[发明专利]基于锁波的可调谐激光器自动控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光器控制系统，尤其涉及一种基于锁波的可调谐激光器自动控制系统。

背景技术

如图1，目前光通信网络用的传统光源是固定波长激光器(LD)。固定波长LD的控制电路的设计主要包括：温度控制电路(10)、偏置电流控制电路(30)和固定波长LD(60)三部分。

随着光通信网络传输容量的发展，对波长数需求越来越多，可调谐LD的出现刚好满足了这一需求。可调谐LD从技术上主要分为：电流控制技术、温度控制技术和机械控制技术等类型。本发明主要是针对温度控制型DFB激光器的控制。与固定波长LD相比，可调谐LD对于波长控制精度要求很高，波长误差必须小于0.02nm，因此原有的仅由偏置电流控制电路和温度控制电路实现的方法已经不能实现波长的稳定控制。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种基于锁波的可调谐激光器自动控制系统(简称自动控制系统)。具体地说，是针对可调谐LD对于波长控制精度要求高的特点，加入锁波电路和单片机对可调谐LD波长进行有效的调节和稳定控制；要求实现电路简洁，控制效果好，精确度高，应用方便。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的可调谐LD的波长调节范围为1547.715～1550.517(共8个通道)，波长间隔为0.4nm(即信道间隔为50GHz)，允许的波长误差为+/-0.02nm(即锁定频率精度为+/-2.5GHz)。由于是温度控制型可调谐LD，因此对外界温度的变化比较敏感，但为了能很好地控制其波长的变化，所以必须对LD外部和内部的温度进行控制，使其温度保持恒定，同时也要对其偏置点的电流进行严格的控制。

如图2，本发明包括偏置电流控制电路(10)、可调谐LD(20)、温度控制电路(30)、锁波电路(40)和单片机(50)；

单片机(50)、温度控制电路(30)、可调谐LD(20)依次连接，实现温度控制；

单片机(50)、偏置电流控制电路(10)、可调谐LD(20)依次连接，实现偏置电流控制；

单片机(50)、锁波电路(40)、偏置电流控制电路(10)、可调谐LD(20)依次连接，进一步实现偏置电流控制；

可调谐LD(20)和锁波电路(40)连接，反馈功率监控电流Ipmon与波长监控电流Iwlmon的比值。

偏置电流控制电路(10)，主要控制可调谐LD的偏置电流。

可调谐LD(20)，采用温度控制型的可调谐LD。

温度控制电路(30)，主要起调节可调谐LD(20)内部温度作用。

锁波电路(40)，主要起控制波长稳定的作用。

单片机(50)，采用Silicon Laboratories C8051F330控制数字电位器。

工作流程：

单片机(50)控制偏置电流控制电路(10)、温度控制电路(30)以及锁波电路(40)；

偏置电流控制电路(10)控制可调谐LD(20)的偏置电流；

温度控制电路(30)控制可调谐LD(20)内部温度；

可调谐LD(20)将功率监控电流Ipmon与波长监控电流Iwlmon的比值传递给锁波电路(40)，经过锁波电路(40)将变化情况传递给偏置电流控制电路(10)，从而改变可调谐LD(20)的偏置电流达到波长稳定作用。

工作原理：

波长调节主要由两个环节来完成：当需要调节波长时，首先通过单片机(50)来调节温度控制电路(30)中与可调谐LD(20)内部热敏电阻R_th对应的数字电位器的阻值，使得其阻值与对应波长的相应热敏电阻的阻值保持一致。由于电阻的阻值发生变化会使温度控制电路(30)的电压产生差值，通过TEC驱动器将变化反映给可调谐LD(20)内的TEC，导致可调谐LD(20)内部温度变化达到对应波长所需的温度值；在改变可调谐LD(20)内部温度的同时还要改变可调谐LD(20)的偏置电流，用单片机(50)控制偏置电流控制电路(10)改变偏置点电压使得其电流值和对应波长所给的理论值(查表)保持一致，这时即能得到所需的波长。简单来说，调节热敏电阻的阻值对于改变波长来说是粗调，而更改其偏置电流是微调。锁波电路(40)主要是为了防止外界温度发生变化的时候波长发生变化而设计的。

本发明具有下列优点和积极效果：

1、实现波长的自动控制，控制精度高。

2、电路简单，易于实现。