專利名稱：用于使激光源工作穩(wěn)定的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于使激光源(例如光線通信線路中使用的激光源)工作穩(wěn)定的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在激光光通信線路中，需要克服溫度和老化的影響而使所謂的“眼圖(eye-shape)”穩(wěn)定。這種名稱目前表示通過在示波器屏幕上顯示由“0”和“1”產(chǎn)生的軌跡所獲得的圖樣，所述那些“0”和“1”組成經(jīng)過線路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流。概括地說，眼圖“開闊”對應(yīng)于傳送裝置性能最佳。
已有一些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，通過采用自動功率控制(APC)電路或光功率穩(wěn)定措施，來對抗溫度對眼圖的負(fù)面影響(平均功率和消光比ER)。這些現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備需要激光源與溫度對照的行為特征以用于調(diào)制控制，且一般不能對老化效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償。
還有其他的調(diào)制控制設(shè)備用于眼圖穩(wěn)定，它們涉及對導(dǎo)頻音的使用。這些設(shè)備增加了系統(tǒng)中的電路復(fù)雜性，并且光功率中存在的導(dǎo)頻音可能與所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和/或其他音頻發(fā)生不期望的干涉。

發(fā)明內(nèi)容
因此感到需要這樣的設(shè)備，它能夠克服溫度漂移和激光器老化影響而維持光學(xué)眼圖(平均功率和ER)，而不需要激光器模塊制造期間的溫度特性，最好也不需要額外的電路。
因此，本發(fā)明的目的是對這種需求提供回應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，通過所附權(quán)利要求中闡述的特征來達(dá)到上述目的。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的系統(tǒng)。權(quán)利要求是此處提供的本發(fā)明公開內(nèi)容的組成部分。
簡單地說，本發(fā)明的一種實施例是一種克服由溫度和老化中至少一項所引起的漂移而使來自激光源的輸出光功率穩(wěn)定的方法，其中來自激光器的輸出光功率具有目標(biāo)平均值(Ptarget)附近的目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度(OMAtarget)。這種方法包括下列步驟—選擇性地向所述激光源施加可變的偏置電流和調(diào)制電流，以及—通過下述方式對所述偏置電流和所述調(diào)制電流進(jìn)行控制—對來自所述激光源的實際平均輸出光功率與所述目標(biāo)平均值(Ptarget)之間的誤差進(jìn)行檢測，—將所述誤差與給定的誤差閾值進(jìn)行比較，以及—當(dāng)所述誤差達(dá)到所述閾值時，對所述偏置電流和所述調(diào)制電流進(jìn)行調(diào)整，以使來自所述激光源的輸出光功率回到所述目標(biāo)平均值(Ptarget)和所述目標(biāo)平均值(Ptarget)附近的所述目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度(OMAtarget)。
本發(fā)明的實施例能夠克服溫度漂移和激光器老化而維持光學(xué)眼圖，而不需要在模塊制造期間的溫度特性。另外，本發(fā)明的這種實施例依靠微處理器中實現(xiàn)的具體算法來正確地設(shè)定調(diào)制電流幅度和偏置電流幅度，而不需要任何額外的具體電路。


現(xiàn)在將僅以示例方式參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，附圖中—圖1是設(shè)備的原理框圖，該設(shè)備包括激光源，激光源具有有關(guān)模塊用于使該激光源的工作穩(wěn)定，—圖2到圖4是對圖1所示設(shè)備操作的圖形示例，—圖5是表示此處所述設(shè)備操作的流程圖。
具體實施例方式
