基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置制造方法
【專利摘要】基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，涉及一種寬帶光源功率穩(wěn)定裝置。本實用新型是為了實現(xiàn)同時對寬帶光源的高頻/低頻噪聲進行壓縮，使寬帶光源獲得穩(wěn)定的功率輸出。本實用新型的泵浦光源的光信號經(jīng)波分復(fù)用器、摻鉺光纖、隔離器、耦合器、光電轉(zhuǎn)換器和電壓放大器后同時輸入至模糊控制器和比例控制器，模糊控制器和比例控制器的信號輸出端均連接電流電壓轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端，電流電壓轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端連接泵浦光源電壓信號輸入端。本實用新型適用于作為寬帶光源的功率穩(wěn)定裝置。
【專利說明】基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種寬帶光源功率穩(wěn)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基于放大自發(fā)輻射的寬帶光源具有高穩(wěn)定性、高功率輸出特性、低時間相干性等特點，已在光纖傳感、光學(xué)精密測量、光纖通信等諸多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。在寬帶光源輸出特性的理論與實驗研究中，功率輸出特性是人們關(guān)注的焦點。數(shù)字PID控制器是常見的功率穩(wěn)定方法，但限于器件工作頻率，僅可抑制低頻噪聲的干擾。研究表明，寬帶光源的主要來自泵浦源的功率漂移和鉺光纖內(nèi)部的放大自發(fā)輻射噪聲。其中，電流漂移、溫升、老化等是導(dǎo)致泵浦源功率漂移的主要因素，它們屬于低頻噪聲；放大自發(fā)輻射噪聲則源于光量子隨機自發(fā)輻射，是一種高頻噪聲。因此，寬帶光源要獲得穩(wěn)定的功率輸出，需同時對寬帶光源的高頻/低頻噪聲進行壓縮。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型為了實現(xiàn)同時對寬帶光源的高頻/低頻噪聲進行壓縮，使寬帶光源獲得穩(wěn)定的功率輸出，提出了一種基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置。
[0004]本實用新型所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，它包括模糊控制器和比例控制器，它還包括泵浦光源、波分復(fù)用器、摻鉺光纖、隔離器、耦合器、光電探測器、和電壓放大器和電流電壓轉(zhuǎn)換電路；
[0005]泵浦光源的光信號輸出端連接波分復(fù)用器的光信號輸入端，波分復(fù)用器的光信號輸出端連接摻鉺光纖的一端，摻鉺光纖的另一端連接隔離器的光信號輸入端，隔離器的光信號輸出端連接耦合器的光信號輸入端，耦合器的光信號輸出端連接光電探測器的光信號輸入端，且耦合器的光信號輸出端為基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的信號輸出端，光電探測器的電信號輸出端連接電壓放大器的信號輸入端，電壓放大器的信號輸出端同時連接模糊控制器的電壓信號輸入端和比例控制器的電壓信號輸入端，模糊控制器的控制信號輸出端和比例控制器的控制信號輸出端同時連接電流電壓轉(zhuǎn)換電路的信號輸入端，電流電壓轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端連接泵浦光源電壓信號輸入端。
[0006]本實用新型通過主動穩(wěn)定泵浦源的方式實現(xiàn)寬帶光源的功率穩(wěn)恒輸出。采用模糊控制器，對光源功率的長期漂移進行抑制；比例控制器實時監(jiān)控光源功率的快速漲落，由于混合控制對于系統(tǒng)內(nèi)的動態(tài)起伏與慢變干擾均能夠有效抑制，因此寬帶光源輸出功率的短期/長期穩(wěn)定度獲得顯著提升，寬帶光源輸出功率的短期穩(wěn)定度達(dá)到±0.32%。(±0.0014dB)，長期穩(wěn)定度達(dá)到 ±0.41% (±0.0018dB)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本實用新型所述基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本實用新型所述裝置輸出的功率-電流曲線圖；[0009]圖3為實用新型所述裝置輸出功率短期穩(wěn)定度曲線圖；圖中，
[0010]Λ組成的曲線為比例控制器的放大因子A= 1.95時的公率穩(wěn)定度測試曲線；
[0011]組成的曲線為比例控制器的放大因子A = 1.01時的公率穩(wěn)定度測試曲線；
[0012]V組成的曲線為比例控制器的放大因子A = 0.75時的公率穩(wěn)定度測試曲線；
[0013]〇組成的曲線為無控制時的公率穩(wěn)定度測試曲線；
[0014]圖4為實用新型所述裝置輸出功率長期穩(wěn)定度曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一、結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，它包括模糊控制器8和比例控制器9，它還包括泵浦光源1、波分復(fù)用器2、摻鉺光纖3、隔離器4、耦合器5、光電探測器6、和電壓放大器7和電流電壓轉(zhuǎn)換電路10 ；
