CN112578504A - 一种mems光开关自动扫描装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MEMS光开关自动扫描装置及其方法，对光开关在全电压范围内逐点逐行进行扫描，监测其通道光功率的变化，以实现光开关通道参数的自动调试，不仅可以自动且高速的对MEMS光开关的通道电压参数进行生产调试，同时也极为便捷的协助调整应用中的MEMS光开关的通道电压参数，极大的提高了MEMS光开关的维护及使用效率。

Description

一种MEMS光开关自动扫描装置及其方法
技术领域
本发明涉及光通信技术，具体是一种MEMS光开关自动扫描装置及其方法。
背景技术
光开关是现代光通信技术领域的重要光器件，光传输设备大量使用光开关进行分时传输，以提高光缆的利用率。光缆监测设备如OTDR等，则大量使用光开关对不同的光缆线路进行监测，提高监测设备的利用率。社会日益增长的信息交流需求，更要求光缆调度系统能够在不同的光缆之间切换，实现业务的交叉传输，而光开关是实现光交叉的关键器件。MEMS光开关以其体积小，稳定可靠，寿命长，切换时间短等优点，在光网络系统中得到大量的应用。
而MEMS光开关的微镜易受灰尘等颗粒影响，且随着使用时间的增加，尾纤出现老化，封装管座的应力释放等，会使出厂的通道电压参数产生偏移，导致损耗增大，性能下降，就不可避免的在使用中要重新对其进行校正。而使用手工调试的效率极其低下，特别是当通道数目较多时尤其明显，所以如何提高MEMS光开关的校正效率，这个问题在光网络系统中变得非常重要。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种MEMS光开关自动扫描装置及其方法，不仅可以自动且高速的对MEMS光开关的通道电压参数进行生产调试，同时也极为便捷的协助调整应用中的MEMS光开关的通道电压参数，极大的提高了MEMS光开关的维护及使用效率。
本申请的发明目一是提供一种MEMS光开关自动扫描装置，包括相互彼此连接的发光模块、接收模块、被测光开关模块和主控模块；所述主控模块可控制及同步所述发光模块、接收模块以及被测开关模块的工作状态，并对系统扫描数据进行处理。
优选的，所述发光模块稳定输出可调节功率的光信号，并且光信号波长可调节。
优选的，所述接收模块接收发光模块的一路光信号作为校正信号，同时接收被测光开关模块的多路被测光信号。
优选的，所述被测光开关模块为两通道以上的微镜反射型MEMS光开关，通过电压控制内部微镜的方式将公共输入端的入射光反射至各个输出通道。
本申请的发明目的二是提供一种MEMS光开关自动扫描的方法，包括以下步骤：
S1、将发光模块、校准模块、光开光模块彼此两两相连，发光模块的输出的光信号输出至接收模块和被测光开光模块。
S2、通过接收模块的PD阵列接收发光模块输出的光信号作为校正信号，得到此时的光信号功率，此时的功率即为被测光开关模块入射端的光功率值。
S3、将被测光开关模块的多路通道与接收模块的PD阵列分别相连。
S4、设置微镜驱动电压的步进参数，该参数关系到扫描时间的长短和扫描的精细度指标。
S5、通过调节被测光开关模块的微镜驱动电压，使微镜在其可控范围内进行转动，接收模块同步对被测光开关模块的各个通道进行光信号功率的读取，可以得到MEMS光开关在固定光波长和光功率的光入射时处于微镜可调范围内的任意位置时各个通道的光信号功率。
S6、主控模块完整记录接收模块的数据，与校正信号的功率的差值，即为当前光波长和功率下该MEMS光开关的全面插损信息，在这些数据中寻找峰值及对应的电压坐标，可以得到在当前光波长和功率下的最优通道电压参数。
S7、通过对发光模块输出光信号的波长和功率进行调节，重复S6的步骤。
本发明相比现有技术具有如下有益效果：
本发明通过对光开关在全电压范围内逐点逐行进行扫描，监测其通道光功率的变化，以实现光开关通道参数的自动调试，不仅可以自动且高速的对MEMS光开关的通道电压参数进行生产调试，同时也极为便捷的协助调整应用中的MEMS光开关的通道电压参数，极大的提高了MEMS光开关的维护及使用效率。
附图说明
图1为实施例中装置的结构示意框图；
图2为实施例中装置的原理示意框图；
附图标记，1、发光模块；2、接收模块；3、被测光开关模块；4、主控模块；5、多波长激光器阵列；6、1xN多路光开关；7、1x2光分路器；8、PD阵列；9、16路被测微镜反射型MEMS光开关。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
参照图1-图2，本申请提供一种MEMS光开关自动扫描装置，包括发光模块1、接收模块2、被测光开关模块3和主控模块4四个组成部分，发光模块1的第一输出端与被测开关模块3的第一输入端连接，发光模块1的第二输出端与接收模块的第一输入端连接；被测开关模块3的输出端与接收模块的第二输入端连接；主控模块4与发光模块1的第一输入端、被测开关模块3的第二输入端、接收模块2的第三输入端均连接设置，从而使得发光模块1、接收模块2、被测开关模块3以及主控模块4之间彼此相互连接。
