CN109428650A - 一种光功率检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例中提供一种光功率检测系统及方法，微处理器控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出，可以准确分析出传输光纤中包含的所有波长，并且计算出所有波长的信号光功率，方便操作，同时，增加自我保护功率门限值的判断，可以提高系统的自我保护性能，延长设备的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种光功率检测系统及方法。
背景技术
随着信息时代宽带高速业务的不断发展，不但要求光传输系统向更大容量、更长距离发展，而且，要求其交互便捷。因此，在光传输系统中引入了复用技术。DWDM技术是在波长1550nm窗口附近，在EDFA能提供增益的波长范围内，选用密集的但相互又有一定波长间隔的多路光载波，这些光载波各自受不同数字信号的调制，复合在一根光纤上传输，提高了每根光纤的传输容量。
DWDM技术一般是在发送端经复用器(亦称合波器，Multiplexer)将不同波长的信号汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或称去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
其中有一种光接收机叫做相干接收机，是在接收端使用一个本振光源对接收信号进行相干解调，这是一种新型的光纤通信系统，因其灵敏度高、选择性好的特点被广泛采用。
光功率检测系统目前的现状一般是使用分光器和光电二极管进行光功率检测，这得出的是光纤系统中各波长光功率之和，分离检测各波长功率的方法是采用滤波片、探测器等方法，这种结构的特点是1、检测系统庞大，与光纤中传输的波长数量有关；2、检测系统不够智能，需要外部进行光探测器，因此不能更人性化的满足使用需要。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种光功率检测系统及方法，控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出，可以准确分析出传输光纤中包含的所有波长，并且计算出所有波长的信号光功率。
一种光功率检测系统，所述系统包括：
前置总入光检测模块，用于对入光信号中各波长总的功率计算；
功率衰减模块，用于对所述入光信号进行功率衰减；
可调谐激光器，用于向信号接收单元提供相干解调的本振光；
所述信号接收单元，用于接收所述功率衰减模块输出的信号光并与所述本振光进行相干解调；
微处理器，用于控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出。
一种光功率检测方法，预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系、功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系以及信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，所述方法包括：
前置总入光检测模块获取入光信号总功率电压信号，并根据第一关系确定所述入光信号的总入光功率；
所述微处理器获取功率衰减模块的控制电压并根据第二关系确定衰减量，将衰减后的信号光输出至信号接收单元；
所述微处理器获取所述信号接收单元信号光功率电压，根据第三关系确定所述信号光的功率值，将所述衰减量和所述功率值的和值作为信号光的总功率进行输出。
本发明实施例中提供一种光功率检测系统及方法，微处理器控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出，可以准确分析出传输光纤中包含的所有波长，并且计算出所有波长的信号光功率，方便操作，同时，增加自我保护功率门限值的判断，可以提高系统的自我保护性能，延长设备的使用寿命。
附图说明
图1为一个实施例中光功率检测系统的结构框图；
图2为一个实施例中光功率检测系统的工作流程图；
图3为一个实施例中光功率检测系统的工作流程图；
图4为一个实施例中光功率检测方法的数据分布示意图；
图5为一个实施例中光功率检测方法的数据分布示意图；
图6为一个实施例中光功率检测方法的数据分布示意图。
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。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
结合图1所示，本发明提供一种光功率检测系统，所述系统包括：
前置总入光检测模块101，用于对入光信号中各波长总的功率计算；
功率衰减模块102，用于对所述入光信号进行功率衰减；
可调谐激光器103，用于向信号接收单元104提供相干解调的本振光；
所述信号接收单元104，用于接收所述功率衰减模块输出的信号光并与所述本振光进行相干解调；
微处理器105，用于控制所述可调谐激光器103的本振光出光，并根据所述功率衰减模块102的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元104的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出。
在系统使用之前，对各个模块进行定标，确定标准数据作为后续使用，具体如下：
S01：前置总入光功率检测模块定标，找到该模块工作电压信号与入光功率的关系，得到公式F1(V)；
S02：功率衰减模块定标，找到衰减量与控制电压的关系，得到公式F2(V)；
S03：信号接收单元定标，找到信号光功率和接收电压的关系得到公式F3(V)；
结合图2和图3所示，完成模块的定标工作后，启动本系统，微处理器自动上报总的入光功率及各波长信号光功率，执行步骤如下：
S11：微处理器每设置一次可调谐激光器的波长，执行S12至S16，遍历可调谐激光器的全范围波长；
