CN106451061B - 光模块自动温度补偿装置及其控制方法 - Google Patents

光模块自动温度补偿装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种光模块自动温度补偿装置，由比较器、偏置电流调节模块、处理模块、调制电流控制模块和偏置基准修正寄存器和温度传感器组成；基于前述装置，本发明还提出了一种光模块自动温度补偿装置的控制方法；本发明的有益技术效果是：提供了一种光模块自动温度补偿装置及其控制方法，该装置可以在宽温度范围的情况下使激光器的输出信号始终保持稳定的光功率和消光比。

Description

光模块自动温度补偿装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种激光器控制技术，尤其涉及一种光模块自动温度补偿装置及其控制方法。
背景技术
随着接入网、FTTH(Fiber to the Home)、3G、4G以及10Gbit/s以太网标准、光纤通道10Gbit/s的应用，光模块的应用也越来越广泛。国内4G和FTTx的建设给光模块的生产带来了拐点式的增长，但产能的急剧提升，也对光模块厂家的批量生产提出了苛刻的要求。另外，由于宽温度范围(-40℃～85℃)的高速光模块(2.488、3.125、6、10Gbps等)颇受市场青睐，于是宽温度范围内光模块输出光功率和消光比的稳定便成了设计中的突出难题。
在传统的光模块设计中，其温度补偿方法主要有驱动芯片温度补偿、K系数补偿、查表补偿及数字电位器补偿等，它们均需依赖激光器的斜效率一致性较好这一条件才能实现。结合光模块的实际应用环境，当温度发生变化时，激光器的斜效率变化比较离散，阈值电流也将随之发生相应的变化，这就会导致传统的补偿方式失效。因此，在全温范围(-40℃～85℃)或更苛刻的温度范围下，光模块的实现难度较大，传统的补偿方式作用比较有限，且灵活性差，通常需要更换焊接电阻并不断验证或反复高低温调节配置参数，耗时且工作量大。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种光模块自动温度补偿装置，其创新在于：所述光模块自动温度补偿装置由比较器、偏置电流调节模块、处理模块、调制电流控制模块和偏置基准修正寄存器和温度传感器组成；光模块中激光器的PD探测器分别与比较器和处理模块连接，处理模块分别与温度传感器、偏置基准修正寄存器和调制电流控制模块连接，偏置基准修正寄存器与比较器连接，比较器与偏置电流调节模块连接，调制电流控制模块与激光器的调制电流输入端连接，偏置电流调节模块与激光器的偏置电流输入端连接；
所述温度传感器用于检测激光器的温度，并将检测结果输出至处理模块；
所述PD探测器能将检测到的背光电流分别输出至比较器和处理模块；
所述处理模块能计算出偏置电流修正值和调制电流修正值，处理模块将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器，处理模块将调制电流修正值输出至调制电流控制模块；
所述偏置基准修正寄存器能根据偏置电流修正值对比较器内的偏置电流基准值进行更新；
所述比较器能对偏置电流基准值和背光电流的大小进行比较，并将比较结果输出至偏置电流调节模块；
所述偏置电流调节模块能根据比较结果对输出到激光器的偏置电流进行调节；
所述调制电流控制模块能根据调制电流修正值向激光器输出相应的调制电流。
采用本发明方案后，装置可根据激光器背光电流的变化自动对作用在激光器上的偏置电流和调制电流进行修正，从而光模块在宽温度范围条件下，保持稳定的光功率和消光比输出。
一种光模块自动温度补偿装置的控制方法，所述光模块自动温度补偿装置的结构如前所述，其创新在于：所述方法包括：所述处理模块内预存有背光电流和光功率的换算比例，同时，处理模块内还预存有初始偏置电流值、偏置电流调节值、目标光功率和目标消光比；所述换算比例根据试验数据确定；处理模块按如下步骤计算偏置电流修正值和调制电流修正值：