在圖1中，標(biāo)號1表示當(dāng)前激光光通信中所用的任何已知類型的(例如DFB)激光源。激光源1具有有關(guān)的功率傳感模塊2，功率傳感模塊2適于在輸出線路3上產(chǎn)生表示激光源1所發(fā)射的光輻射功率OR的信號。為此，在輻射OR的路徑中插入半反射鏡4以將該輻射的(非常小的)一部分“分”出來并將其導(dǎo)入傳感模塊2。傳感模塊2通常包括光電轉(zhuǎn)換器(例如光電二極管或光電三極管)，該轉(zhuǎn)換器將饋送入模塊2的光輻射轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號。
上述傳感設(shè)備用在例如所謂的“波長鎖定器”設(shè)備中是本領(lǐng)域公知的。這些設(shè)備包括波長敏感模塊，該模塊適于感知激光源所發(fā)射的輻射中任何波長變化，并饋送到波長控制環(huán)以使所發(fā)射的波長恢復(fù)到期望的標(biāo)稱值。這樣的波長鎖定器設(shè)備還包括用于感知所發(fā)射的輻射功率并產(chǎn)生表示該功率的信號的模塊。該功率信號用于對波長敏感信號進(jìn)行歸一化，從而防止波長鎖定器設(shè)備的工作可能受到激光器所發(fā)射的光功率改變這樣的不利影響。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很快理解，包括半反射鏡來從光輻射OR中分出功率的圖示設(shè)備僅僅是適用于此目的的多種不同設(shè)備的示例。例如，本領(lǐng)域已知這樣的可替換設(shè)備，其中對與激光器1(從其“前”端面)發(fā)射的光輻射OR有關(guān)的功率進(jìn)行感知是在不與光輻射OR發(fā)生干涉的情況下進(jìn)行的。在這樣的可替換設(shè)備中，根據(jù)激光源“后”端面處接收到的輻射來感知激光器輸出功率。
與之類似，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，例如“光學(xué)”、“光”等詞語是根據(jù)激光光通信及相關(guān)領(lǐng)域的目前使用情況而使用的。因此，標(biāo)題中的措詞不應(yīng)限制為可見光譜中的輻射，而是還延伸到例如紅外(IR)和紫外(UV)范圍的輻射。
功率檢測模塊2通常還包括A/D轉(zhuǎn)換器，使線路3上產(chǎn)生的功率傳感信號是數(shù)字形式的。這樣使這些信號適于饋送到微控制器5中。微控制器5接著設(shè)置為用于通過分別由標(biāo)號6、7表示的輸出線路對激光源1的偏置電流(IB)和調(diào)制電流(IM)進(jìn)行控制。這通常是通過(已知類型的)激光器驅(qū)動電路來進(jìn)行的，該電路整體由標(biāo)號8表示。
在激光源以某個溫度和老化水平工作期間，表示光功率與驅(qū)動電流之間的關(guān)系曲線例如圖2中曲線A所示的曲線?；旧?，可以看到驅(qū)動電流包括在偏置分量I1上疊加調(diào)制分量構(gòu)成的組合，所述調(diào)制分量使驅(qū)動電流在Imod1表示的范圍內(nèi)“擺動”。
因此，來自激光器1的光功率相應(yīng)地具有水平P1，它對應(yīng)于輸入電流I1，并表示光功率的“目標(biāo)”水平Ptarget，所述光功率上疊加了可變分量，所述可變分量引起光功率在由OMAtarget表示的期望“目標(biāo)”光學(xué)調(diào)制幅度(OMA)范圍內(nèi)變化。
如圖3的示意性圖示，溫度變化和/或老化主要在激光器特性中造成漂移，使得光功率與驅(qū)動電流之間的關(guān)系由曲線B所示的“新”曲線而不是曲線A表示。如此處所示，曲線A和曲線B都基本上是直線，曲線B相對于曲線A顯示出了較小的斜率和較高的電流閾值。另外，當(dāng)溫度增加時以及由于其中產(chǎn)生老化時，曲線B大體上位于曲線A“下方”，在曲線B的情況下，相同的驅(qū)動電流值會產(chǎn)生較低的光功率值。
由圖3可以直接理解設(shè)備特性從曲線A漂移到曲線B的實際結(jié)果如果驅(qū)動電流(I1+Imod1)保持不變，則來自激光器1的光功率將表現(xiàn)出通常低于期望“目標(biāo)”值Ptarget的平均值P2。另外，光學(xué)調(diào)制幅度也會漂移到由OMA2表示的范圍，它比“目標(biāo)”范圍OMAtarget更“窄”更“低”。這樣會接下來對應(yīng)于光學(xué)眼圖逐漸“開口較窄”，線路的ER性能隨之變差。
此處所述的設(shè)備基于下列認(rèn)識通過對圖4中示意性示出的偏置電流(IB)和調(diào)制電流(IM)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，可以將來自激光?的光功率恢復(fù)到初始性能(從而有效地抵抗溫度和/或老化的負(fù)面影響)。
