本發(fā)明涉及一種激光器控制技術(shù)，尤其涉及一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
隨著接入網(wǎng)、FTTH(Fiber to the Home)、3G、4G以及10Gbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、光纖通道10Gbit/s的應(yīng)用，光模塊的應(yīng)用也越來越廣泛。國內(nèi)4G和FTTx的建設(shè)給光模塊的生產(chǎn)帶來了拐點(diǎn)式的增長，但產(chǎn)能的急劇提升，也對光模塊廠家的批量生產(chǎn)提出了苛刻的要求。另外，由于寬溫度范圍(-40℃～85℃)的高速光模塊(2.488、3.125、6、10Gbps等)頗受市場青睞，于是寬溫度范圍內(nèi)光模塊輸出光功率和消光比的穩(wěn)定便成了設(shè)計中的突出難題。
在傳統(tǒng)的光模塊設(shè)計中，其溫度補(bǔ)償方法主要有驅(qū)動芯片溫度補(bǔ)償、K系數(shù)補(bǔ)償、查表補(bǔ)償及數(shù)字電位器補(bǔ)償?shù)?，它們均需依賴激光器的斜效率一致性較好這一條件才能實現(xiàn)。結(jié)合光模塊的實際應(yīng)用環(huán)境，當(dāng)溫度發(fā)生變化時，激光器的斜效率變化比較離散，閾值電流也將隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，這就會導(dǎo)致傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式失效。因此，在全溫范圍(-40℃～85℃)或更苛刻的溫度范圍下，光模塊的實現(xiàn)難度較大，傳統(tǒng)的補(bǔ)償方式作用比較有限，且靈活性差，通常需要更換焊接電阻并不斷驗證或反復(fù)高低溫調(diào)節(jié)配置參數(shù)，耗時且工作量大。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置，其創(chuàng)新在于：所述光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置由比較器、偏置電流調(diào)節(jié)模塊、處理模塊、調(diào)制電流控制模塊和偏置基準(zhǔn)修正寄存器和溫度傳感器組成；光模塊中激光器的PD探測器分別與比較器和處理模塊連接，處理模塊分別與溫度傳感器、偏置基準(zhǔn)修正寄存器和調(diào)制電流控制模塊連接，偏置基準(zhǔn)修正寄存器與比較器連接，比較器與偏置電流調(diào)節(jié)模塊連接，調(diào)制電流控制模塊與激光器的調(diào)制電流輸入端連接，偏置電流調(diào)節(jié)模塊與激光器的偏置電流輸入端連接；
所述溫度傳感器用于檢測激光器的溫度，并將檢測結(jié)果輸出至處理模塊；
所述PD探測器能將檢測到的背電流分別輸出至比較器和處理模塊；
所述處理模塊能計算出偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值，處理模塊將偏置電流修正值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器，處理模塊將調(diào)制電流修正值輸出至調(diào)制電流控制模塊；
所述偏置基準(zhǔn)修正寄存器能根據(jù)偏置電流修正值對比較器內(nèi)的偏置電流基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；
所述比較器能對偏置電流基準(zhǔn)值和背電流的大小進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出至偏置電流調(diào)節(jié)模塊；
所述偏置電流調(diào)節(jié)模塊能根據(jù)比較結(jié)果對輸出到激光器的偏置電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；
所述調(diào)制電流控制模塊能根據(jù)調(diào)制電流修正值向激光器輸出相應(yīng)的調(diào)制電流。
采用本發(fā)明方案后，裝置可根據(jù)激光器背電流的變化自動對作用在激光器上的偏置電流和調(diào)制電流進(jìn)行修正，從而光模塊在寬溫度范圍條件下，保持穩(wěn)定的光功率和消光比輸出。
一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置的控制方法，所述光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)如前所述，其創(chuàng)新在于：所述方法包括：所述處理模塊內(nèi)預(yù)存有背電流和光功率的換算比例，同時，處理模塊內(nèi)還預(yù)存有初始偏置電流值、偏置電流調(diào)節(jié)值、目標(biāo)光功率和目標(biāo)消光比；所述換算比例根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定；處理模塊按如下步驟計算偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值：