[0016]泵浦光源I的光信號輸出端連接波分復(fù)用器2的光信號輸入端，波分復(fù)用器2的光信號輸出端連接摻鉺光纖3的一端，摻鉺光纖3的另一端連接隔離器4的光信號輸入端，隔離器4的光信號輸出端連接耦合器5的光信號輸入端，耦合器5的光信號輸出端連接光電探測器6的光信號輸入端,且稱合器5的光信號輸出端為基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的信號輸出端，光電探測器6的電信號輸出端連接電壓放大器7的信號輸入端，電壓放大器7的信號輸出端同時連接模糊控制器8的電壓信號輸入端和比例控制器9的電壓信號輸入端，模糊控制器8的控制信號輸出端和比例控制器9的控制信號輸出端同時連接電流電壓轉(zhuǎn)換電路10的信號輸入端，電流電壓轉(zhuǎn)換電路10的信號輸出端連接泵浦光源I電壓信號輸入端。
[0017]寬帶光源的輸出功率起伏主要源于光子的放大自發(fā)輻射過程和泵浦源功率漂移。為實現(xiàn)光源功率的穩(wěn)定輸出，本實用新型分別采用混合控制對二者進行有效抑制。
[0018]【具體實施方式】二、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的進一步說明，泵浦光源I采用980nm半導(dǎo)體激光二極管。
[0019]【具體實施方式】三、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的進一步說明，波分復(fù)用器2采用980nm/1550nm型波分復(fù)用器。
[0020]【具體實施方式】四、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的進一步說明，光電探測器6采用u 201IPIN型光電探測器。
[0021 ] 【具體實施方式】五、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的進一步說明，摻鉺光纖3采用型號為DF1500F980的摻鉺光纖。
[0022]【具體實施方式】六、本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的進一步說明，耦合器5采用分束比為10:90的耦合器。
[0023]采用分束比為10:90的耦合器，僅有10%的光信號作為監(jiān)測信號注入到光電探測器中，剩余信號作為輸出信號。
[0024]本實用新型的泵浦光源的初始額定功率為Ptl,功率變化為△ P，則相應(yīng)的輸出功率*Ρ- = Ρ0+ΔΡ。
[0025]于是，光功率控制系統(tǒng)的輸出Ptjut為:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，它包括模糊控制器(8)和比例控制器(9)，其特征在于，它還包括泵浦光源(I)、波分復(fù)用器(2)、摻鉺光纖(3)、隔離器(4)、耦合器(5)、光電探測器(6)、和電壓放大器(7)和電流電壓轉(zhuǎn)換電路(10)； 泵浦光源(I)的光信號輸出端連接波分復(fù)用器(2)的光信號輸入端，波分復(fù)用器(2)的光信號輸出端連接摻鉺光纖(3)的一端，摻鉺光纖(3)的另一端連接隔離器(4)的光信號輸入端，隔離器(4)的光信號輸出端連接I禹合器(5)的光信號輸入端,I禹合器(5)的光信號輸出端連接光電探測器(6)的光信號輸入端，且I禹合器(5)的光信號輸出端為基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置的信號輸出端，光電探測器(6)的電信號輸出端連接電壓放大器(X)的信號輸入端，電壓放大器(X)的信號輸出端同時連接模糊控制器(8)的電壓信號輸入端和比例控制器(9)的電壓信號輸入端，模糊控制器(8)的控制信號輸出端和比例控制器(9)的控制信號輸出端同時連接電流電壓轉(zhuǎn)換電路(10)的信號輸入端，電流電壓轉(zhuǎn)換電路(10)的信號輸出端連接泵浦光源(I)電壓信號輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，其特征在于，泵浦光源(I)采用980nm半導(dǎo)體激光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，波分復(fù)用器(2)采用980nm/1550nm型波分復(fù)用器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，其特征在于，光電探測器(6)采用U2011PIN型光電探測器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，其特征在于，摻鉺光纖(3)采用型號為DF 1500F980的摻鉺光纖。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于混合控制的寬帶光源功率穩(wěn)定裝置，其特征在于，耦合器(5)采用分束比為10:90的耦合器。
【文檔編號】H01S3/131GK203800375SQ201320881458
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】楊九如, 李彥超, 布音噶日迪 申請人:黑龍江大學(xué)