1)处理模块对温度传感器输出的检测结果进行判断：若温度达到设定的第一阈值，则进入步骤2)；若温度未达到设定的第一阈值，则继续对温度变化幅度进行判断：若温度变化幅度达到设定的第二阈值，则进入步骤2)；若温度变化幅度未达到设定的第二阈值，则根据温度传感器新输出的检测结果重新进行步骤1)的操作；
2)处理模块向偏置基准修正寄存器输出初始偏置电流值，然后对背光电流进行第一次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P1；
3)处理模块根据偏置电流调节值对初始偏置电流值进行调节，得到偏置电流调节值，然后将偏置电流调节值输出至偏置基准修正寄存器，然后对背光电流进行第二次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P2；
4)根据如下两个方程计算出激光器的斜效率SE(t)和阈值电流Ith：
其中，Ibias1为初始偏置电流值，Ibias2为偏置电流调节值；
5)根据下式计算出偏置电流修正值：
其中，P为目标光功率，Ibias为偏置电流修正值；
然后根据下式计算出调制电流修正值：
其中，EX为目标消光比，Imod为调制电流修正值；
6)处理模块将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器，处理模块将调制电流修正值输出至调制电流控制模块；然后用偏置电流修正值对初始偏置电流值进行更新，返回步骤1)。
前述方法的原理是：本领域技术人员应该清楚，在光模块的正常应用环境中，在时间较短的情况下，温度是不会突变的，而激光器的斜效率和阈值电流的变化与温度存在相关性，若温度不改变或变化幅度很小，则激光器的斜效率和阈值电流也几乎无变化，只有温度变化幅度较大时，斜效率和阈值电流才会发生变化；在现有技术条件下，一个控制周期的时间长度一般在毫秒级，在这么短的时间范围内，温度几乎无变化，相应地斜效率和阈值电流也几乎无变化；当斜效率和阈值电流确定时，作用在激光器上的偏置电流和调制电流决定了激光器输出信号的光功率和消光比，于是本发明通过两次给定偏置电流获得两个光功率(即步骤2)和3)的操作)，然后解方程求解出激光器在当前温度条件下的当前斜效率和当前阈值电流(即步骤4)的操作)，然后再根据目标光功率、目标消光比、斜效率和阈值电流，反向求解出偏置电流修正值和调制电流修正值(即步骤5)的操作)，然后再根据偏置电流修正值和调制电流修正值对激光器的参数进行调节，这就能够在宽温度范围的情况下，使激光器的输出信号始终保持稳定的光功率和消光比。
本发明的有益技术效果是：提供了一种光模块自动温度补偿装置及其控制方法，该装置可以在宽温度范围的情况下使激光器的输出信号始终保持稳定的光功率和消光比。
附图说明
图1、本发明的电气原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：比较器1、偏置电流调节模块2、处理模块3、调制电流控制模块4、偏置基准修正寄存器5、光模块中激光器6、温度传感器7
具体实施方式
一种光模块自动温度补偿装置，其创新在于：所述光模块自动温度补偿装置由比较器1、偏置电流调节模块2、处理模块3、调制电流控制模块4和偏置基准修正寄存器5和温度传感器组成；光模块中激光器6的PD探测器分别与比较器1和处理模块3连接，处理模块3分别与温度传感器、偏置基准修正寄存器5和调制电流控制模块4连接，偏置基准修正寄存器5与比较器1连接，比较器1与偏置电流调节模块2连接，调制电流控制模块4与激光器6的调制电流输入端连接，偏置电流调节模块2与激光器6的偏置电流输入端连接；
所述温度传感器用于检测激光器6的温度，并将检测结果输出至处理模块3；
所述PD探测器能将检测到的背光电流分别输出至比较器1和处理模块3；