基本上，將偏置電流IB(重新)調(diào)整到新的(通常是更大的)值I2，所述新的值(通過曲線B所示的關(guān)系)可轉(zhuǎn)換為與期望值Ptarget對應(yīng)的平均輸出功率水平P1。與之類似，對調(diào)制電流IM進(jìn)行調(diào)節(jié)以產(chǎn)生由Imod2表示的調(diào)制范圍，該調(diào)制范圍(經(jīng)過曲線B所示的關(guān)系)可轉(zhuǎn)換為與期望范圍OMAtarget對應(yīng)的光學(xué)調(diào)制幅度(OMA)。
微控制器5根據(jù)檢測模塊2在線路3上接收到的功率傳感信號，通過輸出線路6和7將驅(qū)動電流行為從圖2所示狀況切換到圖4所示狀況。
優(yōu)選地，直到功率產(chǎn)生誤差之前，即來自激光器的平均輸出P2的目標(biāo)值Ptarget與實際值之間的差別(見圖3)低于固定閾值ΔP之前，此處所述控制設(shè)備都不對驅(qū)動電流進(jìn)行校正(即重新調(diào)整)。在達(dá)到這樣的閾值時，微控制器5將偏置電流IB調(diào)整到I2以便使平均功率水平恢復(fù)到Ptarget。通過微控制器5可以容易地計算為了獲得期望目標(biāo)值OMAtarget所需的“新的”調(diào)制電流范圍Imod2Imod2＝OMAtarget·(I2-I1)/(Ptarget-P2)其中—Imod2為新的調(diào)制范圍值，—OMAtarget為目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度，—I2為校正之后偏置電流的當(dāng)前值，—I1為校正之前的偏置電流值，—Ptarget為激光源1平均光功率的目標(biāo)平均值，—P2為校正之前來自激光源1的平均輸出光功率值。
圖5的流程圖是前述設(shè)備工作的示例。
在啟動步驟100之后，步驟102表示微控制器5對經(jīng)過線路3從功率傳感模塊2接收的功率傳感水平進(jìn)行監(jiān)視。
在步驟104，微控制器5檢查功率誤差的絕對值(Abs(Ptarget-P2)，見圖3)是否達(dá)到閾值ΔP。如果尚未達(dá)到閾值(步驟104為否定輸出)，則微控制器5返回步驟102。
如果由于溫度和/或老化效應(yīng)而達(dá)到了功率誤差閾值(步驟104為肯定輸出)，微控制器5在步驟106如前所述將偏置電流IB調(diào)整到I2并存儲I1和P2的值。
在步驟108，微控制器計算激光源1的調(diào)制電路Imod2。
由標(biāo)號110表示的步驟表示可以由微控制器5進(jìn)行檢查以確認(rèn)是否繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定操作。
在結(jié)果為否定的情況下，系統(tǒng)前進(jìn)到停止步驟112等待重新激活?；蛘撸绻^續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定操作(步驟110為肯定輸出)，則系統(tǒng)操作返回步驟102。
應(yīng)當(dāng)明白，這里描述的裝置不是僅對如前所述使激光器行為從曲線A漂移到曲線B才有效。對于使之漂移到其他曲線、和/或在溫度降低時可能需要可能從曲線B漂移回曲線A，該裝置同樣也有效。
此處所述的裝置并不僅僅進(jìn)行功率控制穩(wěn)定操作，就像確保維持預(yù)定平均輸出功率水平可能獲得的那樣。此處所述的裝置確保了來自激光源的輸出功率的總體行為(平均水平加上光學(xué)調(diào)制幅度，即OMA)抵抗溫度和/或老化的影響而穩(wěn)定。
因此，在不影響本發(fā)明上述遠(yuǎn)離的情況下，細(xì)節(jié)和實施方式可以相對于上面僅以舉例方式所述和所示的情況進(jìn)行變化，甚至是很大的變化，而不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種克服由溫度和老化中至少一項所引起的漂移而使來自激光源(1)的輸出光功率穩(wěn)定的方法，所述輸出光功率具有目標(biāo)平均值(Ptarget)附近的目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度(OMAtarget)，所述方法包括下列步驟選擇性地向所述激光源(1)施加(6、7)可變的偏置電流(IB)和調(diào)制電流(IM)，以及通過下述方式對所述偏置電流(IB)和所述調(diào)制電流(IM)進(jìn)行控制對來自所述激光源(1)的實際平均輸出光功率(P2)與所述目標(biāo)平均值(Ptarget)之間的誤差進(jìn)行檢測(102)，將所述誤差與給定的誤差閾值(ΔP)進(jìn)行比較(104)，以及當(dāng)所述誤差達(dá)到所述閾值(ΔP)時，對所述偏置電流(IB)和所述調(diào)制電流(IM)進