0.1°后，切换至port1，控制所述光纤插针11在YZ平面上按照十字和/或回字进行调光，将Port1光路插损调至最小，从而有效消除偏心误差对插损的影响。具体调节方式可参考步骤302中的相关介绍，此处不再赘述。
结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，执行步骤301确定完转角方向后，在执行步骤302或步骤303之前，先判断Port2光路插损是否在第二预设范围以内；如果在第二预设范围以内，则采用小步距微调法对Port2光路插损进行调节；如果不在第二预设范围以内，则先采用粗调法，直至将Port2光路插损调至第二预设范围以内后，再采用小步距微调法。更确切地举例说明，第二预设范围为1dB以下，如果此时Port2光路插损小于1dB，则向下执行步骤303，采用小步距微调法将Port2光路插损调至最小，并修正偏心误差；如果Port2光路插损大于1dB，则向下执行步骤302，采用粗调法对Port2光路插损进行调节，并在修正偏心误差后重新判断Port2光路插损，以此类推，直至判断Port2光路插损小于1dB后，再继续执行步骤303。
实施例2：
本上述实施例1的基础上，本发明实施例还提供了一种用于光开关自动耦合的调光方法，与实施例1的主要区别在于：增加了修正轴向失配和/或径向失配的步骤，适用于经步骤10-步骤30之后仍无法同时将Port1和Port2光路插损调至合格范围内的情况，通过增加该步骤，可进一步消除轴向和/或径向上的失配，提高调试准确度。
在尾纤为单模光纤的光无源器件中，光束可用高斯近似处理，器件的耦合损耗可用高斯光束之间的耦合效率进行分析，而两束高斯光束之间的耦合，一般存在三种失配模式：轴向X轴失配、径向Y、Z轴失配和角向THX轴失配，参考图8，若只存在轴向失配，则X0≠0，Z0＝0，θ＝0；若只存在Z轴上的径向失配，则Z0≠0，X0＝0，θ＝0；若只存在角向失配，则θ≠0，Z0＝0，X0＝0；在实施例1中，通过THX轴转角调试已经消除了角向失配，在port1光路插损调至最小的情况下如果仍无法将Port2光路插损调至合格范围内，说明Port1、Port2两路的最佳耦合位置间存在一定X轴向和/或Y、Z轴径向失配，需进行修正。
如图9所示，本发明实施例提供的调光方法具体包括以下步骤：
步骤10，采用步进电机将微调架复位，使光纤插针与透镜端面贴平；
步骤20，将光开关的输出切换至Port1，采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内；
步骤30，将光开关的输出切换至Port2，采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内；
其中，步骤10-步骤30的具体实施方法可参考实施例1中的相关介绍，此处不再赘述。执行完步骤30后，判断此时Port1和Port2光路插损是否同时落在合格范围内，如果是，则不存在轴向或径向失配，自动耦合结束，即实施例1中所述方法流程；如果否，则存在轴向和/或径向失配，继续向下执行步骤40。
步骤40，根据port1和port2两路光束分别在X轴、Y轴及Z轴上的最佳耦合坐标位置，判断轴向和径向失配情况；如图10，具体包括以下步骤：
步骤401，切换至port1，将port1光路插损调至最小，获取port1光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X1、Y1及Z1；该步骤主要是单独获得port1光路分别在三个轴上的最佳耦合坐标位置，其中，X轴上最佳耦合坐标位置X1的确定方法可参考实施例1中步骤20的相关介绍，相当于图5中点B的位置；而Y1及Z1的确定与X1的确定方法类似，此处不再赘述。
步骤402，切换至port2，将port2光路插损调至最小，获取port2光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X2、Y2及Z2；该步骤主要是单独获得port2光路分别在三个轴上的最佳耦合坐标位置，方法同步骤401，此处不再赘述。
步骤403，对同一轴上的两个坐标值进行比较以判断失配情况，如果X1≠X2，则port1、port2光路存在轴向失配；如果Y1≠Y2和/或Z1≠Z2，则port1、port2光路存在径向失配。理论上来讲，在同一个方向轴上，port1、port2光路的最佳耦合位置应该相同，如果坐标值不同，则说明存在失配。
步骤50，修正轴向失配和/或径向失配，将Port1和Port2光路插损同时调至合格范围内。根据上述判断结果，对存在失配的轴进行修正，具体为：
当存在轴向失配时，控制所述光纤插针在X轴方向上运动至坐标位置X3处，其中，
当存在径向失配时，控制所述光纤插针在Y轴方向上运动至坐标位置Y3处，其中，和/或，控制所述光纤插针在Z轴方向上运动至坐标位置Z3处，其中，
通过上述修正方法，可对存在失配的轴进行均衡匹配调试，均衡后的坐标位置位于Port1、Port2光路最佳耦合坐标位置之间的折中位置，可使Port1和Port2光路插损值同时落在合格范围内；如果此时仍无法同时将Port1和Port2光路插损调至合格范围内，则所述光开关产品可能不合格，或者可能存在光路故障，终止自动耦合过程。
实施例3：
在实施例1和实施例2提供的一种用于光开关自动耦合的调光方法的基础上，本发明还提供了一种运用上述方法对用于光开关自动耦合调光的装置，如图11所示，是本发明实施例的装置架构示意图。本实施例的用于光开关自动耦合的调光装置包括一个或多个处理器21以及存储器22。其中，图11中以一个处理器21为例。
所述处理器21和所述存储器22可以通过总线或者其他方式连接，图11中以通过总线连接为例。
