CN108539574B - 激光器工作温度的低功耗控制方法、控制装置以及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器工作温度的低功耗控制方法，该控制方法包括：预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则调节所述半导体制冷器的工作电流直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。本发明还提供了一种激光器工作温度的低功耗控制装置以及光模块。实施本发明可以实现通过低功耗的方式对激光器工作温度的控制。

Description

激光器工作温度的低功耗控制方法、控制装置以及光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种激光器工作温度的低功耗控制方法、控制装置以及光模块。

背景技术

激光器被广泛地应用于光模块中，是光模块的重要组件之一。为了保证激光器的性能，需要对其工作温度范围进行一定的限制。以目前常用的电吸收调制激光器(简写为“EML激光器”)和分布式反馈激光器(简写为“DFB激光器”)为例说明，EML激光器的工作温度范围大约是45℃～55℃，DFB激光器的工作温度范围大约是0℃～70℃。若光模块所在的环境温度范围(例如-40℃～85℃)超出激光器的工作温度范围，则会影响到激光器的正常工作，因此在光模块中引入半导体制冷器(TEC，Thermoelectric cooler)，在需要时使用TEC对激光器进行制冷或加热，从而保证激光器在其工作温度范围内运行。

TEC的使用引入了额外的功耗，从而导致光模块的功耗也随之增加。在一个典型的100G QSFP28光模块中，TEC的功耗可以高达1W。因此，在使用TEC对激光器工作温度控制的过程中，如何降低TEC的功耗成为降低光模块功耗的关键。

公开号为CN102970080A的中国专利申请提供了一种光模块及其激光器工作温度的调节方法，该调节方法中预先存储激光器工作温度和环境温度的关系表，根据当前环境温度设定激光器工作温度、Bias偏置电流以及调制电流(针对于DFB激光器)或EA偏置电压(针对于EML激光器)。该专利申请的问题在于：激光器工作温度与环境温度由简单地分段线性关系确定，这样并不能保证TEC的功耗最优。由于激光器功耗随着激光器温度升高而增加，当TEC不工作时，激光器的温度与环境温度之差会随着环境温度的升高而增大，所以，使TEC功耗最优的最佳激光器工作温度并不是环境温度的线性关系。另外，根据环境温度和预存关系表计算得出激光器Bias电流设定值和调制电流设定值，是一种开环控制方式。当激光器逐渐老化后，会造成激光器输出功率下降甚至超出指标下限，引起光链路通讯故障。

公开号为CN105102085A的中国专利申请提供了一种控制光组件的工作温度的方法、装置、光组件和光网络系统，该专利申请中也是预存环境温度与激光器工作温度的函数关系表，根据环境温度计算激光器温度设定值，将激光器温度控制在其正常工作温度区间内。该专利申请也无法保证TEC的功耗最优，原因是其忽略了激光器器件与OSA壳体之间的热阻，激光器工作产生的热量会造成激光器与壳体之间的温度差。当环境温度介于激光器工作温度区间时，将激光器的目标工作温度设定为环境温度值，这样会迫使TEC工作于制冷模式，从而导致TEC产生功耗。

公开号为CN102916336A的中国专利申请提供了一种降低激光器的TEC能耗的方法，其公开了在一个温度区间内设置激光器工作温度的方法。该专利申请的问题在于：仅仅在环境温度单向变化时才可能起到降低功耗的效果，当环境温度上下变化范围远大于激光器的正常工作温度范围时，该方法有可能比传统单点设定值方法引起更大的TEC功耗。基于该方法所公开的技术方案举例说明，设定TEC目标温度为45℃，TEC温度的上限值为TEC目标温度+7℃，TEC温度的下限值为TEC目标温度-7℃，TEC工作温度区间为38℃～52℃。假设光模块所在的环境温度25℃，激光器上电开始工作温度正好是38℃。依据本专利申请所提供的方法，TEC不工作；随后环境温度逐渐升高，激光器温度随之升高逐渐达到52℃，TEC仍保持关闭状态；随后环境温度继续升高超过52℃，这时TEC开始工作并将激光器温度稳定在52℃。之后，假设环境温度开始下降逐渐回到25℃，由于受TEC的控制，激光器温度将一直保持在52℃，而无法回到让TEC关闭、激光器温度回到38℃的状态。从此例可以看出，该方法并未披露在TEC打开后，如何可以再次将TEC关闭的判断条件，从而造成当环境温度上下波动远大于激光器的工作温度区间时，TEC功耗反而比传统单点设定值方法还大的结果，达不到降低功耗的目标。

综上所述，希望可以提出一种光模块中激光器工作温度的控制方案，令对激光器工作温度的控制不依赖于环境温度且使TEC的功耗达到最优。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种激光器工作温度的低功耗控制方法，该控制方法包括：

a、预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；

b、控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

c、检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则调节所述半导体制冷器的工作电流直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

根据本发明的一个方面，该控制方法中，步骤b包括：控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；步骤c包括：检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的目标工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

根据本发明的另一个方面，该控制方法中，控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度包括：检测所述激光器的工作温度是否达到所述目标工作温度；若否，则比较所述激光器的工作温度和所述目标工作温度以得到温度误差，并根据所述温度误差控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，然后执行步骤c；若是，则直接执行步骤c。

根据本发明的又一个方面，该控制方法中，步骤c包括：c1、检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若是，则执行步骤c4；若否，则设置所述激光器的新的目标工作温度，然后执行步骤c2；c2、检测所述激光器的新的目标工作温度是否超过所述激光器的工作温度范围，若是，则执行步骤c4；若否，则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，然后执行步骤c3；c3、控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述新的目标工作温度，然后执行步骤c1；c4、保持所述半导体制冷器的工作状态。

根据本发明的又一个方面，该控制方法中，步骤c1通过带死区的PID控制逻辑实现。

根据本发明的又一个方面，该控制方法中，步骤c1包括：比较所述半导体制冷器的工作电流与所述PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据所述电流误差和所述PID控制逻辑的死区宽度确定所述PID控制逻辑的输出结果，其中，所述PID控制逻辑的设定值等于0，所述PID控制逻辑的死区宽度为所述半导体制冷器的目标工作电流范围，所述PID控制逻辑的输出结果为所述激光器的新的目标工作温度；步骤c2包括：检测所述新的目标工作温度是否位于所述激光器的工作温度范围内，若是则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，反之则不对所述激光器的目标工作温度进行更新。