1)處理模塊對溫度傳感器輸出的檢測結(jié)果進(jìn)行判斷：若溫度達(dá)到設(shè)定的閾值，則進(jìn)入步驟2)；若溫度未達(dá)到設(shè)定的閾值，則繼續(xù)對溫度變化幅度進(jìn)行判斷：若溫度變化幅度達(dá)到設(shè)定的閾值，則進(jìn)入步驟2)；若溫度變化幅度未達(dá)到設(shè)定的閾值，則根據(jù)溫度傳感器新輸出的檢測結(jié)果重新進(jìn)行步驟1)的操作；
2)處理模塊向偏置基準(zhǔn)修正寄存器輸出初始偏置電流值，然后對背電流進(jìn)行第一次采樣，然后根據(jù)換算比例計算出光功率，此光功率記為P1；
3)處理模塊根據(jù)偏置電流調(diào)節(jié)值對初始偏置電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到偏置電流調(diào)節(jié)值，然后將偏置電流調(diào)節(jié)值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器，然后對背電流進(jìn)行第二次采樣，然后根據(jù)換算比例計算出光功率，此光功率記為P2；
4)根據(jù)如下兩個方程計算出激光器的斜效率SE(t)和閾值電流Ith：
其中，Ibias1為初始偏置電流值，Ibias2為偏置電流調(diào)節(jié)值；
5)根據(jù)下式計算出偏置電流修正值：
其中，P為目標(biāo)光功率，Ibias為偏置電流修正值；
然后根據(jù)下式計算出調(diào)制電流修正值：
其中，EX為目標(biāo)消光比，Imod為調(diào)制電流修正值；
6)處理模塊將偏置電流修正值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器，處理模塊將調(diào)制電流修正值輸出至調(diào)制電流控制模塊；然后用偏置電流修正值對初始偏置電流值進(jìn)行更新，返回步驟1)。
前述方法的原理是：本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚，在光模塊的正常應(yīng)用環(huán)境中，在時間較短的情況下，溫度是不會突變的，而激光器的斜效率和閾值電流的變化與溫度存在相關(guān)性，若溫度不改變或變化幅度很小，則激光器的斜效率和閾值電流也幾乎無變化，只有溫度變化幅度較大時，斜效率和閾值電流才會發(fā)生變化；在現(xiàn)有技術(shù)條件下，一個控制周期的時間長度一般在毫秒級，在這么短的時間范圍內(nèi)，溫度幾乎無變化，相應(yīng)地斜效率和閾值電流也幾乎無變化；當(dāng)斜效率和閾值電流確定時，作用在激光器上的偏置電流和調(diào)制電流決定了激光器輸出信號的光功率和消光比，于是本發(fā)明通過兩次給定偏置電流獲得兩個光功率(即步驟2)和3)的操作)，然后解方程求解出激光器在當(dāng)前溫度條件下的當(dāng)前斜效率和當(dāng)前閾值電流(即步驟4)的操作)，然后再根據(jù)目標(biāo)光功率、目標(biāo)消光比、斜效率和閾值電流，反向求解出偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值(即步驟5)的操作)，然后再根據(jù)偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值對激光器的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這就能夠在寬溫度范圍的情況下，使激光器的輸出信號始終保持穩(wěn)定的光功率和消光比。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置及其控制方法，該裝置可以在寬溫度范圍的情況下使激光器的輸出信號始終保持穩(wěn)定的光功率和消光比。
附圖說明
圖1、本發(fā)明的電氣原理示意圖；
圖中各個標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為：比較器1、偏置電流調(diào)節(jié)模塊2、處理模塊3、調(diào)制電流控制模塊4、偏置基準(zhǔn)修正寄存器5、光模塊中激光器6、溫度傳感器7
具體實施方式
一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置，其創(chuàng)新在于：所述光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置由比較器1、偏置電流調(diào)節(jié)模塊2、處理模塊3、調(diào)制電流控制模塊4和偏置基準(zhǔn)修正寄存器5和溫度傳感器組成；光模塊中激光器6的PD探測器分別與比較器1和處理模塊3連接，處理模塊3分別與溫度傳感器、偏置基準(zhǔn)修正寄存器5和調(diào)制電流控制模塊4連接，偏置基準(zhǔn)修正寄存器5與比較器1連接，比較器1與偏置電流調(diào)節(jié)模塊2連接，調(diào)制電流控制模塊4與激光器6的調(diào)制電流輸入端連接，偏置電流調(diào)節(jié)模塊2與激光器6的偏置電流輸入端連接；
所述溫度傳感器用于檢測激光器6的溫度，并將檢測結(jié)果輸出至處理模塊3；
所述PD探測器能將檢測到的背電流分別輸出至比較器1和處理模塊3；
所述處理模塊3能計算出偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值，處理模塊3將偏置電流修正值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器5，處理模塊3將調(diào)制電流修正值輸出至調(diào)制電流控制模塊4；