所述装置还包括两个光电探测器，所述两个光电探测器用于监控光开关Port1和Port2的实时光路插损并反馈给所述处理器21进行处理。
所述存储器22作为一种用于光开关自动耦合的调光装置的非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块。所述处理器21通过分析所述光电探测器反馈的光路插损信息，运行存储在所述存储器22中的非易失性软件程序、指令以及模块，分别对四个轴的步进电机进行控制，使步进电机带动光纤插针运动，进而实现实施例1或实施例2的用于光开关自动耦合的调光方法。
所述存储器22可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，所述存储器22可选包括相对于所述处理器21远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至所述处理器21。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
所述程序指令/模块存储在所述存储器22中，当被所述一个或者多个处理器21执行时，执行上述实施例1和实施例2中的用于光开关自动耦合的调光方法，例如，执行以上描述的图1、图4、图6、图9和图10所示的各个步骤。
本领域普通技术人员可以理解实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，包括：
将光开关的输出切换至Port1，采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内；
将光开关的输出切换至Port2，采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内；
其中，Port1、Port2分别为光开关的两个输出通道；X轴为位于所述光纤插针轴向上的直线运动轴，Y轴、Z轴均为位于所述光纤插针径向上的直线运动轴，且Y轴与Z轴互相垂直，THX轴为旋转轴。
2.根据权利要求1所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，所述采用步进电机控制所述光纤插针在X轴、Y轴及Z轴方向上直线运动找光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内，具体包括：
控制所述光纤插针在X轴上运动以脱开透镜端面第一预设距离，脱开后控制光纤插针在YZ平面上按照回字进行粗找光，以便将Port1光路插损调至第一预设范围以内；
控制所述光纤插针在X轴上向靠近透镜端面的方向推进第二预设距离，推进后控制光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，以便将Port1光路插损调至合格范围以内；其中，所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离后达到X轴上的理论最佳耦合位置。
3.根据权利要求2所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，将所述光纤插针在X轴上推进第二预设距离的过程分为N次迭代，每向前推进一次，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行精调光，直至完成N次迭代后，使所述光纤插针达到X轴上的理论最佳耦合位置；其中，N为自然数。
4.根据权利要求2所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，在所述光纤插针达到X轴上的理论最佳耦合位置后，所述方法还包括：控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后进行小范围的遍历搜索，使光纤插针到达Port1光路在X轴上的实际最佳耦合位置，具体为：
控制所述光纤插针在X轴上理论最佳耦合位置前后的第三预设距离内以固定步进运动，每移动一个步进距离，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字进行一次精调光，并记录Port1光路插损；
在所述第三预设距离内遍历完成后，选择X轴上Port1光路插损最小时对应的位置，使所述光纤插针达到该位置。
5.根据权利要求1所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，所述采用步进电机控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光，以便在保证Port1光路插损合格的同时，将Port2光路插损调至合格范围以内，具体包括：
采用试探法确定所述光纤插针在THX轴方向上的转角方向；
采用粗调法对Port2光路插损进行调节，具体为：根据转角角度与Port2光路插损值的拟合曲线确定需要转动的角度值，控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向转动相应角度值；
采用小步距微调法对Port2光路插损进行调节，具体为：控制所述光纤插针在THX轴上按照转角方向以固定步距转动，直至将Port2光路插损调至合格范围以内。
6.根据权利要求5所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，在采用粗调法以及小步距微调法对Port2光路插损进行调节时，每控制所述光纤插针在THX轴上转动1次后，切换至Port1，控制所述光纤插针在YZ平面上按照十字和/或回字进行调光，以便修正偏心误差，将Port1光路插损调至最小。
