CN111092652A - 一种光器件的性能检测系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光通信技术领域，具体为涉及一种光器件的性能检测系统及测试方法。其特征在于：包括了光模块1、一入多出的光开关2、多入一出的光开关3、功率探测模块4、微控单元MCU5、串口6、模拟电压采集电路7、PC上位机8、光模块控制电路9、一入多出逻辑门控制电路10、多入一出逻辑门控制电路11。本发明通过集成了光源功能，光功率计功能以及光路切换功能，使其可以通过上位机直接控制与读取光源，光功率，光通道，因而待测器件只需要连接一次，提升了效率并降低了测试误差，能一次性的测量出光器件的插入损耗、波长一致性以及通道相关损耗，缩短测试时间。

Description

一种光器件的性能检测系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，具体为涉及一种光器件的性能检测系统及测试方法。

背景技术

伴随着科技的飞速进步，光通信成为了主流的通信方式，光连接器、光耦合器、光复用器、光开关等各种光器已经成为此领域中必不可少的部分。然而每个光器件之间，同一个光器件不同通道之间，都存在差异性，所以通道的插入损耗和通道一致性的指标已经成为每个光器件的重要指标。为增加光通信的可靠性和准确度，在光器件的出厂时，须进行性能测试。若为单通道器件，需进行插入损耗测试；若为多通道器件，需进行通道一致性测试。而由于光器件所工作的波长的多样性、检测过程的繁杂性，导致检测过程中精度和效率低下。

常规光器件性能测试过程一般需用到多波长光源和功率计，首先用光源接入光功率计，测出基准光功率，然后用光源接光器件的一个输入端，功率计接光器件一个的输出端，测一组数据与基准光功率比较，然后再拔掉光器件的输入和输出，接上另外一个通道，继续测量。如果有波长一致性指标，还需要调节光源的波长并重复上述过程。

针对现在的测量方法，目前存在的缺陷有：(1)需要多次拔插，容易造成光功率计和光源的探测传感器变脏，造成测量一致性低；(2)测量时间较长，人工成本较高；(3) 若待测器件为多通道器件，其通道一致性和波长一致性指标将会耗费更多的时间和人工。

发明内容

本发明为了能够很好地克服现有技术中，测量过程繁琐、测量数据可靠性较低的问题，提出了一种新型的光器件的性能检测系统及测试方法，其具体方法为；

一种光器件的性能检测系统，其特征在于：包括了光模块1、一入多出的光开关2、多入一出的光开关3、功率探测模块4、微控单元MCU5、串口6、模拟电压采集电路7、PC上位机8、光模块控制电路9、一入多出逻辑门控制电路10、多入一出逻辑门控制电路11；所述光模块1的光源输出端与所述一入多出的光开关2的输入端熔接，所述一入多出光开关2的输出端与待测器件12的输入端相连，所述待测器件12的输出端与所述多入一出的光开关3相连，所述多入一出的光开关3的输出端与所述功率探测模块4熔接，所述微控单元MCU5的一路通过所述光模块控制电路 9控制所述光模块1，所述微控单元MCU5的另一路通过所述一入多出逻辑门控制电路10控制所述一入多出光开关2，所述微控单元MCU5的另一路通过所述多入一出逻辑门控制电路11控制所述多入一出光开关3，所述微控单元MCU5的另一路通过所述模拟电压采集电路7采集并记录所述功率探测模块4探测到的光功率值，所述微控单元MCU5的另一路通过所述串口6与所述PC上位机8连接。

一种基于所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：包括了

第一步：

将所述待测器件12所有的输入光纤连接器插入所述一入多出的光开关2的输出端口，再将所述待测器件12所有的输出光纤连接器插入多入一出的光开关3的输入接口；

第二步：

通过所述PC上位机8控制打开光源，并通过所述PC上位机8上的界面切换光路为所述光模块1连接至所述一入多出的光开关2的A通道连接至所述多入一出的光开关3 的A通道连接至所述功率探测模块4；