根据本发明的又一个方面，该控制方法中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,0]。

根据本发明的又一个方面，该控制方法中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于所述半导体制冷器制冷时最大功耗所对应的电流值。

本发明还提供了一种激光器工作温度的低功耗控制装置，该控制装置包括：

设定模块，用于预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；

温度控制模块，用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

功率优化模块，用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则令所述温度控制模块调节所述半导体制冷器的工作电流直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态。

根据本发明的一个方面，该控制装置中，所述温度控制模块，具体用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；所述功率优化模块，具体用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度令所述温度控制模块对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的目标工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态。

根据本发明的另一个方面，该控制装置中，所述温度控制模块包括检测单元和控制单元；所述检测单元，用于检测所述激光器的工作温度是否达到所述目标工作温度；所述控制单元，用于若所述检测单元检测所述激光器的工作温度未达到所述目标工作温度，则比较所述激光器的工作温度和所述目标工作温度以得到温度误差、并根据所述温度误差控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，然后触发所述功率优化模块工作；以及用于若所述检测单元检测所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，则直接触发所述功率优化模块工作。

根据本发明的又一个方面，该控制装置中，所述功率优化模块包括设定单元和更新单元；所述设定单元，用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若是则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态，若否则设置所述激光器的新的目标工作温度；所述更新单元，用于检测所述激光器的新的目标工作温度是否超过所述激光器的工作温度范围，若是则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态，若否则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新；所述温度控制模块，还用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述新的目标工作温度。

根据本发明的又一个方面，该控制装置中，所述设定单元是带死区的PID控制器。

根据本发明的又一个方面，该控制装置中，所述带死区的PID控制器，具体用于比较所述半导体制冷器的工作电流与所述PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据所述电流误差和所述PID控制逻辑的死区宽度确定所述PID控制逻辑的输出结果，其中，所述PID控制逻辑的设定值等于0，所述PID控制逻辑的死区宽度为所述半导体制冷器的目标工作电流范围，所述PID控制逻辑的输出结果为所述激光器的新的目标工作温度；所述更新单元，用于检测所述新的目标工作温度是否位于所述激光器的工作温度范围内，若是则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，反之则不对所述激光器的目标工作温度进行更新。

根据本发明的又一个方面，该控制装置中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,0]。

根据本发明的又一个方面，该控制装置中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于所述半导体制冷器制冷时最大功耗所对应的电流值。

本发明还提供了一种光模块，该光模块包括：

所述激光器，用于发射激光信号；

所述温度探测器，用于探测所述激光器的工作温度并输出温度探测信号；

所述温度检测电路，用于对所述温度探测信号进行处理以得到温度处理信号并将该温度处理信号发送至所述控制装置；

所述半导体制冷器，用于通过加热或者制冷调节所述激光器的工作温度；

所述TEC驱动电路，用于驱动所述半导体制冷器工作；

所述TEC电流检测电路，用于对所述半导体制冷器的工作电流进行处理以得到电流处理信号、并将该电流处理信号发送至所述控制装置；

所述控制装置，用于根据所述温度处理信号以及所述电流处理信号生成控制信号，所述TEC驱动电路根据所述控制信号驱动所述半导体制冷器工作。

本发明提供的激光器工作温度的低功耗控制方法、控制装置以及光模块通过预先设定激光器的工作温度范围以及预先设定半导体制冷器的目标工作电流范围，若激光器的工作温度未落入其工作温度范围内，则首先通过调节半导体制冷器的工作电流使激光器的工作温度落入其工作温度范围，然后检测半导体制冷器的工作电流是否超出目标工作电流范围，若是则通过调整激光器的工作温度使半导体制冷器的工作电流回落至目标工作电流范围内或使激光器的工作温度达到工作温度范围的极限值。本发明预先限定了半导体制冷器的目标工作温度范围，在半导体制冷器工作时，通过动态调节激光器的工作温度最大限度地使半导体制冷器的工作电流限定在目标工作温度范围内，从而使半导体制冷器的功耗达到最优。与现有技术相比，实施本发明无需依赖环境温度即可使半导体制冷器的功耗最优，进而使光模块在全工作温度范围内保持最优功率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制方法的一个具体实施方式的流程图；

图2是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制方法的一个优选实施方式的流程图；

图3是图2中S201的细化流程图；

图4是图2中S301的细化流程图；

图5是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制装置的一个具体实施方式的结构示意图；

图6是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制装置的一个优选实施方式的结构示意图；

图7是根据本发明的光模块的一个具体实施方式的结构示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明提供了一种激光器工作温度的低功耗控制方法。请参考图1，图1是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制方法的一个具体实施方式的流程图。如图1所示，该控制方法包括：

在步骤S100中，预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；

在步骤S200中，控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

在步骤S300中，检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则调节半导体制冷器的工作电流直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

具体地，在步骤S100中，光模块利用激光器作为光源，在本实施例中，激光器可以选用EML激光器或DFB激光器。本领域技术人员可以理解的是，光模块中的激光器并不仅仅限定于上述两种类型，凡是可以作为光源的其他类型的激光器均包括在本发明所保护的范围内，为了简明起见，在此不再赘述。

光模块中还包括半导体制冷器(下文简写为TEC)，用于通过制冷或者加热的方式控制激光器的工作温度。例如，若EML激光器所在的环境温度为70℃，则需要TEC通过制冷使EML激光器工作在其工作温度范围内，若EML激光器所在的环境温度为30℃，则需要TEC通过加热使EML激光器工作在其工作温度范围内。由于TEC在进行制冷和加热时其工作电流极性是相反的，因此通过正负极性来区分TEC制冷和加热时的工作电流。在本实施例中，将TEC对激光器制冷时的工作电流定义为正极性，将TEC对激光器加热时的工作电流定义为负极性。而制冷和加热的程度则取决于TEC电流数值的大小，其中，TEC正极性的工作电流的数值越大则制冷效果越好，同样地，TEC负极性的工作电流的数值越大则加热效果越好。举例说明，针对于TEC的工作电流分别为+0.3A和+0.5A的情况，均表示TEC在进行制冷，其中，工作电流的数值为0.5A时TEC的制冷效果优于数值为0.3A的情况；针对于TEC的工作电流分别为-0.3和-0.5A的情况，均表示TEC在进行加热，其中，工作电流的数值为0.5A时TEC的加热效果优于数值为0.3A的情况。TEC自身功耗不能超过其最大额定功耗以免损坏，因而TEC的工作电流具有一定的范围限制(下文以工作电流范围表示)，其中，TEC制冷至最大额定功耗时的工作电流即为TEC工作电流范围的上限值，TEC加热至最大额定功耗时的工作电流即为TEC工作电流范围的下限值。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，还可以将TEC对激光器加热时的电流定义为正极性，将TEC对激光器制冷时的电流定义为负极性。