S12：获取入光总功率电压信号，带入到F1(V)得到总的入光功率并上报；
S13：系统自动判断是否超过自我防护功率门限，若超过需要额外执行S17；
S14：获取功率衰减模块的控制电压，通过F2(V)计算衰减量P1；
S15：获取接收单元信号光功率电压，通过F3(V)计算信号光功率P2；
S16：衰减量P1和信号光功率P2之和得到实际信号光功率并上报。
S17：若超过则设置功率衰减模块为最大衰减及强光保护标志。
其中对于F1(V)、F2(V)及F3(V)在下文中进行具体介绍。
为了提高系统的安全防护性能，所述微处理器还用于在所述各波长总的功率超过预设自我保护功率门限值时设置所述功率衰减模块至最大衰减并设置强光保护标志，针对功率过载时候进行自我保护，延长设备的使用寿命。
为了方便对数据的展示，光功率检测系统还包括显示模块106，所述显示模块106与所述微处理器105电连接，微处理器105处理得到的入光信号的光功率数据可以通过显示模块106进行显示，对于显示模块可以采用液晶显示屏或led显示屏，对此不做限定。
本发明实施例中提供一种光功率检测系统，微处理器控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出，可以准确分析出传输光纤中包含的所有波长，并且计算出所有波长的信号光功率。
对应地，下面对本发明实施例中提供的一种光功率检测方法进行介绍，在进行检测之前，需要预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系、功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系以及信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，所述方法包括：
S20、前置总入光检测模块获取入光信号总功率电压信号，并根据第一关系确定所述入光信号的总入光功率；
S21、所述微处理器获取功率衰减模块的控制电压并根据第二关系确定衰减量，将衰减后的信号光输出至信号接收单元；
S22、所述微处理器获取所述信号接收单元信号光功率电压，根据第三关系确定所述信号光的功率值，将所述衰减量和所述功率值的和值作为信号光的总功率进行输出。
可选地，所述微处理器获取功率衰减模块的控制电压并根据第二关系确定衰减量，将衰减后的信号光输出至信号接收单元之前，所述方法还包括：
所述微处理器判断所述总入光功率是否超过预设自我保护功率门限值；
若超过则所述微处理器调整功率衰减模块至最大衰减，并设置强光保护标志。
对于预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系、功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系以及信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，进行具体介绍。
结合图4所示，所述预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系，包括：
将外部可调谐激光器作为前置总入光检测模块的定标光源；
调整定标光源为0dBM，稳定1分钟，读取采集到的第一功率检测电压；
调整定标光源为-6dBM，稳定1分钟，读取采集到的第二功率检测电压；
调整定标光源为-12dBM，稳定1分钟，读取采集到的第三功率检测电压；
| 已知入光功率/dBM | 功率检测电压/V |
| -12 | 1.34635 |
| -6 | 1.64523 |
| 0 | 1.94853 |
表1
如表1所示，根据三组数据，求出第一关系的拟合函数F1(V)，F1(V)＝19.92724*V-38.814234。
结合图5所示，所述预先建立功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系，包括：
将可调谐激光器作为功率衰减模块的定标光源，将功率设置为0dBM；
调整功率衰减模块控制电压为0V，稳定5S，测量功率衰减模块的输出光功率，计算出功率衰减模块衰减的光功率；
将控制电压增加0.4V，稳定5S，测量功率衰减模块的输出光功率，计算出功率衰减模块衰减的光功率。
逐次增加0.4V控制电压直到功率衰减模块控制电压增加至4V，共得到11组数据；
表2
结合表2所示，对所述11组数据，分十段做分段拟合，得到第二关系的分段拟合函数F2(V)，
结合图6所示，所述预先建立信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，包括：
将外部可调谐激光器作为功率衰减模块光标准光功率电压定标光源；
调整标准光功率电压定标光源的波长和可调谐激光器的本振光波长相同，功率为-8dBM，停止功率衰减模块的环路自动控制，将功率衰减模块的控制电压设为最小衰减时的电压，稳定1分钟，采集到四路标准光功率电压；
对四路标准光功率电压的数据进行平均值计算得到第一平均电压，作为功率衰减模块的标准光功率电压；
关闭功率衰减模块的衰减，将入光信号无损输送到信号接收单元；
将外部可调谐激光器作为信号接收单元定标光源，调整信号接收单元定标光源的波长调整为信号接收单元的本振光波长相同，功率为0dBM，稳定1分钟，读取信号接收单元四路光功率电压，进行平均值计算得到第二平均电压；
调整信号接收单元定标光源功率减小1dBM，稳定一分钟，读取信号接收单元四路光功率电压，进行平均值计算得到第三平均电压；
以信号接收单元定标光源功率每次减小1dBM直至-20dBM，共得到21组数据；
对每组数据，计算出四路光功率电压平均值，得到21组信号接收单元定标光源功率和平均光功率电压的数据；
表3
结合表3所示，用最小二乘法求出所述21组数据的拟合函数F3(V)，将拟合函数F3(V)作为第三关系，
F3(V)＝-0.1625V3+0.7165V2-4.8851V+1.8595。
本发明实施例中，根据上述的监测数据，执行本光功率检测方法自动进行信号光的检测及上报。