第三步：

所述PC上位机8通过所述串口6往所述微控单元MCU5下发指令；

第四步：

所述微控单元MCU5通过所述光模块控制电路9，控制打开所述光模块1，并输出指定波长和功率的光；

第五步：

所述微控单元MCU5通过所述一入多出逻辑门控制电路10控制所述一入多出光开关 2，切换到A通道；

第六步：

所述微控单元MCU5通过多入所述多入一出逻辑门控制电路11控制所述多入一出光开关3，切换到A通道；

第七步：

所述微控单元MCU5通过所述模拟电压采集电路7采集并记录所述功率探测模块4测得的光功率值；

第八步：

所述微控单元MCU5通过所述串口6将数据上传给所述PC上位机8显示；

第九步：

通过操作所述PC上位机8改变光路通道为B通道，并循环以上步骤得出所述待测器件12的功率值，再使用公式

P_1IL＝P_{in_A_A}-P_{in_B_B}

P_{MAX_nIL}为插损值，P_{in_A_A}为A通道的功率值，P_{in_B_B}B通道的功率值；

从而得出待测部件的插损值。

进一步的所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：当待测器件12 为多通道时，通过操作所述PC上位机8改变光路通道，依次对通道进行选择切换，并循环步骤，多次测量，记录数据，再使用公式

P_{MAX_IL}＝P_{in_max}(C1)-P_{in_min}(C2)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_max}(C1)为所有波长中通道功率的最大值，P_{in_min}(C2)为所有波长中通道功率的最小值；

得出所述待测器件12的插损值与通道一致性。

进一步的所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：通过操作所述 PC上位机8改变切换不同的波长，并循环步骤，依次对波长进行选择切换，记录数据，并通过公式：

P_{MAX_IL}＝P_{in_}(C1)-P_{in_}(C2)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_}(C1)为C1波长时的通道功率，P_{in_}(C2)为C2波长时的通道功率；

得出所述待测器件12的波长一致性。

进一步的所述的一种光器件的性能检测系统的测试波长一致性的方法，其特征在于：包括了

第一步：

将所述待测器件12的所有的输入光纤连接器插入所述一入多出的光开关2的输出端口，再将所述待测器件12所有的输出光纤连接器插入多入一出的光开关3的输入接口；

第二步：

通过所述PC上位机8控制打开光源，并通过所述PC上位机8上的界面切换光路为所述光模块1连接至所述一入多出的光开关2的A通道连接至所述多入一出的光开关3 的A通道连接至所述功率探测模块4；

第三步：

所述PC上位机8通过所述串口6往所述微控单元MCU5下发指令；

第四步：

所述微控单元MCU5通过所述光模块控制电路9，控制打开所述光模块1，并输出指定波长和功率的光；

第五步：

所述微控单元MCU5通过所述一入多出逻辑门控制电路10控制所述一入多出光开关 2，切换到A通道；

第六步：

所述微控单元MCU5通过多入所述多入一出逻辑门控制电路11控制所述多入一出光开关3，切换到A通道；

第七步：

所述微控单元MCU5通过所述模拟电压采集电路7采集并记录所述功率探测模块4测得的光功率值；

第八步：

所述微控单元MCU5通过所述串口6将数据上传给所述PC上位机8显示；

第九步：

通过操作所述PC上位机8改变光路波长，并循环以上步骤得出各波长时的功率值插损值，记录数据，再使用公式

P_{MAX_IL}＝P_{in_}(Cmax)-P_{in_}(Cmin)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_}(C1)为所有波长中通道功率的最大值，P_{in_}(C2)为所有波长中通道功率的最小值；

得出所述待测器件12的波长一致性。

本发明的有益效果在于，本发明所述的一种光器件的性能检测系统及测试方法，其所有待测光器件一次便可全部接入系统，测试人员通过使用上位机逐步进行波长切换，通道选择和数据读取记录，使得整个测试过程只需要60s便可完成。大大的简化了测试的过程降低人工成本，减少插拔次数可以有效提高数据的可靠性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为；一种光器件的结构示意图

图2为；一种光器件测试过程的流程图

附图标记说明：

1、光模块；2、一入多出的光开关；3、多入一出的光开关；4、功率探测模块；5、微控单元MCU；6、串口；7、模拟电压采集电路；8、PC上位机；9、光模块控制电路； 10、一入多出逻辑门控制电路；11、多入一出逻辑门控制电路；12、待测器件。

具体实施方式

本发明提出的一种新型的光器件的性能检测系统及测试方法，由光模块1、一入多出的光开关2、多入一出的光开关3、功率探测模块4、微控单元MCU5、串口6、模拟电压采集电路7、PC上位机8、光模块控制电路99、一入多出逻辑门控制电路10、多入一出逻辑门控制电路11、待测器件12组成。