发光模块1本例中采用波长可调谐激光器模块，其内部多波长激光器阵列5、1×N多路光开关6以及1×2光分路器7，多波长激光器阵列5产生光功率可调的固定波长光信号，利用1xN多路光开关6对光源进行选择，其光信号通过1x2光分路器7对外分别输出至接收模块2的PD阵列8的其中一路和被测光开关模块3，被测光开关模块3为两路通道以上的MEMS光开关，本例中采用16路被测微镜反射型MEMS光开关9；，光信号波长的调节通过1xN多路光开关6进行切换，并通过调节多波长激光器阵列5的激光器驱动电流调节输出光信号的功率，发光模块1需要开机一段时间进行预热使其发出的光信号保持稳定。
其中接收模块2在本例中接收发光模块1的一路光信号作为校正信号，同时接收被测光开关模块3的16路被测光信号，使用PIN光电二极管对光信号进行光电转换，并使用对数放大器AD8304对转换后的电信号进行对数放大。
其中被测光开关模块3在本例中采用16路被测微镜反射型MEMS光开关9包括光路部分和电路部分，其光路部分包括1路公共端及16路开关通道，电路部分使用AD5504四通道DAC控制其内部微镜的偏转角度。
主控模块4本例中采用ARM进行控制，型号为STM32F407，ARM控制及同步发光模块1、接收模块2和被测光开关模块3的工作状态，并对系统扫描数据进行处理。
进一步的，本申请还提供一种MEMS光开关自动扫描的方法，用上述MEMS光开关自动扫描系统的运作，包括如下步骤：
S1、将发光模块1、校准模块2、光开光模块3彼此两两相连，首先发光模块1通过1xN多路光开关6切换至第一波长的光信号输出，其输出的光信号通过50：50的1x2光分路器6公共端输入并输出至接收模块2和被测光开光模块3。
S2、通过接受模块2的PD阵列接收发光模块1输出的光信号作为校正信号，得到此时的光信号功率，此时的功率即为被测光开关模块3入射端的光功率值。
S3、将被测光开关模块3的16路通道与接收模块2的PD阵列分别相连。
S4、设置微镜驱动电压的步进参数，该参数关系到扫描时间的长短和扫描的精细度指标。
S5、通过AD5504四通道DAC调节被测光开关模块3的微镜驱动电压，使微镜在其可控范围内进行转动，接收模块2同步对被测光开关模块3的各个通道进行光信号功率的读取，可以得到MEMS光开关在固定光波长和光功率的光入射时处于微镜可调范围内的任意位置时各个通道的光信号功率。
S6、主控模块4完整记录接收模块2的数据，与校正信号的功率的差值，即为当前光波长和功率下该MEMS光开关的全面插损信息，在这些数据中寻找峰值Pn及对应的电压值VXn、VYn，可以得到在当前光波长和功率下的最优通道电压参数。
S7、通过控制发光模块1内部的1xN多路光开关6和激光器驱动电流，对发光模块1输出光信号的波长和功率进行调节，重复S6的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本申请的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种MEMS光开关自动扫描装置，其特征在于，包括相互彼此连接的发光模块（1）、接收模块（2）、被测光开关模块（3）和主控模块（4）；所述主控模块（4）可控制及同步所述发光模块（1）、接收模块（2）以及被测开关模块（3）的工作状态，并对系统扫描数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种MEMS光开关自动扫描装置，其特征在于，所述发光模块（1）稳定输出可调节功率的光信号，并且光信号波长可调节。
3.根据权利要求1所述的一种MEMS光开关自动扫描装置，其特征在于，所述接收模块（2）接收发光模块（1）的一路光信号作为校正信号，同时接收被测光开关模块（3）的多路被测光信号。
4.根据权利要求1所述的一种MEMS光开关自动扫描装置，其特征在于，所述被测光开关模块（3）为两通道以上的微镜反射型MEMS光开关，通过电压控制内部微镜的方式将公共输入端的入射光反射至各个输出通道。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种MEMS光开关自动扫描的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将发光模块（1）、校准模块（2）、光开光模块（3）彼此两两相连，发光模块（1）的输出的光信号输出至接收模块（2）和被测光开光模块（3）；
S2、通过接收模块（2）的PD阵列接收发光模块（1）输出的光信号作为校正信号，得到此时的光信号功率，此时的功率即为被测光开关模块（3）入射端的光功率值；
S3、将被测光开关模块（3）的多路通道与接收模块（2）的PD阵列分别相连；
S4、设置微镜驱动电压的步进参数，该参数关系到扫描时间的长短和扫描的精细度指标；
S5、通过调节被测光开关模块（3）的微镜驱动电压，使微镜在其可控范围内进行转动，接收模块（2）同步对被测光开关模块（3）的各个通道进行光信号功率的读取，可以得到MEMS光开关在固定光波长和光功率的光入射时处于微镜可调范围内的任意位置时各个通道的光信号功率；
S6、主控模块（4）完整记录接收模块（2）的数据，与校正信号的功率的差值，即为当前光波长和功率下该MEMS光开关的全面插损信息，在这些数据中寻找峰值及对应的电压坐标，可以得到在当前光波长和功率下的最优通道电压参数；
S7、通过对发光模块（1）输出光信号的波长和功率进行调节，重复S6的步骤。
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