TWI451071B - Optical power detector - Google Patents

Description

光功率偵測器

本發明係與光路切換有關，更詳而言之是指一種光功率偵測器。

隨著電腦的大量普及與網路技術的快速發展，利用網路可以快速的獲取資料或提供服務。而光電通訊能提供快速與大量的資訊傳輸，因此，光電產業受到各個階層人士與相關產業人員的重視。目前正在急遽發展的光電產業係將電學(Electronics)與光學(Optics)相互結合而產生的一種應用領域，其中又以光纖網路技術(optical networking)為人所重視與廣泛應用。

光纖網路技術為一種採用光纖(optical fiber)來做為資料傳輸媒介的通訊技術，可讓多個不同的處理系統(例如為電腦系統或電話系統)之間透過雷射光束來傳輸類比型式或數位型式的信號。另外，由於雷射光束比電波具有更高的頻率，且雷射光束於光纖中之損耗極小，因此其傳輸速度與效率遠大於傳統之有線和無線式的通訊系統。

然而，上述光纖網路技術所使用之光纖係以玻璃纖維材質製成，當光纖安裝後，發生拉扯或是錯位時，將容易造成光纖內之玻璃纖維斷裂，而造成光纖上可傳導之光功率值降低，進而無法有效地將光信號傳遞出去。是以，如何透過有效且快速地偵測光路徑上之光功率來確認光纖是否運作正常，一直是業界與學界努力及研發之方向，而常用之光偵測器通常於先將光訊號轉換成電訊號後，在透過比對數值表之方式取得對應之光功率值。然而，使用數值表之方式不僅需要較大之內存空間，且亦會降低該微控制器之運算速度，另外，當電訊號大小超出數值表所記載之數值大小時，使用數值表之方式將無法準確地求得光功率值。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種光功率偵測器，可快速偵測光路徑上之光功率值。

緣以達成上述目的，本發明所提供光功率偵測器用以偵測一光路徑上之光功率，該光功率偵測器包含有依序連接之一偵測裝置、一放大器以及一微控制器(Microcontroller，MCU)，其中，該偵測裝置用以擷取該光路徑上一預定比例的光信號，並將該光信號轉換成電流訊號後輸出；該放大器用以接收該偵測裝置所輸出之電流訊號，並將所接收的電流訊號轉換成電壓訊號後以固定的放大倍率放大輸出；該微控制器用以接收該放大器所輸出之電壓訊號，其內建一用以將所接收電壓訊號換算成光功率的方程式，用以接收該電壓訊號後，利用方程式計算得到該電壓訊號對應之光功率後輸出。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖1，本發明較佳實施例之光功率偵測器1用以偵測一光路徑上之光功率。於本實施例中，係以偵測光纖上之光功率並與一光學切換器(Optical Switch)100配合來達到光路切換之目的。該光學切換器100具有兩個輸入埠110以及一輸出埠120，該等輸入埠110分別與一光纖200連接以供輸入一光信號。該輸出埠120則用以輸出該二輸入埠110其中之一者接收之光信號。

本實施例之光功率偵測器1具有依序連接之兩個偵測裝置10、二個放大器20以及一微控制器(Microcontroller，MCU)30。其中：

該等偵測裝置10用以分別與該二光纖200連接。請參閱圖2，各該偵測裝置10具有一準直器(Collimator)12、一濾光片(Filter)14以及一光電探測器(Photodetector)16。該準直器12用以將該光纖200上的光信號集中並射向該濾光片14。該濾光片14用以擷取對應之光纖200上5%的光信號予該光電探測器16，並將其他剩餘之95%的光信號反射回該準直器12。該光電探測器16用以將所接收到之光信號轉換成電流訊號後輸出至對應之對數放大器20。

各該放大器20係一對數放大器(Log Amplifier)。各該放大器20用以接收各該光電探測器16所輸出之電流訊號，並將所接收的電流訊號轉換成電壓訊號後，透過取自然對數(Natural Logarithm)之方式，將電壓訊號以固定的放大倍率放大輸出。