(jìn)行調(diào)整(106)，以使來自所述激光源(1)的輸出光功率回到所述目標(biāo)平均值(Ptarget)和所述目標(biāo)平均值(Ptarget)附近的所述目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度(OMAtarget)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述誤差達(dá)到所述閾值(ΔP)時，其包括下列步驟將所述偏置電流(IB)從當(dāng)前值(I1)調(diào)整到目標(biāo)值(I2)，所述偏置電流目標(biāo)值(I2)對應(yīng)于來自所述激光源(1)的輸出光功率的所述目標(biāo)平均值(Ptarget)，以及將所述調(diào)制電流(IM)的調(diào)制范圍調(diào)整到新的值(Imod2)，所述新的值由Imod2＝OMAtarget·(I2-I1)/(Ptarget-P2)限定，其中Imod2為所述調(diào)制范圍的所述新的值，OMAtarget為所述目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度(OMAtarget)，I2為所述偏置電流的所述當(dāng)前值，I1為校正之前所述偏置電流目標(biāo)值，Ptarget為所述激光源(1)的平均光功率的所述目標(biāo)平均值(Ptarget)，P2為校正之前來自所述激光源的平均輸出光功率值。
3.一種用于實施權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中任一項所述方法的系統(tǒng)，其特征在于包括功率傳感器(2)，用于感知來自所述激光源(1)的輸出光功率，并產(chǎn)生指示所述輸出光功率的功率傳感信號(3)，以及控制器(5)，所述控制器(5)對所述功率傳感信號敏感，并設(shè)置為對所述激光源(1)的所述偏置電流(IB)和所述調(diào)制電流(IM)進(jìn)行選擇性調(diào)整(6、7、8)，所述控制器(5)還設(shè)置為進(jìn)行檢測(102)所述誤差的所述操作、將所述誤差與所述誤差閾值(ΔP)進(jìn)行比較(104)的所述操作、以及對所述偏置電流(IB)和所述調(diào)制電流(IM)進(jìn)行調(diào)整的所述操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，它包括插入所述控制器(5)與所述激光源(1)之間的激光驅(qū)動電路(8)，所述激光驅(qū)動電路(8)用于對所述激光源(1)的所述偏置電流(IB)和所述調(diào)制電流(IM)進(jìn)行選擇性調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器包括微控制器(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，它包括的所述控制器(5)在其中儲存有軟件代碼部分，用于進(jìn)行所述檢測步驟、所述比較步驟和所述調(diào)整步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述功率傳感模塊(2)包括模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于以數(shù)字形式將所述功率傳感信號(3)饋送入所述控制器(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，它包括半反射元件(4)，用于從所述激光源(1)產(chǎn)生的光功率中分出功率以饋送所述功率傳感模塊(2)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種克服由溫度和/或老化所引起的漂移而使來自激光源(1)的輸出光功率穩(wěn)定的系統(tǒng)，所述輸出光功率具有目標(biāo)平均值附近的目標(biāo)光學(xué)調(diào)制幅度，所述系統(tǒng)包括功率傳感器(2)，用于感知來自激光源(1)的輸出光功率，并產(chǎn)生指示所述輸出光功率的功率傳感信號(3)，以及控制器(5)，所述控制器(5)對功率傳感信號敏感，并設(shè)置為通過下述方式對激光源(1)的偏置電流(I
文檔編號H04B10/02GK1960087SQ20061013797
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者盧普·思爾韋奧, 阿茲尼·齊烏瑟普·阿赫勒, 弗赫奈奧·齊烏瑟普 申請人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司