在光模块使用前，需要预先设定激光器的工作温度范围。具体地，将激光器工作时可以达到的温度范围设置为激光器的工作温度范围。仍以EML激光器和DFB激光器为例说明，EML激光器工作时其温度可以达到的范围假定是45℃～55℃，那么将EML激光器的工作温度范围设定为45℃～55℃；DFB激光器工作时其温度可以达到的范围假定是0℃～70℃，那么将DFB激光器的工作温度范围设定为0℃～70℃。需要说明的是，EML激光器和DFB激光器工作时其温度可以达到的具体范围以其实际器件参数为准。下文中，将激光器工作温度范围的最大值称为激光器工作温度范围的上限值，将激光器工作温度范围的最小值称为激光器工作温度范围的下限值。

此外，除了需要预先设定激光器的工作温度范围之外，还需要预先设定TEC的目标工作电流范围，其中，TEC的目标工作电流范围不得超出TEC的工作电流范围。TEC的目标工作电流范围是TEC工作时期望其电流所在的范围，相应地，TEC在该目标工作电流范围内工作时其功耗范围为目标功耗范围，通过合理地对TEC目标工作电流范围的设定，可以使TEC工作在一个较低的目标功耗范围内，进而降低光模块的功耗。下文中，将TEC的目标工作电流范围的最大值称为TEC目标工作电流范围的上限值，将TEC的目标工作电流范围的最小值称为TEC目标工作电流范围的下限值。

在一个具体实施例中，可以利用模拟电路实现对激光器的工作温度范围、以及TEC的目标工作电流范围的设定。在另一个具体实施中，还可以在存储器内对激光器的工作温度范围、以及TEC的目标工作电流范围进行预设定，并利用存储器对设定数据进行相应存储。

在对后续步骤进行描述之前，此处需要说明的是，本文中在没有明确说明是TEC工作电流的数值或者TEC目标工作电流的数值时必须考虑TEC电流的正负极性。例如，假设TEC的目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，如果文中提及TEC目标工作电流范围的上限值和下限值，那么本领域技术人员应该理解为上限值是+0.5A、下限值是-0.5A；如果文中提及TEC目标工作电流范围上限值的数值和下限值的数值，那么本领域技术人员应该理解为上限值的数值和下限值的数值均为0.5A。再例如，假设TEC目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，如果文中提及TEC的工作电流小于其目标工作电流范围的下限值，那么本领域技术人员应该理解为TEC的工作电流小于-0.5A，如TEC的工作电流为-0.6A。又例如，假设TEC目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，TEC的工作电流为-1A，如果文中提到调节TEC的工作电流达到其目标工作电流范围的下限值，那么本领域技术人员应该理解为增大TEC的工作电流使其从-1A变为-0.5A；如果文中提到调节TEC工作电流的数值使TEC的工作电流达到其目标电流范围的下限值，那么本领域技术人员表应该理解为减小TEC工作电流的数值使其从1A变为0.5A，从而使得TEC的工作电流变为-0.5A以达到其目标电流范围的下限值。

在步骤S200中，光模块工作过程中，获取激光器的工作温度并检测该工作温度是否位于激光器的工作温度范围内。若激光器的工作温度位于其工作温度范围内，则保持TEC的工作电流不发生变化，然后执行步骤S300。若激光器的工作温度超出其工作温度范围，则调节TEC工作电流使TEC加热或者制冷，通过TEC加热或者制冷改变激光器的工作温度使其落入工作温度范围内。具体地，若激光器的工作温度高于激光器工作温度范围的上限值，则增大TEC正极性工作电流的数值对激光器进行制冷以降低激光器的工作温度使其落入激光器的工作温度范围内；若激光器的工作温度低于激光器工作温度范围的下限值，则增大TEC负极性工作电流的数值对激光器进行加热以提高激光器的工作温度使其落入激光器的工作温度范围内。在一个具体实施例中，一旦激光器的工作温度升高至其工作温度范围的下限值时或者一旦激光器的工作温度降低至其工作温度范围的上限值时，停止对TEC工作电流的调节。在其他的实施例中，也可以当激光器的工作温度升高/降低至其工作温度范围中的其他值(非极限值)时，停止对TEC工作电流的调节。激光器的工作温度落入其工作温度范围内后，接着执行步骤S300。

在步骤S300中，若激光器工作时的工作温度落入其工作温度范围内、或者当通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度落入其工作温度范围内，此时对TEC的工作电流进行检测，并将TEC的工作电流与预存储的TEC的目标工作电流范围进行比较，以确定TEC的工作电流是否超出其目标工作电流范围。

通过比较，若TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内，即TEC的工作电流大于等于TEC目标工作电流范围的下限值并小于等于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内即可将激光器的工作温度调节至其工作温度范围内，因此保持TEC工作在该工作电流上即可。

通过比较，若TEC的工作电流超出其目标工作电流范围，即TEC的工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值或者TEC的工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况下，在保证激光器的工作温度不超出其工作温度范围的前提下将TEC的工作电流朝着其目标工作电流范围进行调节。其中，随着TEC工作电流的调节激光器的工作温度也相应发生变化，此时可能出现两种情况：第一种情况，当TEC的工作电流调节落入其目标工作电流范围内时，激光器的工作温度在其工作温度范围内，此时不再对TEC工作电流进行调节而是保持其工作状态，在这种情况下，既可以保证激光器的正常工作又可以降低TEC的功耗；第二种情况，TEC的工作电流调节还未落入其目标工作电流范围时，激光器的工作温度已经达到其工作温度范围的极限值，继续调节TEC的工作电流使其落入目标工作电流范围内的话将导致激光器的工作温度超过其目标工作范围，此时不再对TEC工作电流进行调节而保持其工作状态，在这样情况下，虽然TEC的工作电流并未落入其目标工作电流范围内，但是在保证激光器正常工作的前提下已经最大程度地使TEC的工作电流接近其目标工作电流范围，进而最大程度地降低了TEC的功耗。下面针对于TEC工作电流超出其目标工作电流范围的情况进行具体说明。

