CN219227884U - 一种光强调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光强调节系统，该系统包括：多个光源模块、环形器、光电探测模块以及主控模块。其中，环形器具有第一端、第二端和第三端，环形器的第一端用于连接光源模块，环形器的第二端与第一光纤连接，第一光纤具有用于全反射光波的光纤接头，而环形器的第三端与光电探测模块连接。主控模块，分别与光源模块和光电探测模块连接，从而根据光电探测情况控制光源模块工作。可见，采用该光强调节系统，通过光电探测模块探测不同光电模块的发光强度，并对光源模块进行反馈调节，直至多个光源模块的发光强度达成一致，能够保证多个光源的光强一致性。

Description

一种光强调节系统

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，特别涉及一种光强调节系统。

背景技术

现有的复合电缆可以采用复刻有光纤编码的光纤。光纤编码具备对温度、应力等外界环境因素的传感特性，通过光源组向光纤编码发送光波，可以根据光纤编码反射的光波对复合电缆线路中各种参数进行监测。实际应用中，光源组通常包括多个光源，通过向光源组输入驱动电流，可以控制光源组中的各个光源发光。然而，由于光源组中存在不同波长的光源，因此不同光源发出的光波强度会出现差异，使得不同波长的光纤编码反射光强不一致，降低了光纤编码识别的准确性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种光强调节系统，能够自动调节多个光源的光强一致性。

根据本实用新型的第一方面实施例的一种光强调节系统，包括：

多个光源模块；

环形器，具有第一端、第二端和第三端；所述环形器的第一端用于连接所述光源模块，所述环形器的第二端与第一光纤连接，所述第一光纤具有用于全反射光波的光纤接头；

光电探测模块，与所述环形器的第三端连接；

主控模块，分别与所述光源模块和所述光电探测模块连接以根据光电探测情况控制所述光源模块工作。

根据本实用新型实施例的一种光强调节系统，至少具有如下有益效果：

根据本实用新型实施例的光强调节系统，光源模块发出的光波可以从环形器的第一端进入环形器，经环形器传输后从环形器的第二端进入第一光纤。之后，第一光纤上的光纤接头对光波进行全反射，则全反射光波再通过环形器的第二端进入环形器，并经环形器传输后从环形器的第三端输出至光电探测模块以进行光电转换，保证了光波单向传输。因此，通过光电探测模块探测不同光电模块的发光强度，并对光源模块进行反馈调节，直至多个光源模块的发光强度达成一致，能够保证多个光源的光强一致性。此外，光纤接头可以用于连接设有光纤编码的光纤，故该光强调节系统适用于实际识别光纤编码的场合，还能够消除实际识别光纤编码的光传输路径中光电探测器等元件衰耗的差异性，进而提升了光强一致性调节的准确度。

根据本实用新型的一些实施例，还包括光开关，所述光开关具有输入端和输出端，所述光源模块与所述光开关的输入端连接，所述光开关的输出端与所述环形器的第一端连接，所述主控模块与所述光开关连接以控制所述光开关分别将不同所述光源模块与所述环形器的第一端接通。

根据本实用新型的一些实施例，还包括测温模块，所述测温模块设于所述光源模块处，所述主控模块与所述测温模块连接以根据测温情况控制所述光源模块工作。

根据本实用新型的一些实施例，所述测温模块通过导热胶固定在所述光源模块上。

根据本实用新型的一些实施例，还包括电路板和固定环，所述光源模块和所述固定环均设于所述电路板上，所述光源模块固定于所述固定环中。

根据本实用新型的一些实施例，所述光源模块的光源波长为1500纳米至1655纳米。

根据本实用新型的一些实施例，所述光纤接头的反射率为2.8％。

根据本实用新型的一些实施例，所述光电探测模块包括模数采样单元和光电转换单元，所述光电转换单元分别与所述环形器的第三端和所述模数采样单元连接，所述模数采样单元与所述主控模块连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述光电转换单元包括雪崩光电二极管。

根据本实用新型的一些实施例，还包括数字供电模块，所述主控模块通过所述数字供电模块与所述光源模块连接以控制所述数字供电模块为所述光源模块提供驱动电流。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例公开的一种光强调节系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中光源模块的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例中光源模块的另一种结构示意图。

附图标记：

光源模块100、光开关200、环形器300、第一光纤400、光纤接头410、光电转换单元510、模数采样单元520、主控模块600、测温模块700、固定环800、数字供电模块900、接线柱910以及开关控制模块1000。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1－3所示，根据本实用新型实施例的光强调节系统，包括多个光源模块100、环形器300、光电探测模块和主控模块600。环形器300具有第一端、第二端和第三端，环形器300的第一端用于连接光源模块100，环形器300的第二端与第一光纤400连接，第一光纤400具有用于全反射光波的光纤接头410，而环形器300的第三端与光电探测模块连接。主控模块600分别与光源模块100和光电探测模块连接，故主控模块600可以根据光电探测情况控制光源模块100工作。

