[發明專利]基于監控探測器的寬譜光源平均波長的控制裝置

無效

• 申請號: 200710120137.0
• 申請日: 2007-08-10
• 公開（公告）號: CN101093166A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 楊遠洪;郭錦錦;申彤;趙冠成
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01C19/72
• 分類號: G01C19/72;H05B37/02
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種適用于光纖陀螺上用的寬譜光源，更特別地說，是指一種根據監控探測器輸出的電壓與光源平均波長的關系，利用負反饋原理調整光源的驅動電流，來控制光源的平均波長，本發明采用基于監控探測器的寬譜光源平均波長的控制裝置來提高寬譜光源平均波長的穩定性。

背景技術

摻鉺超熒光光纖光源(SFS，Superfluorescent?Fiber?Source)是一種基于摻鉺光纖(EDF)中放大的自發輻射(ASE)的寬帶光源，已經成為密集波分復用系統中光器件(如EDFA、光纖光柵及其它光無源器件)測試、光纖傳感和光纖陀螺以及接入網中的光譜分割多波長系統應用的重要光源。參見圖1所示雙程后向SFS(帶虛線框部分)，由泵浦激光器101、波分復用器102、摻鉺光纖103、增益平坦濾波器105、光學隔離器106、波長選擇反射器104組成。泵浦激光器101為輸出波長為980nm的帶有穩頻光柵的半導體激光器，增益平坦濾波器105使輸出的ASE譜平坦度；光學隔離器106用于消除反饋光的影響，同時可以降低EDFA的噪聲；波長選擇反射器104反射所需波段的光，提高輸出光功率，改善光譜特性。因此，雙程后向SFS被作為慣性導航級高精度光纖陀螺的首選光源。由于慣性導航級高精度光纖陀螺工作溫度范圍很寬(-45℃～+70℃)，要求所用光源平均波長高度穩定，因此本專利申請的發明人提出一種根據監控探測器輸出的電壓與SFS光源平均波長的隨環境溫度的變化關系，利用負反饋原理調整SFS光源的驅動電流，來控制SFS光源的平均波長，從而提高SFS光源平均波長的穩定性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于監控探測器的寬譜光源平均波長的控制裝置，主要有被控對象SFS光源、溫度傳感器、D/A轉換電路、微處理器、監控探測器(MD)、I/V轉換電路、電壓比較電路、恒流源驅動電路，I/V轉換電路和電壓比較電路構成光信號采集電路；所述微處理器中內嵌有溫度補償模型J₀(T)。

在本發明中，監控探測器對接收的SFS光源輸出光的5％光信號進行轉換獲得電流信號，所述電流信號經I/V轉換電路轉換后輸出電壓信號V₁給電壓比較電路；溫度傳感器用于采集SFS光源工作環境下的溫度，即輸出環境溫度T給微處理器；微處理器根據接收的環境溫度T依據溫度補償模型J₀(T)計算獲得基準電壓信號V_D，所述基準電壓V_D經D/A轉換器B通道的數模轉換后輸出模擬電壓信號V₀給電壓比較電路；電壓比較電路對接收的電壓信號V₁與模擬電壓信號V₀進行差值比較獲得電壓偏差信號V₂后輸出給微處理器；微處理器對接收的所述電壓偏差信號V₂經片上A/D轉換器、數字濾波器后轉換成數字電壓信號f₀；然后所述數字電壓信號f₀通過PID控制算法處理后輸出驅動電壓信號f₁給D/A轉換器A通道；D/A轉換器A通道對接收的驅動電壓信號f₁進行數模轉換后輸出模擬電壓信號V_A，所述模擬電壓信號V_A經恒流源電路后輸出驅動電流信號I作用于控制SFS光源上。

本發明基于監控探測器的寬譜光源平均波長的控制裝置的優點在于：

(1)當外界環境溫度T變化而導致摻鉺光纖光源SFS的平均波長的增大，則本發明控制裝置會按照與輸出變化相反的方向調整驅動電流，使SFS的平均波長減小。當外界環境溫度變化而導致摻鉺光纖光源SFS輸出平均波長的減小，則本發明控制裝置會按照與輸出變化相反的方向調整驅動電流，使SFS輸出平均波長增大。從而保證了輸出光平均波長的穩定。

(2)本發明的控制裝置具有溫度控制范圍寬、測量及控制精度和集成度高、有效減少了光源的功耗及功率器件的發熱量，降低功率器件對光源性能的影響。

(3)負反饋控制采用數字式控制，控制方式靈活多樣，改進方便。

(4)控制裝置采用變基準的控制方式，補償了環境溫度對SFS光源的影響，提高了SFS光源的平均波長穩定性，環境溫度在-45℃～70℃條件下，SFS光源的平均波長精度可達1×10^-6/℃以下。