具体地，若步骤S200中通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度升高至其工作温度范围的下限值或使激光器的工作温度降低至其工作温度温度的上限值，这种情况下虽然TEC的工作电流是超过其目标工作温度范围，也无需再继续调节TEC的工作电流。

若步骤S200中检测到激光器工作时其工作温度恰好是其工作温度范围的上限值，这种情况下需要判断降低TEC工作电流的数值是否可以使激光器的工作温度降低，若否，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，若是，则降低TEC工作电流的数值使激光器的工作温度降低。通常情况下，TEC工作电流的调节是逐步完成的，也就是说，每次在一定范围内调节TEC的工作电流，激光器的工作温度随着TEC的工作电流的调节发生变化，然后判断变化后的激光器的工作温度是否落入其工作温度范围，若否继续调节TEC的工作电流重复上述步骤，若是则调节TEC的工作电流使激光器的工作温度回落至其工作温度范围内。因此，在调节TEC工作电流的过程中，需要同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的下限值，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。若步骤S200中检测到激光器工作时其工作温度恰好是其工作温度范围的下限值，这种情况下需要判断降低TEC工作电流的数值是否可以使激光器的工作温度升高，若否，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，若是，则降低TEC工作电流的数值使激光器的工作温度升高，在调节TEC工作电流的过程中，需要同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的上限值，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。

若步骤S200中通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度升高/降低至其工作温度范围内(非极限值)、或者步骤S200中检测到激光器工作时其工作温度位于其工作温度范围内(非极限值)，这种情况下，对TEC的工作电流进行调节。在对TEC工作电流进行调节的过程中，同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，同样地，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的极限值，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。举例说明，预设定EML激光器的工作温度范围是45℃～55℃，检测到EML激光器工作时的工作温度是50℃，此时TEC处于加热状态且其工作电流低于其目标工作电流范围的下限值，为了降低TEC的功耗，逐步增大TEC的工作电流以降低TEC的加热效果。随着TEC加热效果的降低，EML激光器的工作温度也降低。在调节TEC工作电流的过程中，对TEC的工作电流和EML激光器的工作温度进行检测，如果TEC的工作电流落入至其目标工作电流范围内时EML激光器的工作温度仍位于45℃～55℃之间，那么则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时TEC工作在其目标功耗范围内，如果EML激光器的工作温度降低至45℃时TEC的工作电流仍未落入其目标工作电流范围，那么也停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时在保证EML激光器正常工作的前提下最大程度地使TEC的功耗接近其目标功耗范围。

在上述实施例中，在对TEC工作电流进行调节的过程中，同时对TEC的工作电流是否落入目标工作电流范围、以及激光器的工作温度是否达到工作温度目标的极限值进行检测，其中，一旦检测到TEC的工作电流落入目标工作电流范围，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时激光器工作在其工作温度范围内。在其他实施例中，一旦检测到TEC的工作电流落入目标工作电流范围，还可以继续调节TEC的工作电流使其数值继续降低，与此同时，继续对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测。若TEC的工作电流的数值在其目标工作电流范围内降至最低时，激光器仍工作在其工作温度范围内，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时TEC的功耗最低；若TEC的工作电流的数值在降低过程中激光器的工作温度达到了其工作温度范围的极限值，则停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。

通过上述描述可知，如果在保证激光器的工作温度位于其工作温度范围内通过调节TEC的工作电流使其落入其目标工作电流范围内，在这种情况下，可以保证TEC的功耗在限定的范围内；如果激光器的工作温度达到其工作温度范围的极限值时TEC工作电流未落入其目标工作电流范围内，在这种情况下，虽然没有实现使TEC的工作电流落入其目标工作范围内，但是已经在激光器的工作温度范围内实现了对TEC功耗最大程度的优化。

下面，以一个优选实施例对本发明所提供的激光器工作温度的低功耗控制方法进行说明。请参考图2，图2是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制方法的一个优选实施方式的流程图。如图2所示，该控制方法包括：

在步骤S101中，预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；

在步骤S201中，控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；

在步骤S301中，检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的目标工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

需要说明的是，步骤S101中预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围的方式请参考前文中步骤S100的内容，为了简明起见，在此不再进行赘述。

下面，对步骤S201和步骤S301进行详细说明。

具体地，在步骤S201中，激光器工作时，控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到预设的目标工作温度。在本实施例中，在光模块使用前，除了激光器的工作温度范围和TEC的目标工作电流范围之外，还对激光器的目标工作温度进行预设定，即激光器工作时期望其达到的温度，其中，激光器的目标工作温度位于其工作温度范围内。下文中，将激光器的工作温度范围的最大值称为激光器工作温度范围的上限值，将激光器的工作温度范围的最小值称为激光器工作温度范围的下限值，则激光器的目标工作温度大于等于激光器工作温度范围的下限值并小于等于激光器工作温度范围的上限值。以EML激光器为例，假设EML激光器的工作温度范围是45℃～55℃，其目标工作温度应大于等于45℃但小于等于55℃。通常情况下，将激光器的典型工作温度作为激光器目标工作温度的初始值。由于激光器的目标工作温度位于其工作温度范围内，因此，激光器工作在预设的目标工作温度则说明激光器处于正常工作状态下。在一个具体实施例中，可以利用模拟电路实现对激光器的目标工作温度的设定。在另一个具体实施中，还可以在存储器内对激光器的目标工作温度进行预设定，并利用存储器对设定数据进行相应存储。

下面，以一个具体实施例对如何控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到预设的目标工作温度进行说明。请参考图3，图3是图2中S201的细化流程图。如图3所示，控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到预设的目标工作温度包括：

