一种用于熔融拉锥系统的专用光功率计的设计

　　引言

　　随着实际应用的需要，光纤宽带耦合器的发展非常迅速，双窗口宽带耦合器，乃至三窗口宽带耦合器都已纷纷出现。该类器件的制作基于熔融拉锥原理，传统上在研制及生产双窗口宽带耦合器时，必须要使用两台光源。工作时先开启一台光源，在拉锥过程中控制各种参数，使之满足该窗口的指标要求，然后关闭该光源，开启另一台光源。一般来说，总要经过多次反复，才能得到特定条件下的一组最佳参数，因而效率不高。如果将两台光源同时打开，光功率计则无法区分开两台光源发出的光，因而无法正确控制拉锥参数。为此本文设计了一种专用光功率计，在合波光中能同时识别并分别测量出两台光源的光功率，同时控制两个波长窗口的拉锥参数，进而能大大提高整个工作的效率，并提高成品率。

　　相关检测原理

　　在进行微弱正弦信号检测时，传统的检测手段一般是先使用窄带带通滤波器进行滤波，再用选频放大器进行放大，由于受带宽等的限制，这种方法的实际检测效果并不太好。而利用相关检测技术，可以从信号的频率和相位两方面去捕捉和提取信号，具有极强的抑制噪声的能力。

　　相关检测技术的应用对象为交

　　流信号，必须先通过调制器将待测信号调制到某一频率，然后经过信号输入通道和参考输入通道。从两个通道出来的信号还要依次经过相敏检波器和低通滤波器最后至输出端。信号输入通道的作用是低噪声前置放大、噪声的初步抑制和提供一定的交流增益。参考输入通道主要是提供超过360°的相移，从而产生适应相敏检波器的方波或正弦波。相敏检波器的实质是实现频谱的搬迁，利用参考频率和被测信号的相关性，将信号中的噪声区分出来，然后由低通滤波器予以滤除，滤波后的信号经直流放大后输出。

　　专用光功率计的设计方案

　　在合波光中，如果选一路为测量光，那么另一路就是非测量光。

在耦合器的生产过程中，经常需要合波光中非测量光约是测量光100倍的情况，因此这就要求光功率计在非测量光比测量光大100倍的情况下仍要能正常测量，即要求光功率计的合波“抑制”能力要在100倍以上。为此，在应用相关检测技术时，在交流放大之前必须增加滤波器，将非测量光电平衰减到不高于测量光电平，否则非测量光电平过高容易使交流放大电路饱和，进而产生错误的测量结果。考虑到上述因素，设计合波测量型光功率计的方案如图1所示。

　　带通滤波器电路

　　调制光源一般有 2 7 0 H z 和1000Hz两个调制频率，因此本方案就针对这两个频率来设计带通滤波器，中心频率设计在 270Hz 和1000Hz，由CPU在频率识别后进行控制切换。光源的调制一般都是方波调制，因此已调光信号含有奇次谐波。当测量光为270Hz时，非测量光为1000Hz，此时非测量光的谐波频率成分较高而且幅度较小，因此可以不考虑。但是当测量光为1000Hz时，非测量光为270Hz，其三次谐波是810Hz，幅度为基波的三分之一，五次谐波是1350Hz，幅度是基波的五分之一。可见三次谐波离中心频率最近，幅度也较大，270Hz基波虽然幅度最大，但是距离中心频率相对较远，因此应重点考虑三次谐波的滤除。按照本设计要求，三次谐波的幅度约是测量光幅度的33倍，因此要求对三次谐波的抑制应达到33倍以上。