其中，光源模块100可以采用窄带光源等激光器，主控模块600可以实现对光强调节系统中各个模块或器件的控制、数据采集以及数据处理，且主控模块600可以由微控制单元(micro controller unit，MCU)或者中央处理器(central processing unit，CPU)及其外围电路构成，均不做具体限定。

其中，光纤接头410可以采用超物理端面(ultra physical contact，UPC)接头或物理接触(physical contact，PC)接头等，亦不做限定。具体的，光纤接头410可以采用反射率为2.8％的UPC接头，实现稳定的全波长反射效果。

根据上述光强调节系统，主控模块600控制光源模块100工作，则光源模块100发出的光波可以从环形器300的第一端进入环形器300，经环形器300传输后从环形器300的第二端进入第一光纤400。之后，第一光纤400上的光纤接头410对光波进行全反射，则全反射光波再通过环形器300的第二端进入环形器300，并经环形器300传输后从环形器300的第三端输出至光电探测模块以进行光电转换。可以理解，环形器300的第一端、第二端和第三端依次排列并且三个端口的单向通行方向一致，故全反射光波是直接传输至环形器300的第三端，并不会返回光源模块100与环形器300之间的光传输路径，实现了光波的单向传输。

基于此，本方案适用于不同发光波长的多个光源模块100，通过光电探测模块探测不同光电模块的发光强度，并对光源模块100进行反馈调节，直至多个光源模块100的发光强度达成一致，能够保证多个光源的光强一致性。此外，由于每个光源模块100均接入相同的光传输路径进行光强调节，故还能够同时解决因光电探测模块对不同波长的光波感光强度不同以及每个光纤接入端口存在衰耗等问题导致的光强差异性，进一步提升了光强一致性调节的准确度。可见，当多个光源模块100构成一个光源组，根据反馈调节结果控制各个光源模块100工作，该光源组能够输出平坦型的光信号。

一种实现方式中，光纤接头410还可以用于连接设有光纤编码的第二光纤，故该光强调节系统适用于实际识别光纤编码的场合。示例性的，当光纤接头410连接有第二光纤，则光波通过环形器300的第二端进入第一光纤400后，继续通过光纤接头410传输至第二光纤，使得第二光纤上的光纤编码反射光波，则反射光波再沿第二光纤和第一光纤400返回环形器300的第二端。因此，光电探测模块会探测到不同光源模块100发出的光波经光纤编码实际反射后的光强数据，结合上述光强负反馈调节方式，有利于消除实际识别光纤编码的光传输路径中光电探测模块等元件衰耗的差异性。

在一些可选的实施方式中，光强调节系统还可以包括光开关200，光开关200具有输入端和输出端，光源模块100与光开关200的输入端连接，光开关200的输出端与环形器300的第一端连接。主控模块600与光开关200连接以控制光开关200分别将不同光源模块100与环形器300的第一端接通，从而结合光开关200的开关作用，实现不同光源模块100的光通路切换及光强测量。光开关200可以采用1×N机械式光开关或半导体光放大器(semiconductor optical amplifiers，SOA)式光开关等，N为正整数，且N≥光源模块的数量，不做限定。

具体的，光源模块100分别通过光纤链路与光开关200连接，以图1为例，主控模块600可以控制光开关200打开光源模块A的光纤链路，同时关闭光源模块B和光源模块C的光纤链路，实现对光源模块A的光强测量。类似的，主控模块600也可以控制光开关200打开光源模块B的光纤链路，同时关闭光源模块A和光源模块C的光纤链路，实现对光源模块B的光强测量。

进一步，可选的，光强调节系统还可以包括开关控制模块1000，开关控制模块1000具体可采用ARM控制芯片等。主控模块600与开关控制模块1000连接，则主控模块600可以向开关控制模块1000发送通道切换指令，使得开关控制模块1000根据通道切换指令控制光开关200对不同光纤链路的通断切换。

在一些可选的实施方式中，光强调节系统还可以包括设于光源模块100处的测温模块700，测温模块700用于对光源模块100进行温度采集，主控模块600可以与测温模块700连接以根据测温情况控制光源模块100工作。测温模块700可以采用现有的温度传感器，从而将采集的温度数据直接传输给主控模块600。或者，测温模块700也可以包括控制单元(比如ARM控制芯片)以及测温电阻或热电偶等测温元件，测温元件通过控制单元与主控模块600连接，则控制单元控制测温元件工作并根据测温元件的采集数据进行温度计算，再将计算的温度数据传输给主控模块600。