在步骤S2011中，检测激光器的工作温度是否达到目标工作温度；

在步骤S2012中，若否，则比较激光器的工作温度和目标工作温度以得到温度误差，并根据该温度误差控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到目标工作温度，然后执行步骤S301；若是，则直接执行步骤S301。

具体地，在步骤S2011中，光模块工作过程中获取激光器的工作温度并将该工作温度与预设的激光器的目标工作温度进行比较。

在步骤S2012中，若比较得到激光器的工作温度与预设的目标工作温度相同，则无需调整TEC的工作电流而保持其工作状态，然后执行步骤S301。

若比较得到激光器的工作温度与预设的目标工作温度不同，则根据激光器的工作温度和目标工作温度得到其二者之间的误差(下文以温度误差表示)，并根据该温度误差控制TEC工作电流以调节激光器的工作温度，使激光器的工作温度达到该目标工作温度。具体地，若激光器的工作温度高于预设的目标工作温度，则增大TEC工作电流对激光器进行制冷以降低激光器的工作温度至目标工作温度；若激光器的工作温度低于预存储的目标工作温度，则减小TEC工作电流对激光器进行加热以提高激光器的工作温度至目标工作温度。当通过调节TEC的工作电流使激光器工作在目标工作温度上后，停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，然后执行步骤S301。

在步骤S301中，检测TEC的工作电流是否落入目标工作电流范围内。若检测到TEC的工作电流未落入目标工作电流范围内，则通过重新设置激光器的目标工作温度对TEC的工作电流进行调节，直至TEC的工作电流落入目标工作电流范围内或激光器的目标工作温度达到工作温度范围的极限值。若检测到TEC的工作电流落入目标工作电流范围内，则保持激光器当前的目标工作温度，从而使TEC继续保持其工作状态。

下面，以一个具体实施例对如何实现步骤S301进行说明。请参考图4，图4是图2中S301的细化流程图。如图4所示，步骤S301包括：

S3011、检测TEC的工作电流是否落入目标工作电流范围内，若是，则执行步骤S3014；若否，则设置激光器的新的目标工作温度，然后执行步骤S3012；

S3012、检测激光器的新的目标工作温度是否超过激光器的工作温度范围，若是，则执行步骤S3014；若否，则利用该新的目标工作温度对激光器的目标工作温度进行更新，然后执行步骤S3013；

S3013、控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到新的目标工作温度，然后执行步骤S3011；

S3014、保持TEC的工作状态。

具体地，在步骤S3011中，对激光器达到目标工作温度时TEC的工作电流进行检测，并将TEC的工作电流与预设的TEC的目标工作电流范围进行比较，以确定TEC的工作电流是否落入其目标工作电流范围。

通过比较，若TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内，即TEC的工作电流大于等于TEC目标工作电流范围的下限值并小于等于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内即可将激光器的工作温度调节至目标工作温度，因此直接执行步骤S3014，即保持TEC工作在该工作电流上即可。

通过比较，若TEC的工作电流超出其目标工作电流范围，即TEC的工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值或者TEC的工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内已经无法实现将激光器的工作温度调节至目标工作温度。此时，设置激光器的新的目标工作温度。设置新的目标工作电流的目的在于，希望通过激光器目标工作温度的改变使TEC的工作电流朝着其目标工作电流范围进行变化。需要说明的是，针对于TEC工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值的情况，激光器的新的目标工作温度应该小于激光器当前的目标工作温度，才能使TEC的工作电流增大；针对于TEC工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值的情况，激光器的新的目标工作温度应该大于激光器当前的目标工作温度，才能使TEC的工作电流减小。

在步骤S3012中，为了保证激光器的正常工作，在设置激光器的新的目标工作温度后，检测该新的目标工作温度是否超过激光器的工作温度范围。若激光器的新的目标工作温度未超过其工作温度范围，则利用该新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新，然后执行步骤S3013。若激光器的新的目标工作温度超过其工作温度范围，则执行步骤S3014，即保持TEC工作在该工作电流上，从而使激光器工作在当前的目标工作温度上。

在步骤S3013中，利用新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新后，根据该新的目标工作温度调节TEC的工作电流使其加热或者制冷。在TEC加热或者制冷的作用下，激光器的工作温度达到新的目标工作温度。通常情况下，仅仅通过对激光器的新的目标工作温度进行一次设置往往无法实现对TEC的工作电流的准确调节，而是需要通过多次设置激光器的新的目标工作温度逐步对TEC的工作电流进行调节，因此，激光器的工作温度达到新的目标工作温度后，需要对TEC的工作电流在此进行检测，检测TEC的工作电流是否落入其目标工作电流范围内。也就是说，当激光器的工作温度达到新的目标工作温度后，重新执行步骤S3011直至激光器的目标工作温度不再更新，此时，TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围。

需要说明的是，如果由于环境温度发生了变化，导致TEC需要增大工作电流的数值来维持激光器工作在目标工作温度上，这种情况下，一旦检测到TEC的工作电流增大超过其目标工作电流范围，则继续通过设定激光器的新的目标工作温度使TEC的工作电流落入其目标工作电流范围或使TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围，以保证TEC在低功耗下工作。

优选地，步骤S3011通过PID(即：比例-积分-微分)控制逻辑实现，其中，PID控制逻辑的优势在于：在保证激光器的目标可以快速准确地使TEC的工作电流落入其目标工作电流范围或使TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围。

更优选地，步骤S3011通过带死区的PID控制逻辑来实现。其中，通过带死区的PID控制逻辑实现步骤S3011的过程如下：比较TEC的工作电流与PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据该电流误差和PID控制逻辑的死区宽度确定PID控制逻辑的输出结果，其中，PID控制逻辑的设定值等于0，PID控制逻辑的死区宽度为TEC的目标工作电流范围，PID控制逻辑的输出结果为激光器的新的目标工作温度。下面对如何通过带死区的PID控制逻辑实现步骤S3011进行详细说明。

具体地，带死区的PID控制逻辑的反馈检测输入量是TEC的工作电流I_TEC，输出结果是激光器的新的目标工作温度。此外，将PID控制逻辑的设定值I_A设置为0，将PID控制逻辑的死区宽度(下文中以[x,y]表示)设置为TEC的目标工作电流范围。