通过采集的功率衰减模块衰减电压值，结合公式F2(V)，得到衰减量P1；
通过采集的四路光功率电压值并计算平均值，结合公式F3(V)，得到信号接收单元的光功率P2；衰减量P1和光功率P2得到监测各波长信号光功率；
表格中由功率监测电压值结合到公式F1(V)，得到总光功率检测值。
单波：
表4
多波：
表5
以上表4和表5的数据为实验所得，为了更好解释本发明的技术方案，并不能理解对为技术方案的限定。
本发明实施例中提供一种光功率检测系统及方法，微处理器控制所述可调谐激光器的本振光出光控制，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出，可以准确分析出传输光纤中包含的所有波长，并且计算出所有波长的信号光功率，方便操作，同时，增加自我保护功率门限值的判断，可以提高系统的自我保护性能，延长设备的使用寿命。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种光功率检测系统，其特征在于，所述系统包括：
前置总入光检测模块，用于对入光信号中各波长总的功率计算；
功率衰减模块，用于对所述入光信号进行功率衰减；
可调谐激光器，用于向信号接收单元提供相干解调的本振光；
所述信号接收单元，用于接收所述功率衰减模块输出的信号光并与所述本振光并进行相干解调；
微处理器，用于控制所述可调谐激光器的本振光出光，并根据所述功率衰减模块的控制电压确定衰减量，以及根据所述信号接收单元的信号光光功率电压确定信号光功率，将所述衰减量和所述信号光功率之和作为所述入光信号的光功率输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微处理器还用于在所述各波长总的功率超过预设自我保护功率门限值时设置所述功率衰减模块至最大衰减并设置强光保护标志。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块与所述微处理器电连接。
4.一种光功率检测方法，其特征在于，预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系、功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系以及信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，所述方法包括：
前置总入光检测模块获取入光信号总功率电压信号，并根据第一关系确定所述入光信号的总入光功率；
微处理器获取功率衰减模块的控制电压并根据第二关系确定衰减量，将衰减后的信号光输出至信号接收单元；
所述微处理器获取所述信号接收单元信号光功率电压，根据第三关系确定所述信号光的功率值，将所述衰减量和所述功率值的和值作为信号光的总功率进行输出。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述微处理器获取功率衰减模块的控制电压并根据第二关系确定衰减量，将衰减后的信号光输出至信号接收单元之前，所述方法还包括：
所述微处理器判断所述总入光功率是否超过预设自我保护功率门限值；
若超过则所述微处理器调整功率衰减模块至最大衰减，并设置强光保护标志。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先建立前置总入光检测模块输出电压信号和入光功率的第一关系，包括：
将外部可调谐激光器作为前置总入光检测模块的定标光源；
调整定标光源为0dBM，稳定1分钟，读取采集到的第一功率检测电压；
调整定标光源为-6dBM，稳定1分钟，读取采集到的第二功率检测电压；
调整定标光源为-12dBM，稳定1分钟，读取采集到的第三功率检测电压；
根据三组数据，求出第一关系的拟合函数F1(V)。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先建立功率衰减模块的光功率的衰减率与控制电压的第二关系，包括：
将可调谐激光器作为功率衰减模块的定标光源，将功率设置为0dBM；
调整功率衰减模块控制电压为0V，稳定5S，测量功率衰减模块的输出光功率，计算出功率衰减模块衰减的光功率；
将控制电压增加0.4V，稳定5S，测量功率衰减模块的输出光功率，计算出功率衰减模块衰减的光功率。
逐次增加0.4V控制电压直到功率衰减模块控制电压增加至4V，共得到11组数据；
对所述11组数据，分十段做分段拟合，得到第二关系的分段拟合函数F2(V)。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预先建立信号接收单元信号光功率与光功率电压的第三关系，包括：
将外部可调谐激光器作为功率衰减模块光标准光功率电压定标光源；
调整标准光功率电压定标光源的波长和可调谐激光器的本振光波长相同，功率为-8dBM，停止功率衰减模块的环路自动控制，将功率衰减模块的控制电压设为最小衰减时的电压，稳定1分钟，采集到四路标准光功率电压；
对四路标准光功率电压的数据进行平均值计算得到第一平均电压，作为功率衰减模块的标准光功率电压；
关闭功率衰减模块的衰减，将入光信号无损输送到信号接收单元；
将外部可调谐激光器作为信号接收单元定标光源，调整信号接收单元定标光源的波长调整为信号接收单元的本振光波长相同，功率为0dBM，稳定1分钟，读取信号接收单元四路光功率电压，进行平均值计算得到第二平均电压；
调整信号接收单元定标光源功率减小1dBM，稳定一分钟，读取信号接收单元四路光功率电压，进行平均值计算得到第三平均电压；
以信号接收单元定标光源功率每次减小1dBM直至-20dBM，共得到21组数据；
对每组数据，计算出四路光功率电压平均值，得到21组信号接收单元定标光源功率和平均光功率电压的数据；
用最小二乘法求出所述21组数据的拟合函数F3(V)，将拟合函数F3(V)作为第三关系。
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