本发明结构如图1所示，光模块1的光源输出与一入多出的光开关2的输入端熔接，待测器件12的输入端与一入多出光开关2的输出相连，再将待测器件12的输出与多入一出的光开关3相连，多入一出的光开关3的输出端与功率探测模块4熔接。微控单元MCU5 的一路通过光模块控制电路9，控制打开光模块1，并输出指定波长和功率的光。微控单元MCU5的另一路通过一入多出逻辑门控制电路10控制一入多出光开关2，切换到A通道。微控单元MCU5的另一路通过多入一出逻辑门控制电路11控制多入一出光开关3，切换到A通道。微控单元MCU5的另一路通过模拟电压采集电路7采集并记录功率探测模块4探测到的光功率值。微控单元MCU5的另一路通过串口6将数据上传给PC上位机 8显示，同时PC上位机8也可以通过串口6往微控单元MCU5下发指令。

光模块1采用高精度波长和功率可调的光模块(Tunable Laser)采用了Inp芯片，并集成了可调制的光栅Y分支(MG-Y)激光器和半导体放大器(SOA)。MG-Y激光器是一种可电子调谐的器件，能够发出C波段中的任何波长的光；SOA的作用是将激光器发出的光进行放大，并能够灵活的控制输出功率；Inp芯片主要用来控制以及信息采集传输。

一入多出的光开关2、多入一出的光开关3，是一种具有可通过外部控制来实现光传输通道切换的光学器件。本发明采用的是微电子(MEMS)型的光开关，可通过PC上位机8控制微型电磁铁和压电器件改变内部微型反射镜的转动，从而来实现光传输通道的切换。

功率探测模块4采用高精度的功率探测模块，其是以三元系材料InxGa1-xAs为核心的光电探测器，该器件是一种是将光电探测器检测到光功率转换为光电流的光电器件。

本系统的测量方法流程为：

第一步：

将待测器件12的所有输入的光纤连接器插入一入多出的光开关2的的输出端口，再将所有待测器件12的所有的输出光纤连接器插入多入一出的光开关3的输入接口；

第二步：

通过PC上位机8控制打开光源，并通过PC上位机8上的界面切换光路为【光源】→【一入多出的光开关2的A通道】→【多入一出的光开关3的A通道】→【探测器】；

第三步：

PC上位机8通过串口6往微控单元MCU5下发指令；

第四步：

微控单元MCU5通过光模块控制电路9，控制打开光模块1，并输出指定波长和功率的光；

第五步：

微控单元MCU5通过一入多出逻辑门控制电路10控制一入多出光开关2，切换到A通道；

第六步：

微控单元MCU5通过多入一出逻辑门控制电路11控制多入一出光开关3，切换到A通道；

第七步：

微控单元MCU5通过模拟电压采集电路7采集并记录光功率值；

第八步：

微控单元MCU5通过串口6将数据上传给PC上位机8显示；

第九步：

通过操作PC上位机8改变光路通道，并循环以上步骤得出待测器件12的功率值，从而得出待测部件的衰减率。

第十步

若待测器件12为多通道，通过操作PC上位机8改变光路通道，并循环步骤，一次对通道进行选择切换，记录数据，并得出待测器件12的通道一致性。

本系统其测量计算流程为：

当光路为【光源】→【一入多出的光开关2_A通道】→【多入一出的光开关3_A通道】→【探测器】，记录此时的读取的光功率值为P_{in_A_A}为直通基准；

当光路为【光源】→【一入多出的光开关2_B通道】→【待测光器件】→【多入一出的光开关3_B通道】时，记录测试的读取的光功率数据P_{in_B_B}为B到B通道功率；

从待测器件与一入多出的光开关2_B通道连接的光路的端口到待测器件与多入一出的光开关3_B通道连接的光路的出的插入损耗(IL)为P_1IL＝P_{in_A_A}-P_{in_B_B}

其中P_{in_A_A}为直通基准，P_{in_B_B}为B到B通道功率，P_1IL为待测器件实际插损；

改变输出光波长，多次重复测量，记录单通道的不同波长的插入损耗P_IL[n]，对数据进行最大差值计算P_{MAX_IL}，该值即为波长一致性的测量参数值；计算公式为：

P_{MAX_IL}＝P_{in_}(Cmax)-P_{in_}(Cmin)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_}(C1)为所有波长中通道功率的最大值，P_{in_}(C2)为所有波长中通道功率的最小值；

多通道的光器件，改变光开关的光路通道，多次重复测量，记录不同通道的插入损耗 P_nIL[n]，对数据进行最大差值计算P_{MAX_nIL}，该值即为通道一致性的测量参数值。计算公式为：

