论文摘要
可变光衰减器（variable optical attenuator,VOA）是光通信系统中一种非常重要的光器件。VOA可以按照用户的要求将光信号能量进行预期地衰减,常用于EDFA增益均衡、DWMD网络光功率控制、光通信线路、系统评估以及各种实验中。Santec公司的OVA-650是一种基于滤光片型电控光衰减模块,内部建有一个微型步进电机,其原理是利用步进电机拖动中性梯度滤光片,当光束通过滤光片不同位置时,得到不同的衰减量。OVA-650内部的定位传感器提供了接口,用户可通过采集定位电压反映出衰减量的大小。本文以OVA-650可变光衰减模块为设计对象,结合单片机89S52进行电路设计,并制作用户可控制数字光衰减器。文中设计了步进电机驱动电路,采用二相八拍脉冲控制步进电机;用高精度模数转换芯片MAX197采样OVA-650的定位电压,并通过多次采集同一电压累和求平均的方法提高数字电压的精度;系统流程中采用了自适应环路算法,根据用户输入的衰减量查找与电压的对换表,对应出数字电压,然后循环采样定位电压,比较定位电压与查表电压的绝对值差,并控制步进电机的转向与步数,逐步求精,从而精确定位到输入的衰减量位置。在本文的测试部分,建立测试系统,测试OVA-650内部衰减量与定位电压之间的对应关系,并建立对换表;确定了步进电机移动步数与衰减量之间的关系;使用matlab进行数值分析及曲线拟合,将得到衰减量与电压关系曲线与真实曲线比较,进行误差分析;通过比较基于N阶多项式的曲线拟合方法与分段函数曲线拟合方法,确定用分段函数描绘衰减量与电压曲线,并以系统精度±0.1dB为循环条件,进行自动分段。数控可变光衰减器量程为0～35dB,系统精度达到±0.1dB。