一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统的制作方法

1.本发明涉及在线光无源器件的生产制造技术领域，特别是一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统。


背景技术：

2.光隔离器广泛应用于光纤放大器、光纤激光器、光纤 catv 网以及卫星通讯等，在市场上长期处于供不应求的地位。自八十年代以来，光隔离器的研究一直被发达国家列为重点，随着我国经济的不断发展、人们生活水平的不断提高，人们的消费观念和消费水平也有了很大的转变与提升，同时， 我国高速增长的经济为光隔离器行业提供了广阔的市场空间，在这个契机下，我国的光隔离器行业也得到了快速发展。但是，在行业内企业数量的增加，业内竞争逐渐加剧的同时，依靠于人工检测光隔离器性能指标的生产方式很大程度上限制了生产厂商的发展。国内大多企业采用的人工检测隔离器品质需要逐个放置、拨动隔离器，调整准直器位置，用肉眼检测再逐个分拣，整个过程重复、枯燥、耗时较长，且工人的肉眼具有不稳定性，无法保证检测的正确率，这种传统的方式极大地降低了生产效率且成本较高。


技术实现要素：

3.为了克服上述不足，本发明的目的是要提供一种测量速度快、测量精度高的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，能够帮助光隔离器生产厂家以更低的成本实现更快捷、精确的检测。
4.为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，包括以下步骤：步骤1：调节半导体激光器的出光功率到20mw，并将光源连接到电控光开关，由stm32单片机完成对光开关的控制以保证光路的正常切换；步骤2：光源由光开关切换的光路射出后，经环形器的调节通过准直器进入自由空间；步骤3：进入自由空间中的光，依次通过偏振片、待检光隔离器，最后经另一端的准直器耦合进入光纤；步骤4：通过待检光隔离器的光信号经环形器的调节被传感器捕获并经由放大电路对信号进行处理；步骤5：处理完成的信号被传输至stm32单片机进行ad转换并进行逻辑判断，完成正向光路的插入损耗测量；步骤6：由stm32单片机控制光开关对光路进行切换，重复上述流程以完成反向光路的隔离度测量并进行逻辑判断；步骤7：由stm32单片机连接的上位机对此批次的待检光隔离器检测数据进行统计并保存，完成对光隔离器的自动检测、分拣以及记录；
具体的，步骤1的过程为：激光器出光口连接光开关，光开关的设置位与stm32单片机相应引脚连接，由其控制工作状态，即可通过预设程序与检测结果的判断对光路状态进行切换；具体的，步骤3的过程为：（3.1）从光开关出射的光源，其偏振态为圆偏光，为了得到一个偏振方向360
°
持续变化的线偏光，线偏振片安装在一个360
°
持续旋转的电控旋转装置上，从而使得光源通过后偏振态得以改变；（3.2）将待检光隔离器放置在分拣托盘中，分拣托盘用于将光隔离器分拣到劣品区和良品区；（3.3）用于耦合的准直器保证光纤中的光经一侧的准直器入射自由空间后能顺利耦合进入另一侧的准直器从而回到光纤内传播；具体的，步骤4的过程为：从光开关中出射的光源，从光纤环形器的port1进入，由port2出射并经准直器耦合进入自由空间，通过待检光隔离器的光信号经准直器耦合回到光纤内传播后，会从光纤环形器的port2进入并由port3出射至pin型光电二极管的光敏面；pin型光电二极管之后有运算放大器和r//c反馈网络；用来把光电二极管转换得到的微弱电信号进行放大，放大后的电信号和pin光电二极管接收的光功率呈线性关系，方便在电域对隔离度和插入损耗进行计算；具体的，步骤5的过程为：（5.1）开启pa口时钟和adc1时钟，设置pa1为模拟输入；（5.2）复位adc1，同时设置adc1分频因子，初始化adc1参数并设置其工作模式为独立模式，设置转换模式为单次转换，设置触发方式为软件触发，选择为数据右对齐；（5.3）使能adc并校准，配置规则通道参数，开始软件转换，待转换完成后读取adc值；具体的，步骤7的过程为：在完成一个待检光隔离器的正向反向测量之后，根据信号处理结果对该光隔离器的性能进行判断，判定其是否合格，驱动与分拣托盘相连的电机转动，使该光隔离器掉入相应的区域，同时将此光隔离器的检测数据上传至上位机进行记录并统计。