当执行步骤S201控制TEC的工作电流I_TEC使激光器的工作温度达到其目标工作温度后，对TEC的工作电流I_TEC进行检测并将TEC的工作电流I_TEC作为PID控制逻辑的输入量。接着，PID控制逻辑计算TEC工作电流I_TEC与PID控制逻辑的设定值I_A之间的电流误差△I_TEC，其中△I_TEC＝I_TEC-I_A＝I_TEC-0＝I_TEC。然后判断该△I_TEC是否落入PID控制逻辑的死区宽度内。根据PID控制逻辑的规则，若△I_TEC位于死区宽度内，即x≤△I_TEC≤y，此时，PID控制逻辑的输出结果保持不变；若△I_TEC超出死区宽度，即△I_TEC＞y或△I_TEC＜x，此时，PID控制逻辑根据△I_TEC更新PID控制逻辑的输出结果。

由于PID控制逻辑的设定值I_A为0、以及PID控制逻辑的死区宽度为TEC的目标工作电流范围，因此，当△I_TEC位于死区宽度内时PID控制逻辑的输出结果保持不变，则相当于TEC工作在其目标电流范围内而无需重新设置激光器的新的目标工作温度，进而无需调节TEC的工作电流而使其保持工作状态即可；当△I_TEC超出死区宽度PID控制逻辑的输出结果发生更新，则相当于TEC工作在其目标电流范围外需要重新设置激光器的新的目标工作温度。

通过带死区的PID控制逻辑实现步骤S3011后，若△I_TEC超出死区宽度PID控制逻辑的输出结果发生更新(相当于检测到TEC的工作电流未落入目标工作电流范围内，则设置激光器的新的目标工作温度)，接着执行步骤S3012。在步骤S3012中，检测激光器的新的目标工作温度是否位于激光器的工作温度范围内，若是则利用该新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新，反之则不对激光器的目标工作温度进行更新继而执行步骤S3013。

通过上述描述可知，利用PID控制逻辑时，将PID控制逻辑的设定值I_A设置为0，从而使TEC工作电流I_TEC与该设定值I_A之间的电流误差△I_TEC等于I_TEC，进一步地，将TEC的目标工作电流范围设置为PID控制逻辑的死区宽度，如此一来，在通过PID控制逻辑将电流误差△I_TEC控制在其死区宽度内使TEC稳定工作的同时，也将TEC的工作电流I_TEC控制在其目标工作电流范围内，使TEC的功耗限定在一定范围内。

在一个优选实施例中，将带死区的PID控制逻辑的死区宽度设置为[0,0]，相应地，TEC的目标工作电流范围为[0,0]，即期望TEC不制冷也不制热，这时TEC不会产生任何功耗。在这种情况下，当TEC工作使激光器工作在其目标工作温度上后，若TEC的工作电流不等于0，则相应调整激光器的目标工作温度尽可能使TEC不进行制冷或加热。如果通过调整激光器的目标工作温度即可使在TEC工作电流等于0的情况下激光器的工作温度达到其目标工作温度，则TEC的功耗等于0。若调节激光器的目标工作温度达到其工作温度范围的极限值也无法使TEC的工作电流等于0，则TEC制冷或者加热使激光器的工作温度维持在其工作温度范围的极限值上。将TEC的目标工作电流范围设置为[0,0]，可以使TEC的功耗最优。

在另一个优选实施例中，将带死区的PID控制逻辑的死区宽度设置为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于TEC制冷时最大额定功耗所对应的电流值，相应地，TEC的目标工作电流范围为[0,a]。具体地，不同类型激光器对温度的敏感程度不同。例如DFB激光器，低温环境对其性能的影响并不明显，但是在常温和高温环境下，温度越低DFB激光器的性能越好、其功耗也越低，反之，温度越高DFB激光器的性能越差、其功耗也就越高。针对于DFB激光器来说，如果将TEC的目标工作电流范围设置为[0,0]，当DFB激光器工作在较低的高温环境下则会出现DFB激光器工作在其工作温度范围上限值的情况，导致DFB激光器的性能不是最优。也就是说，虽然TEC的功耗最优，但是有可能影响到DFB激光器的性能，因此需要根据实际需求在TEC功耗和DFB激光器性能之间取得平衡。在本实施例中，针对于DFB激光器来说，TEC的目标工作电流范围设置为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于TEC制冷时最大额定功耗所对应的电流值。与死区宽度为[0,0]相比，设置死区宽度为[0,a]的目的是，在高温环境下允许TEC工作于一定的制冷状态，从而在同等环境温度时，激光器的工作温度将相对低一些，提高其工作性能。至于a的具体取值，需要根据实际应用中对DFB激光器性能的具体需求相应进行设置。也就是说，实际需求如果更侧重于希望TEC功耗小一些，则可以将a的数值设置的小一些，这种情况下可能将需要牺牲DFB激光器的一部分性能，无法保证DFB激光器一定工作在最佳性能下；实际需求如果更侧重于希望DFB激光器的性能好一些，即令DFB激光器工作在较低温度下(针对于常温和高温环境来说)，这种情况下将需要增加a的取值牺牲TEC的一部分功耗。

本发明还提供了一种激光器工作温度的低功耗控制装置。请参考图5，图5是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制装置的一个具体实施方式的结构示意图。如图5所示，该控制装置20包括：

设定模块100，用于预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围；

温度控制模块200，用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

功率优化模块300，用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则令所述温度控制模块200调节所述半导体制冷器的工作电流直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则令所述温度控制模块200保持所述半导体制冷器的工作状态。

下面，对上述各模块的工作过程进行详细说明。

具体地，本发明所提供的控制模块20适用于光模块，其中，光模块利用激光器作为光源。在本实施例中，激光器可以选用EML激光器或DFB激光器。本领域技术人员可以理解的是，光模块中的激光器并不仅仅限定于上述两种类型，凡是可以作为光源的其他类型的激光器均包括在本发明所保护的范围内，为了简明起见，在此不再赘述。