P_{MAX_IL}＝P_{in_max}-P_{in_min}

P_{MAX_nIL}为差值，P_{in_max}为各通道的插入损耗值中的最大值，P_{in_min}各通道的插入损耗值中的最小值；

下面通过具体实施例进一步的说明本发明。

本实施例中，我们将一个1入3出的分束器作为待测原件，对其进行波长一致性，通道插损以及通道一致性进行测量。光模块1采用的是OCARO公司生产的可调谐激光器。一入多出的光开关2及一出光开关3均采用JDSU生产的MEMS型光开关，功率探测模块采用的是北京敏光的InGAs型光电探测器。

将所有部件按图1所示的结构安装好后，将1入3出的分束器的入端接入一入多出光开关2的B端口；再将1入3出的分束器的输出端接入多入一出光开关3的B，C，D端口。

在通过PC上位机8中的程序选择A-A通道、B-B通道、B-C通道、B-D通道，波长选择C34、C46、C16；

点击PC上位机8开始测量；

PC上位机通过串口6下发指令，给微控单元MCU5；

微控单元MCU5通过光模块控制电路9控制光模块1分别输出C34，C46，C16波长的光；

微控单元MCU5通过一入多出逻辑门控制电路10控制一入多出光开关分别切换通道 A和通道B；

微控单元MCU5通过多入一出逻辑门控制电路11控制多入一出光开关分别切换通道 A、通道B、通道C、通道D；

微控单元MCU通过模拟电压采集电路9采集功率探测模块4检测到的功率。

微控单元MCU5再对数据进行分类处理，得出

P_{in_AA}(C34)，P_{in_A_A}(C46)，P_{in_A_A}(C16)，P_{in_B_B}(C34)，P_{in_B_B}(C46)，P_{in_B_B}(C16)，P_{in_B_C}(C34)，P_{in_B_C}(C46)，P_{in_B_C}(C16)，P_{in_B_D}(C34)，P_{in_B_D}(C46)，P_{in_B_D}(C16)

12组数据如下表；

光源波长	P<sub>in_A_A</sub>	P<sub>in_B_B</sub>	P<sub>in_B_C</sub>	P<sub>in_B_D</sub>
					C46	10.51dBm	5.71dBm	5.69dBm	5.64dBm
C34	10.51dBm	5.70dBm	5.68dBm	5.62dBm
					C16	10.51dBm	5.75dBm	5.70dBm	5.69dBm

微控单元5并自动计算出

插入损耗：

P_BIL＝P_{in_A_A}(C34)-P_{in_B_B}(C34)＝4.81dB

P_CIL＝P_{in_A_A}(C34)-P_{in_B_C}(C34)＝4.83dB

P_DIL＝P_{in_A_A}(C34)-P_{in_B_D}(C34)＝4.89dB

波长一致性：

P_{MAX_IL}＝P_{in_B_D}(C16)-P_{in_B_D}(C46)＝0.05dB

通道一致性：

P_{MAX_IL}＝P_{in_B_B}(C34)-P_{in_B_D}(C34)＝0.08dB

以上测量，待测光器件在初次接入系统，测试人员通过上位机逐步进行波长切换，通道选择和数据读取记录，整个过程只需要60s。

本发明通过集成了光源功能，光功率计功能以及光路切换功能，使其可以通过上位机直接控制与读取光源，光功率，光通道，因而待测器件只需要连接一次，提升了效率并降低了测试误差，能一次性的测量出光器件的插入损耗、波长一致性以及通道相关损耗，缩短测试时间。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种光器件的性能检测系统，其特征在于：包括了光模块(1)、一入多出的光开关(2)、多入一出的光开关(3)、功率探测模块(4)、微控单元MCU(5)、串口(6)、模拟电压采集电路(7)、PC上位机(8)、光模块控制电路(9)、一入多出逻辑门控制电路(10)、多入一出逻辑门控制电路(11)；所述光模块(1)的光源输出端与所述一入多出的光开关(2)的输入端熔接，所述一入多出光开关(2)的输出端与待测器件(12)的输入端相连，所述待测器件(12)的输出端与所述多入一出的光开关(3)相连，所述多入一出的光开关(3)的输出端与所述功率探测模块(4)熔接，所述微控单元MCU(5)的一路通过所述光模块控制电路(9)控制所述光模块(1)，所述微控单元MCU(5)的另一路通过所述一入多出逻辑门控制电路(10)控制所述一入多出光开关(2)，所述微控单元MCU(5)的另一路通过所述多入一出逻辑门控制电路(11)控制所述多入一出光开关(3)，所述微控单元MCU(5)的另一路通过所述模拟电压采集电路(7)采集并记录所述功率探测模块(4)探测到的光功率值，所述微控单元MCU(5)的另一路通过所述串口(6)与所述PC上位机(8)连接。