5.与现有技术相比，本发明的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统具备以下有益效果：（1）检测速度高于人工检测的方式，且大大降低了生产成本。
6.（2）测量原理简单，测量精度有足够的保证，在检测完成后能对光隔离器进行自动分拣。
附图说明
7.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
8.图1为本实施例的结构流程框图。
具体实施方式
9.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
10.如图1所示的一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其系统结构包括光源、光开关、光纤环形器、准直器、光电探测器、电控旋转台、线偏振片及主控芯片、stm32上位机。
11.本实施例包括以下步骤：步骤1：调节半导体激光器的出光功率到合适大小，并将光源连接到电控光开关，由stm32完成对光开关的控制以保证光路的正常切换，过程如下；在半导体激光器输出端安装波片以及消偏器，确保输出光源的偏振态为圆偏光，考虑到光路中消偏器、环形器、偏振片等光无源器件的损耗，将输出功率调节至20mw；激光器出光口连接光开关，光开关的设置位与stm32相应引脚连接，由其控制工作状态，即可通过预设程序与检测结果的判断对光路状态进行切换。
12.步骤2：光源由光开关切换的光路射出后，经环形器的调节通过准直器进入自由空间。
13.步骤3：进入自由空间中的光，依次通过偏振片、待检光隔离器，最后经另一端的准直器耦合进入光纤，具体过程如下；从光开关出出射的光源，其偏振态为圆偏光，为了得到一个偏振方向360
°
持续变化的线偏光，线偏振片安装在一个360
°
持续旋转的电控旋转装置上，从而使得光源通过后偏振态得以改变；待检光隔离器被放置在一个分拣托盘上，分拣托盘用于将光隔离器分拣到劣品区和良品区；两侧用于耦合的准直器，需要事先对准，保证光纤中的光经一侧的准直器入射自由空间后能顺利耦合进入另一侧的准直器从而回到光纤内传播。
14.步骤4：通过待检光隔离器的光信号经环形器的调节被传感器捕获并经由放大电路对信号进行处理，具体过程为；从光开关中出射的光源，从环形器的port1进入，由port2出射并经准直器耦合进入自由空间，通过待检光隔离器的光信号经准直器耦合回到光纤内传播后，会从环形器的port2进入并由port3出射至pin型光电二极管的光敏面；pin型光电二极管之后有运算放大器和r//c反馈网络；用来把光电二极管转换得到的微弱电信号进行放大，放大后的电信号和pin光电二极管接收的光功率呈线性关系，方便在电域对隔离度和插入损耗进行计算。
15.步骤5：处理完成的信号被传输至stm32进行ad转换并进行逻辑判断，完成正向光路的插入损耗测量，具体步骤如下；步骤（5.1）开启pa口时钟和adc1时钟，设置pa1为模拟输入；步骤（5.2）复位adc1，同时设置adc1分频因子，初始化adc1参数并设置其工作模式以及规则序列的相关信息；步骤（5.3）使能adc并校准，配置规则通道参数，开始软件转换，待转换完成后读取adc值。
16.步骤6：由stm32控制光开关对光路进行切换，重复上述流程以完成反向光路的隔
离度测量并进行逻辑判断。
17.步骤7：由stm32连接的上位机对此批次的待检光隔离器检测数据进行统计并保存，完成对光隔离器的自动检测、分拣以及记录，具体过程为；在完成一个待检光隔离器的正向反向测量之后，根据信号处理结果对该光隔离器的性能进行判断，判定其是否合格，由主控芯片根据检测结果控制步进电机带动托盘转动相应角度，使之滑入良品区或者劣品区，驱动与分拣托盘相连的电机转动，使该光隔离器掉入相应的区域，同时将此光隔离器的检测数据上传至上位机进行记录并统计。
18.本发明相对于传统的人工检测以及分拣方式，其检测速度快，且检测精度大大提升，同时在完成一个批次的检测后能整理出完整的检测结果，提升了生产效率，降低了生产成本。