光模块中还包括半导体制冷器(下文简写为TEC)，用于通过制冷或者加热的方式控制激光器的工作温度。例如，若EML激光器所在的环境温度为70℃，则需要TEC通过制冷使EML激光器工作在其工作温度范围内，若EML激光器所在的环境温度为30℃，则需要TEC通过加热使EML激光器工作在其工作温度范围内。由于TEC在进行制冷和加热时其工作电流极性是相反的，因此通过正负极性来区分TEC制冷和加热时的工作电流。在本实施例中，将TEC对激光器制冷时的工作电流定义为正极性，将TEC对激光器加热时的工作电流定义为负极性。而制冷和加热的程度则取决于TEC电流数值的大小，其中，TEC正极性的工作电流的数值越大则制冷效果越好，同样地，TEC负极性的工作电流的数值越大则加热效果越好。举例说明，针对于TEC的工作电流分别为+0.3A和+0.5A的情况，均表示TEC在进行制冷，其中，工作电流的数值为0.5A时TEC的制冷效果优于数值为0.3A的情况；针对于TEC的工作电流分别为-0.3和-0.5A的情况，均表示TEC在进行加热，其中，工作电流的数值为0.5A时TEC的加热效果优于数值为0.3A的情况。TEC自身功耗不能超过其最大额定功耗以免损坏，因而TEC的工作电流具有一定的范围限制(下文以工作电流范围表示)，其中，TEC制冷至最大额定功耗时的工作电流即为TEC工作电流范围的上限值，TEC加热至最大额定功耗时的工作电流即为TEC工作电流范围的下限值。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中，还可以将TEC对激光器加热时的电流定义为正极性，将TEC对激光器制冷时的电流定义为负极性。

控制装置20包括设定模块100，该设定模块100用于在光模块使用前预先设定激光器的工作温度范围。具体地，设定模块100将激光器工作时可以达到的温度范围设置为激光器的工作温度范围。仍以EML激光器和DFB激光器为例说明，EML激光器工作时其温度可以达到的范围假定是45℃～55℃，那么设定模块100将EML激光器的工作温度范围设定为45℃～55℃；DFB激光器工作时其温度可以达到的范围假定是0℃～70℃，那么设定模块100将DFB激光器的工作温度范围设定为0℃～70℃。需要说明的是，EML激光器和DFB激光器工作时其温度可以达到的具体范围以其实际器件参数为准。下文中，将激光器工作温度范围的最大值称为激光器工作温度范围的上限值，将激光器工作温度范围的最小值称为激光器工作温度范围的下限值。

此外，除了需要预先设定激光器的工作温度范围之外，设定模块100还需要预先设定TEC的目标工作电流范围，其中，TEC的目标工作电流范围不得超出TEC的工作电流范围。TEC的目标工作电流范围是TEC工作时期望其电流所在的范围，相应地，TEC在该目标工作电流范围内工作时其功耗范围为目标功耗范围。设定模块100通过合理地对TEC目标工作电流范围的设定，可以使TEC工作在一个较低的目标功耗范围内，进而降低光模块的功耗。下文中，将TEC的目标工作电流范围的最大值称为TEC目标工作电流范围的上限值，将TEC的目标工作电流范围的最小值称为TEC目标工作电流范围的下限值。

在一个具体实施例中，设定模块100可以是模拟电路，即利用模拟电路实现对激光器的工作温度范围、以及TEC的目标工作电流范围的设定。在另一个具体实施中，设定模块100还可以是存储器，即在存储器内对激光器的工作温度范围、以及TEC的目标工作电流范围进行预设定，并利用存储器对设定数据进行相应存储。

此处需要说明的是，本文中在没有明确说明是TEC工作电流的数值或者TEC目标工作电流的数值时必须考虑TEC电流的正负极性。例如，假设TEC的目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，如果文中提及TEC目标工作电流范围的上限值和下限值，那么本领域技术人员应该理解为上限值是+0.5A、下限值是-0.5A；如果文中提及TEC目标工作电流范围上限值的数值和下限值的数值，那么本领域技术人员应该理解为上限值的数值和下限值的数值均为0.5A。再例如，假设TEC目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，如果文中提及TEC的工作电流小于其目标工作电流范围的下限值，那么本领域技术人员应该理解为TEC的工作电流小于-0.5A，如TEC的工作电流为-0.6A。又例如，假设TEC目标工作电流范围是[-0.5,+0.5]A，TEC的工作电流为-1A，如果文中提到调节TEC的工作电流达到其目标工作电流范围的下限值，那么本领域技术人员应该理解为增大TEC的工作电流使其从-1A变为-0.5A；如果文中提到调节TEC工作电流的数值使TEC的工作电流达到其目标电流范围的下限值，那么本领域技术人员表应该理解为减小TEC工作电流的数值使其从1A变为0.5A，从而使得TEC的工作电流变为-0.5A以达到其目标电流范围的下限值。

控制装置20还包括温度控制模块200，用于控制TEC的工作电流使激光器的工作温度落入其工作温度范围内。具体地，光模块工作过程中，温度控制模块20获取激光器的工作温度并检测该工作温度是否位于激光器的工作温度范围内。若检测到激光器的工作温度位于其工作温度范围内，温度控制模块20输出控制信号至TEC驱动电路，TEC驱动电路根据该控制信号控制TEC保持其工作状态，然后触发功率优化模块300工作。若检测到激光器的工作温度超出其工作温度范围，温度控制模块20输出控制信号至TEC驱动电路，TEC驱动电路根据该控制信号调节TEC工作电流使TEC加热或者制冷，通过TEC加热或者制冷改变激光器的工作温度使其落入工作温度范围内。具体地，若激光器的工作温度高于激光器工作温度范围的上限值，温度控制模块20输出控制信号至TEC驱动电路，TEC驱动电路根据该控制信号调节TEC的电流，具体为增大TEC正极性工作电流的数值对激光器进行制冷以降低激光器的工作温度使其落入激光器的工作温度范围内；若激光器的工作温度低于激光器工作温度范围的下限值，温度控制模块20输出控制信号至TEC驱动电路，TEC驱动电路根据该控制信号调节TEC的电流，具体为增大TEC负极性工作电流的数值对激光器进行加热以提高激光器的工作温度使其落入激光器的工作温度范围内。在一个具体实施例中，一旦温度控制模块20检测到激光器的工作温度升高至其工作温度范围的下限值时或者一旦温度控制模块20检测到激光器的工作温度降低至其工作温度范围的上限值时，温度控制模块20停止对TEC工作电流的调节。在其他的实施例中，也可以当温度控制模块20检测到激光器的工作温度升高/降低至其工作温度范围中的其他值(非极限值)时，停止对TEC工作电流的调节。激光器的工作温度落入其工作温度范围内后，触发功率优化模块300工作。