所述处理模块3能计算出偏置电流修正值和调制电流修正值，处理模块3将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器5，处理模块3将调制电流修正值输出至调制电流控制模块4；
所述偏置基准修正寄存器5能根据偏置电流修正值对比较器1内的偏置电流基准值进行更新；
所述比较器1能对偏置电流基准值和背光电流的大小进行比较，并将比较结果输出至偏置电流调节模块2；
所述偏置电流调节模块2能根据比较结果对输出到激光器6的偏置电流进行调节；
所述调制电流控制模块4能根据调制电流修正值向激光器6输出相应的调制电流。
一种光模块自动温度补偿装置的控制方法，所述光模块自动温度补偿装置由比较器1、偏置电流调节模块2、处理模块3、调制电流控制模块4和偏置基准修正寄存器5和温度传感器组成；光模块中激光器6的PD探测器分别与比较器1和处理模块3连接，处理模块3分别与温度传感器、偏置基准修正寄存器5和调制电流控制模块4连接，偏置基准修正寄存器5与比较器1连接，比较器1与偏置电流调节模块2连接，调制电流控制模块4与激光器6的调制电流输入端连接，偏置电流调节模块2与激光器6的偏置电流输入端连接；所述温度传感器用于检测激光器6的温度，并将检测结果输出至处理模块3；所述PD探测器能将检测到的背光电流分别输出至比较器1和处理模块3；所述处理模块3能计算出偏置电流修正值和调制电流修正值，处理模块3将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器5，处理模块3将调制电流修正值输出至调制电流控制模块4；所述偏置基准修正寄存器5能根据偏置电流修正值对比较器1内的偏置电流基准值进行更新；所述比较器1能对偏置电流基准值和背光电流的大小进行比较，并将比较结果输出至偏置电流调节模块2；所述偏置电流调节模块2能根据比较结果对输出到激光器6的偏置电流进行调节；所述调制电流控制模块4能根据调制电流修正值向激光器6输出相应的调制电流；
其创新在于：所述方法包括：所述处理模块3内预存有背光电流和光功率的换算比例，同时，处理模块3内还预存有初始偏置电流值、偏置电流调节值、目标光功率和目标消光比；所述换算比例根据试验数据确定；处理模块3按如下步骤计算偏置电流修正值和调制电流修正值：
1)处理模块3对温度传感器输出的检测结果进行判断：若温度达到设定的第一阈值，则进入步骤2)；若温度未达到设定的第一阈值，则继续对温度变化幅度进行判断：若温度变化幅度达到设定的第二阈值，则进入步骤2)；若温度变化幅度未达到设定的第二阈值，则根据温度传感器新输出的检测结果重新进行步骤1)的操作；
2)处理模块3向偏置基准修正寄存器5输出初始偏置电流值，然后对背光电流进行第一次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P1；
3)处理模块3根据偏置电流调节值对初始偏置电流值进行调节，得到偏置电流调节值，然后将偏置电流调节值输出至偏置基准修正寄存器5，然后对背光电流进行第二次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P2；
4)根据如下两个方程计算出激光器6的斜效率SE(t)和阈值电流Ith：
其中，Ibias1为初始偏置电流值，Ibias2为偏置电流调节值；
5)根据下式计算出偏置电流修正值：
其中，P为目标光功率，Ibias为偏置电流修正值；
然后根据下式计算出调制电流修正值：
其中，EX为目标消光比，Imod为调制电流修正值；
6)处理模块3将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器5，处理模块3将调制电流修正值输出至调制电流控制模块4；然后用偏置电流修正值对初始偏置电流值进行更新，返回步骤1)。
采用本发明方案后，就能在光模块运行过程中，对光模块中激光器的工作参数进行自动连续地调节。

