[发明专利]一种光模块激光器数字开环温度补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及光模块激光器温度补偿技术。 

背景技术

光模块大量应用在光通信领域，是光通信设备上非常关键的一个组成部分。目前，光模块中一般采用FP(Fabry-Perot Laser) 法布里-珀罗激光器或DFB(Distributed Feedback Laser) 分布式反馈激光器作为光源，而这类半导体激光器的发光斜效率和阈值电流会随温度的变化而变化；发光斜效率随着环境温度的升高而逐渐减小，而阈值电流会随着环境温度的升高而增大。为了维持恒定的输出光功率和消光比，激光驱动器随环境温度的升高相应地增大激光器的偏置电流，而激光器的输出光功率将随激光器的偏置电流的增大而增大，阈值电流随温度上升而增大；输出功率与泵浦光效率的比值，即斜效率会随温度上升而下降。

光模块中激光器最重要的两个参数：激光功率和消光比，其值是由激光器驱动电路提供的偏置电流、调制电流，以及激光器本身的阈值电流和斜效率共同决定的。

为了使激光输出功率和消光比保持稳定，理想情况下，激光器偏置电流应随其阈值电流的变化而作同向变化；而调制电流应随其斜效率的变化而作反向变化。为了实现这个目的，目前光模块领域普遍采用集成的激光二极管驱动器（LDD），LDD一般都集成了自动功率控制（APC）和消光比控制（ERC）电路。其中闭环的APC电路一般采用背光二极管对实际的出光功率进行监测，将监测值与设置值进行比较，然后自动调节激光器的偏置电流的大小来调整出光功率；消光比控制电路（ERC）控制调制电流的大小，并且根据环境温度进行补偿使消光比恒定。

这种闭环的方式虽然可以使出光功率和消光比稳定，但随着温度的上升，偏置电流和调制电流会急剧增加，光模块的功耗增加，功耗的增加又加剧的环境温度的升高，这样恶性循环导致模块的性能下降，并使得模块在高温环境下容易发生故障和失效。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种光模块激光器数字开环温度补偿系统，包括数字开环温度补偿功率控制电路，开环温度补偿消光比控制电路以及激光器系统参数监测电路；极大地降低光模块发射部分的功耗，避免激光器在高温环境下性能下降和故障的发生。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明涉及提供一种数字开环温度补偿功率控制电路，包括温度采集单元、第一ADC单元（ADC1）、控制器单元、DAC单元和偏置电流控制单元，其中所述温度采集单元、ADC单元、控制器单元、DAC单元和偏置电流控制单元依次连接；工作过程为：所述温度采集单元将采集到的实时工作温度值的模拟信号，经第一ADC单元（ADC1）转换成数字信号后传输到控制器单元中；控制器单元根据所述温度值和激光器的温度特性，输出一个数字信号的相应偏置电流的设置值；该偏置电流的设置值经过DAC单元转成模拟信号后，输入到偏置电流控制单元中；所述偏置电流控制单元把DAC输出的模拟信号经放大器调整后，输出一个大小随温度变化的偏置电流I_bias给激光器，从而使激光器的输出平均光功率不随温度变化而变化，而是始终保持在一个稳定的范围内。采用数字技术，实时进行温度监控，然后可以非常灵活的根据激光器的温度特性，进行偏置电流的温度补偿。

所述控制器单元由单片机组成，主要作用就是根据第一ADC单元（ADC1)输入的温度值和激光器的温度特性，输出一个随温度变化的数字的偏置电流设置值给下位的DAC单元。

所述激光器的温度特性用分段线性拟合法或查表法固化在所述控制器单元的单片机的存储模块中，比如说，将所述激光器的温度特性（包括偏置电流，调制电流，背光电流，输出功率，消光比和斜效率等随温度变化的关系）测试出来后绘制成上述参量的温度特性关系曲线，再根据一定的采样步进，对温度特性关系进行采样量化，最终建立量化后的温度特性关系表，并将该温度特性关系表存储在所述控制器单元的单片机中，工作时根据输入的温度值查询对应的偏置电流的设置值。