2.一种基于权利要求1所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：包括了

第一步：

将所述待测器件(12)所有的输入光纤连接器插入所述一入多出的光开关(2)的输出端口，再将所述待测器件(12)所有的输出光纤连接器插入多入一出的光开关3的输入接口；

第二步：

通过所述PC上位机(8)控制打开光源，并通过所述PC上位机(8)上的界面切换光路为所述光模块(1)连接至所述一入多出的光开关(2)的A通道连接至所述多入一出的光开关(3)的A通道连接至所述功率探测模块(4)；

第三步：

所述PC上位机(8)通过所述串口(6)往所述微控单元MCU(5)下发指令；

第四步：

所述微控单元MCU(5)通过所述光模块控制电路(9)，控制打开所述光模块(1)，并输出指定波长和功率的光；

第五步：

所述微控单元MCU(5)通过所述一入多出逻辑门控制电路(10)控制所述一入多出光开关(2)，切换到A通道；

第六步：

所述微控单元MCU(5)通过多入所述多入一出逻辑门控制电路(11)控制所述多入一出光开关(3)，切换到A通道；

第七步：

所述微控单元MCU(5)通过所述模拟电压采集电路(7)采集并记录所述功率探测模块(4)测得的光功率值；

第八步：

所述微控单元MCU(5)通过所述串口(6)将数据上传给所述PC上位机(8)显示；

第九步：

通过操作所述PC上位机(8)改变光路通道为B通道，并循环以上步骤得出所述待测器件(12)的功率值，再使用公式

P_1IL＝P_{in_A_A}-P_{in_B_B}

P_{MAX_nIL}为插损值，P_{in_A_A}为A通道的功率值，P_{in_B_B}B通道的功率值；

从而得出待测部件的插损值。

3.根据权利要求2所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：当待测器件(12)为多通道时，通过操作所述PC上位机(8)改变光路通道，依次对通道进行选择切换，并循环步骤，多次测量，记录数据，再使用公式

P_{MAX_IL}＝P_{in_max}-P_{in_min}

P_{MAX_nIL}为差值，P_{in_max}为各通道的插入损耗值中的最大值，P_{in_min}各通道的插入损耗值中的最小值；

得出所述待测器件(12)的插损值与通道一致性。

4.根据权利要求2或3所述的一种光器件的性能检测系统的测试方法，其特征在于：通过操作所述PC上位机(8)改变切换不同的波长，并循环步骤，依次对波长进行选择切换，记录数据，并通过公式：

P_{MAX_IL}＝P_{in_}(C1)-P_{in_}(C2)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_max}(C1)为所有波长中通道功率的最大值，P_{in_min}(C2)为所有波长中通道功率的最小值；

得出所述待测器件(12)的波长一致性。

5.一种基于权利要求1所述的一种光器件的性能检测系统的测试波长一致性的方法，其特征在于：包括了

第一步：

将所述待测器件(12)的所有的输入光纤连接器插入所述一入多出的光开关(2)的输出端口，再将所述待测器件(12)所有的输出光纤连接器插入多入一出的光开关3的输入接口；

第二步：

通过所述PC上位机(8)控制打开光源，并通过所述PC上位机(8)上的界面切换光路为所述光模块(1)连接至所述一入多出的光开关(2)的A通道连接至所述多入一出的光开关(3)的A通道连接至所述功率探测模块(4)；

第三步：

所述PC上位机(8)通过所述串口(6)往所述微控单元MCU(5)下发指令；

第四步：

所述微控单元MCU(5)通过所述光模块控制电路(9)，控制打开所述光模块(1)，并输出指定波长和功率的光；

第五步：

所述微控单元MCU(5)通过所述一入多出逻辑门控制电路(10)控制所述一入多出光开关(2)，切换到A通道；

第六步：

所述微控单元MCU(5)通过多入所述多入一出逻辑门控制电路(11)控制所述多入一出光开关(3)，切换到A通道；

第七步：

所述微控单元MCU(5)通过所述模拟电压采集电路(7)采集并记录所述功率探测模块(4)测得的光功率值；

第八步：

所述微控单元MCU(5)通过所述串口(6)将数据上传给所述PC上位机(8)显示；

第九步：

通过操作所述PC上位机(8)改变光路波长，并循环以上步骤得出各波长时的功率值插损值，记录数据，再使用公式

P_{MAX_IL}＝P_{in_max}(C1)-P_{in_min}(C2)

P_{MAX_IL}为差值，P_{in_max}(C1)为所有波长中通道功率的最大值，P_{in_min}(C2)为所有波长中通道功率的最小值；

得出所述待测器件(12)的波长一致性。

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