[发明专利]基于热电制冷器的温度控制电路

说明书

本申请是2013年09月18日提出的发明名称为“基于热电制冷器的温度控制电路”的中国发明专利申请201310434874.3的分案申请。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种基于热电制冷器的温度控制电路。

背景技术

随着人们对高带宽的需求不断增加，在光通信领域，要求光模块的传输速率越来越高，体积却越来越小。光模块中的EML（Electro-absorptionModulatedLaser，电吸收外调制激光器）具有较好的光谱特性、响应速度快、功耗低等特点，因此广泛应用于光通信中。

由于EML激光器的中心波长、输出功率等都受到激光器温度的影响，因此要保持EML激光器的中心波长、输出功率的稳定，需要对EML激光器的温度进行控制。特别是针对DWDM（DenseWavelengthDivisionMultiplexing，密集型光波复用）应用的场景，在应用最多的100G和50G信道间隔，要求其标准波长间隔分别为0.8nm和0.4nm。为了保证信道间隔，系统厂家提出100G和50G的中心波长稳定度要求一般为正负20pm和正负10pm。这个稳定度要求是非常严格的，因此，需要严格控制EML激光器的温度。

实际应用中，一般用TEC（Thermoelectriccooler，热电制冷器又称半导体制冷器）温度控制电路来保证EML激光器工作温度的恒定。现有的TEC温度控制方法，一般由MCU（MicroControlUnit，微控制单元）中的ADC（Analog-DigitalConverter，模数转换器）构建采样电路，采样电路由预先设置的参考电压供电，ADC按照预先设置的采样周期采样设置在EML激光器中的热敏电阻的电压值，结合预先存储的热敏电阻阻值与热敏电阻电压值的映射关系，获取热敏电阻的当前电阻值，再根据预先存储的该热敏电阻的温度-电阻特性关系，获取当前电阻值对应的热敏电阻温度，将获取的热敏电阻温度与MCU中预先设定的目标温度进行比较，根据获取的热敏电阻温度与目标温度的差值，生成温度闭环控制信号：当获取的热敏电阻温度高于目标温度，向TEC元件发送包含EML激光器降温的温度闭环控制信号，使TEC元件吸热，从而降低EML激光器以及热敏电阻的温度；当获取的热敏电阻温度低于目标温度，向TEC元件发送包含EML激光器升温的温度闭环控制信号，使TEC元件放热，从而升高EML激光器以及热敏电阻的温度；当获取的热敏电阻温度等于目标温度，维持TEC元件当前状态不变。这样，通过闭环控制TEC元件给EML激光器升温或降温，可以保障EML激光器温度的稳定性，进而保证EML激光器的中心波长、输出功率等的稳定。

在采样电路的参考电压确定的情况下，理论上，ADC采样的热敏电阻电压范围为0V到参考电压之间。但是，实际工程应用中，由于EML激光器工作时的温度一般处于一个范围区间，常规应用在20℃到70℃之间，根据热敏电阻的温度-电阻特性关系，当热敏电阻的温度为20℃时，对应的热敏电阻电阻值约为几千（K）欧姆，而当热敏电阻的温度为70℃时，对应的热敏电阻电阻值可达到十几K。因而，在常规应用环境中，由于热敏电阻电阻值最小也是K级，这样，导致ADC采样到的最小热敏电阻电压会远大于0V，即，在常规应用环境中，ADC采样到的热敏电阻电压范围只是ADC理论上采样的热敏电阻电压范围的一部分，使得ADC理论上采样的热敏电阻电压范围并没有被100%利用。这样，由于需要以更小的电压范围表征常规应用环境对应的温度，降低了ADC的实际采样精度，从而使得激光器温度的稳定精度较差。

现有为了提高激光器温度的稳定精度，往往需要提升ADC的模数转换位数，这样，将造成硬件设计及生产成本的增加；同时，通过提升ADC的模数转换位数提高激光器温度的稳定精度，同样存在ADC理论上采样的热敏电阻电压范围并没有被100%利用的情形，使得ADC的利用率较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于热电制冷器的温度控制电路，降低温度控制电路成本、提升ADC的利用率。