19.本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：调节半导体激光器的出光功率到20mw，并将光源连接到电控光开关，由stm32完成对光开关的控制以保证光路的正常切换；步骤2：光源由光开关切换的光路射出后，经环形器的调节通过准直器进入自由空间；步骤3：进入自由空间中的光，依次通过偏振片、待检光隔离器，最后经另一端的准直器耦合进入光纤；步骤4：通过待检光隔离器的光信号经环形器的调节被传感器捕获并经由放大电路对信号进行处理；步骤5：处理完成的信号被传输至stm32进行ad转换并进行逻辑判断，完成正向光路的插入损耗测量；步骤6：由stm32控制光开关对光路进行切换，重复步骤2
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5以完成反向光路的隔离度测量并进行逻辑判断；步骤7：由stm32连接的上位机对此批次的待检光隔离器检测数据进行统计并保存，完成对光隔离器的自动检测、分拣以及记录。2.根据权利要求1所述的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，步骤1的具体过程为：激光器出光口连接光开关，光开关的设置位与stm32相应引脚连接，由其控制工作状态，即可通过预设程序与检测结果的判断对光路状态进行切换。3.根据权利要求1所述的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，步骤3的具体过程为：（3.1）从光开关出射的光源，其偏振态为圆偏光，为了得到一个偏振方向360
°
持续变化的线偏光，线偏振片安装在一个360
°
持续旋转的电控旋转装置上，从而使得光源通过后偏振态得以改变；（3.2）将待检光隔离器放置在分拣托盘中，分拣托盘用于将光隔离器分拣到劣品区和良品区；（3.3）用于耦合的准直器保证光纤中的光经一侧的准直器入射自由空间后能顺利耦合进入另一侧的准直器从而回到光纤内传播。4.根据权利要求1所述的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，步骤4的具体过程为：从光开关中出射的光源，从光纤环形器的port1进入，由port2出射并经准直器耦合进入自由空间，通过待检光隔离器的光信号经准直器耦合回到光纤内传播后，会从光纤环形器的port2进入并由port3出射至pin型光电二极管的光敏面。5.根据权利要求4所述的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，步骤5的具体过程为：（5.1）开启pa口时钟和adc1时钟，设置pa1为模拟输入；（5.2）复位adc1，同时设置adc1分频因子，初始化adc1参数并设置其工作模式为独立模式，设置转换模式为单次转换，设置触发方式为软件触发，选择为数据右对齐；（5.3）使能adc并校准，配置规则通道参数，开始软件转换，待转换完成后读取adc值。6.根据权利要求1所述的自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，其特征在于，步骤7的具体过程为：在完成一个待检光隔离器的正向反向测量之后，根据信号处理
结果对该光隔离器的性能进行判断，判定其是否合格，驱动与分拣托盘相连的电机转动，使该光隔离器掉入相应的区域，同时将此光隔离器的检测数据上传至上位机进行记录并统计。
技术总结
本发明公开了一种自由空间型光隔离器性能自动检测与自动分拣系统，步骤如下：调节半导体激光器的出光功率，并将光源连接到电控光开关；光源由光开关切换的光路射出后，经环形器的调节通过准直器进入自由空间；依次通过偏振片、待检光隔离器，最后经另一端的准直器耦合进入光纤；通过待检光隔离器的光信号经环形器的调节被传感器捕获并经由放大电路对信号进行处理；至此完成正向光路的插入损耗测量；由STM32控制光开关对光路进行切换，重复上述流程以完成反向光路的隔离度测量并进行逻辑判断；由上位机对此批次的待检光隔离器检测数据进行统计并保存；本发明测量精度与测量效率高，传感器对光信号的检测方式能够降低人工检测带来的误差影响。测带来的误差影响。测带来的误差影响。


技术研发人员：刘小磊 张健坤 秦琴 王立国 陈苗苗 孙文博 张文强 宋爽
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：2021.03.25
技术公布日：2021/6/29