实际应用中，主控模块600可以根据测温模块700的测温情况，对各个光源模块100进行温度控制，以确保所有光源模块100均在指定温度(比如29℃)下进行光强调节，减小温度干扰。比如，当温度较高时，主控模块600暂时控制光源模块100停止工作以使得光源模块100快速降温。当温度较低时，主控模块600提高光源模块100的发光占空比以使得光源模块100快速升温。

一种实现方式中，测温模块700可以通过导热胶固定在光源模块100上，既实现测温模块700与光源模块100的固定，又保证良好的温度传导效果，提升测温准确度。

可选的，如图2和图3所示，光强调节系统还可以包括电路板和固定环800，光源模块100和固定环800均设于电路板上，光源模块100固定于固定环800中。也就是说，固定环800的弧形内侧与光源模块100的外壁相抵，使得光源模块100被固定于电路板与固定环800之间。基于此，另一种实现方式中，光源模块100与固定环800设于电路板的顶层，测温模块700设于电路板的底层，因此固定环800还可以将光源模块100紧密固定于测温模块700的上层，便于温度测量。

在一些可选的实施方式中，光强调节系统还可以包括数字供电模块900，且主控模块600通过数字供电模块900与光源模块100连接。其中，数字供电模块900的数量可以是多个，数字供电模块900与光源模块100一一对应。数字供电模块900通过接线柱910与光源模块100连接，而每个数字供电模块900通过数字供电驱动线与主控模块600连接。在光强调节的过程中，主控模块600可以向数字供电模块900输入不同的驱动信号，数字供电模块900根据驱动信号生成相应的驱动电流并输入光源模块100，从而驱动光源模块100发光，能够对各个光源模块100进行发光强度的独立调节。

其中，每个光源模块100的光源波长可以为1500纳米至1655纳米，满足光电探测模块在感光性能稳定时采集的波长范围。

在一些可选的实施方式中，光电探测模块可以包括模数采样单元520和光电转换单元510，光电转换单元510分别与环形器300的第三端和模数采样单元520连接，模数采样单元520与主控模块600连接。其中，模数采样单元520可以采用高速模数采样器，光电转换单元510可以采用具有放大功能的雪崩光电二极管、光纤光栅解调仪或光电三极管等，均不做限定。基于此，光电转换单元510将全反射光波转换为电信号并传输给模数采样单元520，模数采样单元520再对电信号进行采样处理，得到高速数字信号以传输给主控模块600，主控模块600即可根据高速数字信号分析得到光强数据。

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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种光强调节系统，其特征在于，包括：

多个光源模块(100)；

环形器(300)，具有第一端、第二端和第三端；所述环形器(300)的第一端用于连接所述光源模块(100)，所述环形器(300)的第二端与第一光纤(400)连接，所述第一光纤(400)具有用于全反射光波的光纤接头(410)；

光电探测模块，与所述环形器(300)的第三端连接；

主控模块(600)，分别与所述光源模块(100)和所述光电探测模块连接以根据光电探测情况控制所述光源模块(100)工作。

2.根据权利要求1所述的光强调节系统，其特征在于，还包括光开关(200)，所述光开关(200)具有输入端和输出端，所述光源模块(100)与所述光开关(200)的输入端连接，所述光开关(200)的输出端与所述环形器(300)的第一端连接，所述主控模块(600)与所述光开关(200)连接以控制所述光开关(200)分别将不同所述光源模块(100)与所述环形器(300)的第一端接通。

3.根据权利要求1所述的光强调节系统，其特征在于，还包括测温模块(700)，所述测温模块(700)设于所述光源模块(100)处，所述主控模块(600)与所述测温模块(700)连接以根据测温情况控制所述光源模块(100)工作。

4.根据权利要求3所述的光强调节系统，其特征在于，所述测温模块(700)通过导热胶固定在所述光源模块(100)上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光强调节系统，其特征在于，还包括电路板和固定环(800)，所述光源模块(100)和所述固定环(800)均设于所述电路板上，所述光源模块(100)固定于所述固定环(800)中。

6.根据权利要求1至4任一项所述的光强调节系统，其特征在于，所述光源模块(100)的光源波长为1500纳米至1655纳米。

7.根据权利要求1至4任一项所述的光强调节系统，其特征在于，所述光纤接头(410)的反射率为2.8％。

8.根据权利要求1至4任一项所述的光强调节系统，其特征在于，所述光电探测模块包括模数采样单元(520)和光电转换单元(510)，所述光电转换单元(510)分别与所述环形器(300)的第三端和所述模数采样单元(520)连接，所述模数采样单元(520)与所述主控模块(600)连接。

9.根据权利要求8所述的光强调节系统，其特征在于，所述光电转换单元(510)包括雪崩光电二极管。

10.根据权利要求1至4任一项所述的光强调节系统，其特征在于，还包括数字供电模块(900)，所述主控模块(600)通过所述数字供电模块(900)与所述光源模块(100)连接以控制所述数字供电模块(900)为所述光源模块(100)提供驱动电流。

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