[实用新型]基于混合控制的宽带光源功率稳定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种宽带光源功率稳定装置。 

背景技术

基于放大自发辐射的宽带光源具有高稳定性、高功率输出特性、低时间相干性等特点，已在光纤传感、光学精密测量、光纤通信等诸多领域中得到广泛应用。在宽带光源输出特性的理论与实验研究中，功率输出特性是人们关注的焦点。数字PID控制器是常见的功率稳定方法，但限于器件工作频率，仅可抑制低频噪声的干扰。研究表明，宽带光源的主要来自泵浦源的功率漂移和铒光纤内部的放大自发辐射噪声。其中，电流漂移、温升、老化等是导致泵浦源功率漂移的主要因素，它们属于低频噪声；放大自发辐射噪声则源于光量子随机自发辐射，是一种高频噪声。因此，宽带光源要获得稳定的功率输出，需同时对宽带光源的高频/低频噪声进行压缩。 

实用新型内容

本实用新型为了实现同时对宽带光源的高频/低频噪声进行压缩，使宽带光源获得稳定的功率输出，提出了一种基于混合控制的宽带光源功率稳定装置。 

本实用新型所述的基于混合控制的宽带光源功率稳定装置，它包括模糊控制器和比例控制器，它还包括泵浦光源、波分复用器、掺铒光纤、隔离器、耦合器、光电探测器、和电压放大器和电流电压转换电路； 

泵浦光源的光信号输出端连接波分复用器的光信号输入端，波分复用器的光信号输出端连接掺铒光纤的一端，掺铒光纤的另一端连接隔离器的光信号输入端，隔离器的光信号输出端连接耦合器的光信号输入端，耦合器的光信号输出端连接光电探测器的光信号输入端，且耦合器的光信号输出端为基于混合控制的宽带光源功率稳定装置的信号输出端，光电探测器的电信号输出端连接电压放大器的信号输入端，电压放大器的信号输出端同时连接模糊控制器的电压信号输入端和比例控制器的电压信号输入端，模糊控制器的控制信号输出端和比例控制器的控制信号输出端同时连接电流电压转换电路的信号输入端，电流电压转换电路的信号输出端连接泵浦光源电压信号输入端。 

本实用新型通过主动稳定泵浦源的方式实现宽带光源的功率稳恒输出。采用模糊控制器，对光源功率的长期漂移进行抑制；比例控制器实时监控光源功率的快速涨落，由于混合控制对于系统内的动态起伏与慢变干扰均能够有效抑制，因此宽带光源输出功率的短期/长期稳定度获得显著提升，宽带光源输出功率的短期稳定度达到±0.32‰ (±0.0014dB)，长期稳定度达到±0.41‰(±0.0018dB)。 

附图说明

图1为本实用新型所述基于混合控制的宽带光源功率稳定装置的结构示意图； 

图2为本实用新型所述装置输出的功率-电流曲线图； 

图3为实用新型所述装置输出功率短期稳定度曲线图；图中， 

△组成的曲线为比例控制器的放大因子A＝1.95时的公率稳定度测试曲线； 

■组成的曲线为比例控制器的放大因子A＝1.01时的公率稳定度测试曲线； 

组成的曲线为比例控制器的放大因子A＝0.75时的公率稳定度测试曲线； 

○组成的曲线为无控制时的公率稳定度测试曲线； 

图4为实用新型所述装置输出功率长期稳定度曲线图。 

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述基于混合控制的宽带光源功率稳定装置，它包括模糊控制器8和比例控制器9，它还包括泵浦光源1、波分复用器2、掺铒光纤3、隔离器4、耦合器5、光电探测器6、和电压放大器7和电流电压转换电路10； 

泵浦光源1的光信号输出端连接波分复用器2的光信号输入端，波分复用器2的光信号输出端连接掺铒光纤3的一端，掺铒光纤3的另一端连接隔离器4的光信号输入端，隔离器4的光信号输出端连接耦合器5的光信号输入端，耦合器5的光信号输出端连接光电探测器6的光信号输入端，且耦合器5的光信号输出端为基于混合控制的宽带光源功率稳定装置的信号输出端，光电探测器6的电信号输出端连接电压放大器7的信号输入端，电压放大器7的信号输出端同时连接模糊控制器8的电压信号输入端和比例控制器9的电压信号输入端，模糊控制器8的控制信号输出端和比例控制器9的控制信号输出端同时连接电流电压转换电路10的信号输入端，电流电压转换电路10的信号输出端连接泵浦光源1电压信号输入端。 

宽带光源的输出功率起伏主要源于光子的放大自发辐射过程和泵浦源功率漂移。为实现光源功率的稳定输出，本实用新型分别采用混合控制对二者进行有效抑制。 

具体实施方式二、本实施方式是对具体实施方式一所述的基于混合控制的宽带光源功率稳定装置的进一步说明，泵浦光源1采用980nm半导体激光二极管。