[发明专利]带有热电制冷器激光器的温度控制的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光器的温度控制方法和装置，特别涉及带有热电制冷器的激光器温度 控制的方法和装置。

背景技术

作为光传输系统中关键部件的光模块在很大程度上决定光传输系统的性能。光模块 将电信号经过电光转换后把光信号输出到光纤，同时接收远端传输过来的光信号，将光 信号转换成电信号，实现光信号发送和接收。在光传输系统中，对电光转换激光器有发 光功率稳定性的要求。在DWDM系统中，激光器的工作波长还要要满足ITU-T G.692 规定的适用于G.652/G.655光纤的最小通道间隔为50GHZ或100GHz的特定波长要求， 而发光功率和发光波长都和激光器的管芯温度有关。为此各个激光器厂家都在其激光器 中集成了热电制冷器(TEC)。通过控制流过TEC的电流大小和方向就能控制激光器的 管芯温度，从而稳定激光器的发光功率和波长。目前普遍采用的方案是在激光器组件内 集成TEC和热敏电阻，通过检测热敏电阻的阻值来检测激光器的管芯温度，采用负反 馈的方法来控制流过TEC电流的大小和方向，稳定激光器的管芯温度。但是这种方案 存在两个问题：1.由于热敏电阻和激光器管芯之间有热阻，所以热敏电阻的阻值不能完 全精确的反应激光器的管芯温度，这样给控制带来误差。特别是环境温度变化的时候， 这种误差尤其明显。2.当环境温度比较高时，为了使激光器的管芯温度稳定在较低的固 定值就需要很大的TEC工作电流，产生很大的热量。如果激光器组件的散热处理不当， 这些热量不能及时散发就会使管芯温度进一步升高。这样就形成了正反馈，导致激光器 热损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有热电制冷器的激光器温度控制的装置，用于补偿由于 热敏电阻和激光器管芯之间的热阻造成的控制精度的误差。

此外，本发明的另一目的是提供一种带有热电制冷器的激光器温度控制的方法。

根据本发明第一方面，带有热电制冷器的激光器的温度控制装置包括：

热敏电阻，用于检测激光器组件壳体内的激光器的管芯温度，并输出管芯温度检测 信号；

热电制冷器TEC，用于控制激光器的管芯温度；

温度传感器，用于检测激光器组件壳体的壳体温度，并输出壳体温度检测信号；以 及

TEC控制部分，用于利用所述温度传感器输出的壳体温度检测信号修正激光器管芯 温度设定值，将所述热敏电阻输出的管芯温度检测信号的值与经修正的激光器管芯温度 设定值进行比较，并根据比较结果控制流过TEC的电流大小和方向。

在本发明的一个实施例中，所述TEC控制部分包括：

温度采集和信号调理电路，用于将所述温度传感器输出的壳体温度检测信号的值与 所述激光器管芯温度设定值进行比较处理后，得到并输出作为经修正的激光器管芯温度 设定值的信号；

误差检测电路，用于将所述热敏电阻输出的管芯温度检测信号的值与所述经修正的 激光器管芯温度设定值进行比较处理后，得到并输出误差检测信号；

温度控制器，用于通过计算所述误差检测信号，得到并输出控制TEC的控制信号；

热电制冷器驱动电路，用于在所述控制信号的控制下，输出流过所述热电制冷器 TEC的驱动信号，其中所述驱动信号是根据所述控制信号改变大小和方向的电流。

其中所述热电制冷器控制装置还包括用于检测壳体温度最大允许值的过门限检测 电路，当检测到来自所述温度采集和信号调理电路的信号所代表的壳体温度大于壳体温 度最大允许值时，向TEC驱动电路输出用于关断TEC回路的使能信号。

其中所述温度传感器是贴在激光器组件壳体上的负温度系数热敏电阻。

其中所述温度采集和信号调理电路为比较电路，其正向端接收温度传感器输出的壳 体温度检测信号，其反向端接收作为激光器管芯温度设定值的信号。

其中所述误差检测电路为比较电路，其正向端接收来自温度采集和信号调理电路的 经修正的激光器管芯温度设定值的信号，其反向端接收所述热敏电阻输出的管芯温度检 测信号。

在本发明的另一实施例中，所述TEC控制部分包括：

分别对温度传感器输出的壳体温度检测信号和热敏电阻输出管芯温度检测信号进 行模数转换的模数转换器；

对模数转换器输出的数字信号进行比较处理，以分别输出控制TEC的控制信号和 关断TEC回路的使能信号的处理器；