基于STM 32的可變光衰減器的設計*

[劉斌 雷靜 鐘昌錦 付益 李沼云]

1 引言

可變光衰減器(VOA，Variable Optical Attenuater)是一種光功率控制器件，它的功能是根據需要對光信號功率進行衰減，已在光通信系統中被廣泛應用。可變光衰減器主要有機械式和非機械式兩種工作方式，近幾年的研究工作集中在具有實時可調特性的電調可變光衰減器(EVOA，Electrical Variable Optical Attenunator)，主要有液晶型VOA、磁光VOA、平面光波導VOA、高分子可調衍射光柵VOA和微機械VOA，其中前四者均為非機械式器件，后者為機械式器件。

微機械VOA是目前發展的一個重要方向，它利用成熟的Si微電子工藝且能夠實現較大規模的集成，可以獲得插入損耗低、衰減量范圍較大的VOA，響應時間在亞毫秒和毫秒量級。由于MEMS VOA的小型化、批量化和優良的器件性能使得該類VOA器件成為主流技術。目前，生產VOA的國外廠家主要有：Lightconnect、Avanex、Dicon、JDSU、Bookham、NTT、Kotura、Oplink、Dupont、BATI、AFOP以及Lightwave2020等。在國內，有光迅科技、旭海光電和上海嘉慧光電子等少數公司可提供一些類型的VOA。因此，研制出一款性能指標穩定可靠的光衰減器非常有市場前景。

2 關鍵芯片及器件設計

可變光衰減器的關鍵芯片及器件由STM32微處理器、反射式MEMS VOA以及電壓輸出數摸轉換器LTC2642芯片等幾部分組成。

2.1 STM 32微處理器

電路選擇STM32微控制器作為CUP控制器，STM32微控制器具有以下優點：

（1）使用先進成熟的ARM Cortex-M3內核結構。

① 哈佛結構；

② 1.25DMIPS/MHz和0.19mW/MHz單周期乘法指令和硬件除法指令；

③ Thumb-2指令集以16位的代碼密度帶來32位的性能；

④ 1.25DMIPS/MHz和0.19mW/MHz；

⑤ 內置了中斷控制器，提供優越的實時特性，中斷間的延遲時間只需6個CPU周期，從低功耗模式喚醒的時間也只需6個CPU周期；……