Claims (1)

1.一种光模块自动温度补偿装置的控制方法，所述光模块自动温度补偿装置由比较器(1)、偏置电流调节模块(2)、处理模块(3)、调制电流控制模块(4)和偏置基准修正寄存器(5)和温度传感器组成；光模块中激光器(6)的PD探测器分别与比较器(1)和处理模块(3)连接，处理模块(3)分别与温度传感器、偏置基准修正寄存器(5)和调制电流控制模块(4)连接，偏置基准修正寄存器(5)与比较器(1)连接，比较器(1)与偏置电流调节模块(2)连接，调制电流控制模块(4)与激光器(6)的调制电流输入端连接，偏置电流调节模块(2)与激光器(6)的偏置电流输入端连接；所述温度传感器用于检测激光器(6)的温度，并将检测结果输出至处理模块(3)；所述PD探测器能将检测到的背光电流分别输出至比较器(1)和处理模块(3)；所述处理模块(3)能计算出偏置电流修正值和调制电流修正值，处理模块(3)将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器(5)，处理模块(3)将调制电流修正值输出至调制电流控制模块(4)；所述偏置基准修正寄存器(5)能根据偏置电流修正值对比较器(1)内的偏置电流基准值进行更新；所述比较器(1)能对偏置电流基准值和背光电流的大小进行比较，并将比较结果输出至偏置电流调节模块(2)；所述偏置电流调节模块(2)能根据比较结果对输出到激光器(6)的偏置电流进行调节；所述调制电流控制模块(4)能根据调制电流修正值向激光器(6)输出相应的调制电流；
其特征在于：所述方法包括：所述处理模块(3)内预存有背光电流和光功率的换算比例，同时，处理模块(3)内还预存有初始偏置电流值、偏置电流调节值、目标光功率和目标消光比；所述换算比例根据试验数据确定；处理模块(3)按如下步骤计算偏置电流修正值和调制电流修正值：
1)处理模块(3)对温度传感器输出的检测结果进行判断：若温度达到设定的第一阈值，则进入步骤2)；若温度未达到设定的第一阈值，则继续对温度变化幅度进行判断：若温度变化幅度达到设定的第二阈值，则进入步骤2)；若温度变化幅度未达到设定的第二阈值，则根据温度传感器新输出的检测结果重新进行步骤1)的操作；
2)处理模块(3)向偏置基准修正寄存器(5)输出初始偏置电流值，然后对背光电流进行第一次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P1；
3)处理模块(3)根据偏置电流调节值对初始偏置电流值进行调节，得到偏置电流调节值，然后将偏置电流调节值输出至偏置基准修正寄存器(5)，然后对背光电流进行第二次采样，然后根据换算比例计算出光功率，此光功率记为P2；
4)根据如下两个方程计算出激光器(6)的斜效率SE(t)和阈值电流Ith：
其中，Ibias1为初始偏置电流值，Ibias2为偏置电流调节值；
5)根据下式计算出偏置电流修正值：
其中，P为目标光功率，Ibias为偏置电流修正值；
然后根据下式计算出调制电流修正值：
其中，EX为目标消光比，Imod为调制电流修正值；
6)处理模块(3)将偏置电流修正值输出至偏置基准修正寄存器(5)，处理模块(3)将调制电流修正值输出至调制电流控制模块(4)；然后用偏置电流修正值对初始偏置电流值进行更新，返回步骤1)。
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107293938B (zh) * 2017-08-15 2019-11-08 中航海信光电技术有限公司 光模块用激光器寿命延长方法和系统
CN108599857B (zh) * 2018-04-03 2019-09-10 武汉电信器件有限公司 一种提升光模块消光比稳定性的方法及装置
CN108469851B (zh) * 2018-05-22 2020-12-29 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 温度控制方法、装置及存储介质
CN108964773B (zh) * 2018-06-06 2020-04-21 青岛海信宽带多媒体技术有限公司 一种光模块温度补偿方法及装置
CN111090151B (zh) * 2018-10-23 2022-09-13 京东方科技集团股份有限公司 光模块及其温度补偿方法
CN109449740B (zh) * 2018-12-26 2020-08-18 中国电子科技集团公司第四十四研究所 光模块消光比自适应调整装置及其控制方法
CN109822243A (zh) * 2019-04-02 2019-05-31 苏州匠恒智造科技有限公司 一种基于温度补偿的激光设备调节方法
CN110071768B (zh) * 2019-04-28 2022-04-29 昂纳信息技术（深圳）有限公司 一种调制激光器输出光功率的控制方法
CN112421354B (zh) * 2020-10-22 2021-09-28 深圳华添达信息技术有限公司 一种光模块的消光比调节系统及方法
CN112436378B (zh) * 2020-11-23 2022-03-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种激光器驱动电流扩流系统
CN112346242B (zh) * 2020-12-03 2021-05-28 长飞光纤光缆股份有限公司 一种快速自动调整光模块发射眼图参数的方法及装置
CN112671469B (zh) * 2020-12-17 2021-08-17 深圳市迅特通信技术股份有限公司 基于dml的波长控制方法、装置、系统及存储介质
CN114281147B (zh) * 2021-12-13 2023-06-09 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种光模块输出光功率自动稳定电路及方法
CN114071268B (zh) * 2021-12-13 2024-03-01 中国电子科技集团公司第四十四研究所 一种gpon数字光模块快速启动电路以及快速启动方法
CN117233457B (zh) * 2023-11-16 2024-03-12 成都明夷电子科技有限公司 一种测试激光器高速调制电流的方法及设备

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4056927B2 (ja) * 2003-05-19 2008-03-05 三菱電機株式会社 光送信器およびその固定バイアス電流決定方法
US7787507B2 (en) * 2007-01-10 2010-08-31 Avago Technologies Fiber IP (Singapore) Pte., Ltd. Method and apparatus for controlling laser modulation based on measurements of average laser output power
CN201383813Y (zh) * 2008-12-16 2010-01-13 武汉电信器件有限公司 基于单片机的平均光功率和消光比恒定的自动控制光模块
JP5436732B1 (ja) * 2012-06-26 2014-03-05 三菱電機株式会社 レーザ出力制御装置、レーザ発振器およびレーザ出力制御方法
CN203301491U (zh) * 2013-06-28 2013-11-20 成都思迈科技发展有限责任公司 一种发射机自动控制功率电路

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