所述偏置基準(zhǔn)修正寄存器5能根據(jù)偏置電流修正值對比較器1內(nèi)的偏置電流基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；
所述比較器1能對偏置電流基準(zhǔn)值和背電流的大小進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出至偏置電流調(diào)節(jié)模塊2；
所述偏置電流調(diào)節(jié)模塊2能根據(jù)比較結(jié)果對輸出到激光器6的偏置電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；
所述調(diào)制電流控制模塊4能根據(jù)調(diào)制電流修正值向激光器6輸出相應(yīng)的調(diào)制電流。
一種光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置的控制方法，所述光模塊自動溫度補(bǔ)償裝置由比較器1、偏置電流調(diào)節(jié)模塊2、處理模塊3、調(diào)制電流控制模塊4和偏置基準(zhǔn)修正寄存器5和溫度傳感器組成；光模塊中激光器6的PD探測器分別與比較器1和處理模塊3連接，處理模塊3分別與溫度傳感器、偏置基準(zhǔn)修正寄存器5和調(diào)制電流控制模塊4連接，偏置基準(zhǔn)修正寄存器5與比較器1連接，比較器1與偏置電流調(diào)節(jié)模塊2連接，調(diào)制電流控制模塊4與激光器6的調(diào)制電流輸入端連接，偏置電流調(diào)節(jié)模塊2與激光器6的偏置電流輸入端連接；所述溫度傳感器用于檢測激光器6的溫度，并將檢測結(jié)果輸出至處理模塊3；所述PD探測器能將檢測到的背電流分別輸出至比較器1和處理模塊3；所述處理模塊3能計算出偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值，處理模塊3將偏置電流修正值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器5，處理模塊3將調(diào)制電流修正值輸出至調(diào)制電流控制模塊4；所述偏置基準(zhǔn)修正寄存器5能根據(jù)偏置電流修正值對比較器1內(nèi)的偏置電流基準(zhǔn)值進(jìn)行更新；所述比較器1能對偏置電流基準(zhǔn)值和背電流的大小進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出至偏置電流調(diào)節(jié)模塊2；所述偏置電流調(diào)節(jié)模塊2能根據(jù)比較結(jié)果對輸出到激光器6的偏置電流進(jìn)行調(diào)節(jié)；所述調(diào)制電流控制模塊4能根據(jù)調(diào)制電流修正值向激光器6輸出相應(yīng)的調(diào)制電流；
其創(chuàng)新在于：所述方法包括：所述處理模塊3內(nèi)預(yù)存有背電流和光功率的換算比例，同時，處理模塊3內(nèi)還預(yù)存有初始偏置電流值、偏置電流調(diào)節(jié)值、目標(biāo)光功率和目標(biāo)消光比；所述換算比例根據(jù)試驗數(shù)據(jù)確定；處理模塊3按如下步驟計算偏置電流修正值和調(diào)制電流修正值：
1)處理模塊3對溫度傳感器輸出的檢測結(jié)果進(jìn)行判斷：若溫度達(dá)到設(shè)定的閾值，則進(jìn)入步驟2)；若溫度未達(dá)到設(shè)定的閾值，則繼續(xù)對溫度變化幅度進(jìn)行判斷：若溫度變化幅度達(dá)到設(shè)定的閾值，則進(jìn)入步驟2)；若溫度變化幅度未達(dá)到設(shè)定的閾值，則根據(jù)溫度傳感器新輸出的檢測結(jié)果重新進(jìn)行步驟1)的操作；
2)處理模塊3向偏置基準(zhǔn)修正寄存器5輸出初始偏置電流值，然后對背電流進(jìn)行第一次采樣，然后根據(jù)換算比例計算出光功率，此光功率記為P1；
3)處理模塊3根據(jù)偏置電流調(diào)節(jié)值對初始偏置電流值進(jìn)行調(diào)節(jié)，得到偏置電流調(diào)節(jié)值，然后將偏置電流調(diào)節(jié)值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器5，然后對背電流進(jìn)行第二次采樣，然后根據(jù)換算比例計算出光功率，此光功率記為P2；
4)根據(jù)如下兩個方程計算出激光器6的斜效率SE(t)和閾值電流Ith：
其中，Ibias1為初始偏置電流值，Ibias2為偏置電流調(diào)節(jié)值；
5)根據(jù)下式計算出偏置電流修正值：
其中，P為目標(biāo)光功率，Ibias為偏置電流修正值；
然后根據(jù)下式計算出調(diào)制電流修正值：
其中，EX為目標(biāo)消光比，Imod為調(diào)制電流修正值；
6)處理模塊3將偏置電流修正值輸出至偏置基準(zhǔn)修正寄存器5，處理模塊3將調(diào)制電流修正值輸出至調(diào)制電流控制模塊4；然后用偏置電流修正值對初始偏置電流值進(jìn)行更新，返回步驟1)。
采用本發(fā)明方案后，就能在光模塊運(yùn)行過程中，對光模塊中激光器的工作參數(shù)進(jìn)行自動連續(xù)地調(diào)節(jié)。