該微控制器30用以接收該放大器20所輸出之電壓訊號，並內建一用以將所接收電壓訊號換算成光功率的方程式，用以在接收電壓訊號後，利用方程式計算得到該電壓訊號對應之光功率後，以二進位串列訊號的方式輸出計算得到之光功率值，藉以告知使用者所測得該二光纖上之光功率。

舉例而言，當光功率值為-10dBm時，該放大器20輸出0.1伏特之電壓，而當光功率值為-20dBm時，該放大器20輸出0.2伏特之電壓。是以，當該微控器接收到該放大器輸出0.3伏特之電壓時，即可推算出所偵測之光功率值為-30dBm，並即時輸出告知使用者計算之結果。

另外，因該微控制器30並不用內建數值表之方式，而係以直接計算線性方程式之方式取得對應之光功率，將可大幅節省該微控制器30之內存，並可加快該微控制器30之運算速度。

藉此，使用者接收到該二進位的串列訊號後，便可解析得知各光纖200輸入各輸入埠110之光信號的光功率大小，便可依據光功率之大小切換該光學切換器100輸出埠120所輸出之訊號。

必須說明的是，本發明光功率偵測器之偵測裝置結構並不以上述為限，只要能擷取光信號並將光信號轉換成電流訊號之設計，而使該放大器20與該微控制器30能夠過線性方程式計算取得對應之光功率值，亦屬本發明可行之另一實施態樣而已。另外，本發明光功率偵測器之偵測裝置數量亦不以上述之兩個為限，亦可依不同設置環境及需求改用一個、三個或三個以上的偵測裝置來進行偵測。再者，本發明之該放大器除使用對數放大器外，亦可依不同需求改用其它可呈線性放大之放大器代替，且舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1．．．光功率偵測器

10．．．偵測裝置

12．．．準直器

14．．．濾光片

16．．．光電探測器

20．．．放大器

30．．．微控制器

100．．．光學切換器

110．．．輸入埠

120．．．輸出埠

200．．．光纖

圖1為本發明光功率偵測器之方塊圖。

圖2為本發明偵測裝置之方塊圖。

1．．．光功率偵測器

10．．．偵測裝置

20．．．放大器

30．．．微控制器

100．．．光學切換器

110．．．輸入埠

120．．．輸出埠

200．．．光纖

Claims (7)

1. 一種光功率偵測器，用以偵測一光路徑上之光功率，該光功率偵測器包含有依序連接之：至少一偵測裝置，用以擷取該光路徑上一預定比例的光信號，並將該光信號轉換成電流訊號後輸出；一放大器，用以接收該偵測裝置所輸出之電流訊號，並將所接收的電流訊號轉換成電壓訊號後，以固定的放大倍率放大輸出；以及一微控制器(Microcontroller，MCU)，用以接收該放大器所輸出之電壓訊號，其內建一用以將所接收電壓訊號換算成光功率的方程式，用以接收該電壓訊號後，利用方程式計算得到該電壓訊號對應之光功率後輸出。
2. 如請求項1所述之光功率偵測器，其中，該偵測裝置包含有相連接之一濾光片(Filter)以及一光電探測器(Photodetector)；該濾光片係用以擷取該光路徑上一預定比例的光信號；該光電探測器用以將該光信號轉換成電流訊號後輸出。
3. 如請求項2所述之光功率偵測器，其中，該濾光片係擷取該光路徑上1~10%的光信號予該光電探測器。
4. 如請求項3所述之光功率偵測器，其中，該偵測裝置更包含有一準直器(Collimator)，用以將該光路徑上的光信號集中且射向該濾光片。
5. 如請求項1所述之光功率偵測器，其中，該偵測裝置係擷取該光路徑上1~10%的光信號，並將該光信號轉換成電流訊號後輸出。
6. 如請求項1所述之光功率偵測器，其中，該放大器係一對數放大器(Log Amplifier)，用以將接收到之電流訊號轉換成電壓訊號，並以取自然對數(Natural Logarithm)之方式將電壓訊號以固定的放大倍率放大輸出。
7. 如請求項1所述之光功率偵測器，其中，該微控制器係以二進位串列訊號的方式輸出計算得到之光功率值。