7.根据权利要求1所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，在控制所述光纤插针在THX轴方向上旋转运动找光后，如果无法同时将Port1和Port2光路插损调至合格范围内，则所述方法还包括：
根据Port1和Port2两路光束分别在X轴、Y轴及Z轴上的最佳耦合坐标位置，判断轴向和径向失配情况；
修正轴向失配和/或径向失配，将Port1和Port2光路插损同时调至合格范围内。
8.根据权利要求7所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，所述根据Port1和Port2光路分别在X轴、Y轴及Z轴上的最佳耦合坐标位置，判断轴向和径向失配情况，具体包括：
切换至Port1，将Port1光路插损调至最小，获取Port1光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X1、Y1及Z1；
切换至Port2，将Port2光路插损调至最小，获取Port2光路在X轴上、Y轴上及Z轴上的最佳耦合坐标位置X2、Y2及Z2；
对同一轴上的两个坐标值进行比较以判断失配情况，如果X1≠X2，则Port1、Port2光路存在轴向失配；如果Y1≠Y2和/或Z1≠Z2，则Port1、Port2光路存在径向失配。
9.根据权利要求7所述的用于光开关自动耦合的调光方法，其特征在于，所述修正轴向失配和/或径向失配，将Port1和Port2光路插损同时调至合格范围内，具体为：
当存在轴向失配时，控制所述光纤插针在X轴方向上运动至坐标位置X3处，其中，
当存在径向失配时，控制所述光纤插针在Y轴方向上运动至坐标位置Y3处，其中，和/或，控制所述光纤插针在Z轴方向上运动至坐标位置Z3处，其中，
10.一种用于光开关自动耦合的调光装置，其特征在于，包括至少一个处理器、存储器以及两个光电探测器，所述两个光电探测器用于监控光开关Port1和Port2的实时光路插损并反馈给所述处理器进行处理，所述至少一个处理器和存储器之间通过数据总线连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令在被所述处理器执行后，用于控制步进电机工作，进而带动光纤插针运动，完成权利要求1-9任一所述的用于光开关自动耦合的调光方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112859360A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 深圳市鍂鑫科技有限公司 基于准直器耦合系统的调试方法
CN115236801A (zh) * 2022-09-08 2022-10-25 成都光创联科技有限公司 一种光器件耦合控制方法
CN115356812A (zh) * 2022-09-02 2022-11-18 北醒（北京）光子科技有限公司 光路耦合方法和设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926594A (en) * 1994-08-31 1999-07-20 Litton Systems, Inc. System and method for aligning and attaching optical fibers to optical waveguides, and products obtained thereby
JP2013029758A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd コア位置特定方法及び調芯装置
CN105372760A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926594A (en) * 1994-08-31 1999-07-20 Litton Systems, Inc. System and method for aligning and attaching optical fibers to optical waveguides, and products obtained thereby
JP2013029758A (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd コア位置特定方法及び調芯装置
CN105372760A (zh) * 2015-11-19 2016-03-02 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于继电器的光开关器件自动耦合及紫外固化系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112859360A (zh) * 2021-01-15 2021-05-28 深圳市鍂鑫科技有限公司 基于准直器耦合系统的调试方法
CN115356812A (zh) * 2022-09-02 2022-11-18 北醒（北京）光子科技有限公司 光路耦合方法和设备
CN115236801A (zh) * 2022-09-08 2022-10-25 成都光创联科技有限公司 一种光器件耦合控制方法
CN115236801B (zh) * 2022-09-08 2022-12-27 成都光创联科技有限公司 一种光器件耦合控制方法

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