若温度控制模块20检测到激光器工作时的工作温度落入其工作温度范围内、或者当温度控制模块20通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度落入其工作温度范围内，此时功率优化模块300对TEC的工作电流进行检测，并将TEC的工作电流与预存储的TEC的目标工作电流范围进行比较，以确定TEC的工作电流是否超出其目标工作电流范围。

通过比较，若功率优化模块300检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内，即TEC的工作电流大于等于TEC目标工作电流范围的下限值并小于等于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内即可将激光器的工作温度调节至其工作温度范围内，因此功率优化模块300令温度控制模块200不对TEC的工作电流进行调节而保持TEC工作在该工作电流上即可。

通过比较，若TEC的工作电流超出其目标工作电流范围，即TEC的工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值或者TEC的工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况下，在保证激光器的工作温度不超出其工作温度范围的前提下功率优化模块300令温度控制模块200将TEC的工作电流朝着其目标工作电流范围进行调节。其中，随着TEC工作电流的调节激光器的工作温度也相应发生变化，此时可能出现两种情况：第一种情况，当TEC的工作电流调节落入其目标工作电流范围内时，激光器的工作温度在其工作温度范围内，此时功率优化模块300令温度控制模块200不再对TEC工作电流进行调节而是保持其工作状态，在这种情况下，既可以保证激光器的正常工作又可以降低TEC的功耗；第二种情况，TEC的工作电流调节还未落入其目标工作电流范围时，激光器的工作温度已经达到其工作温度范围的极限值，功率优化模块300令温度控制模块200调节TEC的工作电流使其落入目标工作电流范围内的话将导致激光器的工作温度超过其目标工作范围，此时功率优化模块300令温度控制模块200不再对TEC工作电流进行调节而保持其工作状态，在这样情况下，虽然TEC的工作电流并未落入其目标工作电流范围内，但是在保证激光器正常工作的前提下已经最大程度地使TEC的工作电流接近其目标工作电流范围，进而最大程度地降低了TEC的功耗。下面针对于TEC工作电流超出其目标工作电流范围的情况进行具体说明。

具体地，若温度控制模块200检测到激光器的工作温度未落入其工作温度范围内，通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度升高至其工作温度范围的下限值或使激光器的工作温度降低至其工作温度温度的上限值，这种情况下虽然功率优化模块300检测到TEC的工作电流超过其目标工作温度范围，也无需令温度控制模块200继续调节TEC的工作电流。

若温度控制模块200检测到激光器工作时其工作温度恰好是其工作温度范围的上限值，这种情况下功率优化模块300需要判断降低TEC工作电流的数值是否可以使激光器的工作温度降低，若否，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，若是，则令温度控制模块200降低TEC工作电流的数值使激光器的工作温度降低。通常情况下，温度控制模块200对TEC工作电流的调节是逐步完成的，也就是说，温度控制模块200每次在一定范围内调节TEC的工作电流，激光器的工作温度随着TEC的工作电流的调节发生变化，然后功率优化模块300判断变化后的激光器的工作温度是否落入其工作温度范围，若否令温度控制模块200继续调节TEC的工作电流重复上述步骤，若是则令温度控制模块200调节TEC的工作电流使激光器的工作温度回落至其工作温度范围内。因此，在温度控制模块200调节TEC工作电流的过程中，功率优化模块300需要同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的下限值，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。若温度控制模块200检测到激光器工作时其工作温度恰好是其工作温度范围的下限值，这种情况下功率优化模块300需要判断降低TEC工作电流的数值是否可以使激光器的工作温度升高，若否，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，若是，则令温度控制模块200降低TEC工作电流的数值使激光器的工作温度升高，在温度控制模块200调节TEC工作电流的过程中，功率优化模块300需要同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的上限值，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。

若温度控制模块200检测到激光器的工作温度未落入其工作温度范围内，通过调节TEC的工作电流使激光器的工作温度升高/降低至其工作温度范围内(非极限值)、或者若温度控制模块200检测到激光器工作时其工作温度位于其工作温度范围内(非极限值)，这种情况下，令温度控制模块200对TEC的工作电流进行调节。在温度控制模块200对TEC工作电流进行调节的过程中，功率优化模块300同时对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测，同样地，一旦检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者一旦检测到激光器的工作温度达到其工作温度范围的极限值，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。举例说明，设定模块100预设定EML激光器的工作温度范围是45℃～55℃，温度控制模块200检测到EML激光器工作时的工作温度是50℃，此时TEC处于加热状态且功率优化模块300检测到其工作电流低于其目标工作电流范围的下限值，为了降低TEC的功耗，功率优化模块300令温度控制模块200逐步增大TEC的工作电流以降低TEC的加热效果。随着TEC加热效果的降低，EML激光器的工作温度也降低。在温度控制模块200调节TEC工作电流的过程中，功率优化模块300对TEC的工作电流和EML激光器的工作温度进行检测，如果功率优化模块300检测到TEC的工作电流落入至其目标工作电流范围内时EML激光器的工作温度仍位于45℃～55℃之间，那么则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时TEC工作在其目标功耗范围内，如果功率优化模块300检测到EML激光器的工作温度降低至45℃时TEC的工作电流仍未落入其目标工作电流范围，那么也令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时在保证EML激光器正常工作的前提下最大程度地使TEC的功耗接近其目标功耗范围。

在上述实施例中，温度控制模块200在对TEC工作电流进行调节的过程中，功率优化模块300同时对TEC的工作电流是否落入目标工作电流范围、以及激光器的工作温度是否达到工作温度目标的极限值进行检测，其中，一旦功率优化模块300检测到TEC的工作电流落入目标工作电流范围，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时激光器工作在其工作温度范围内。在其他实施例中，一旦功率优化模块300检测到TEC的工作电流落入目标工作电流范围，还可以令温度控制模块200继续调节TEC的工作电流使其数值继续降低，与此同时，功率优化模块300继续对TEC的工作电流和激光器的工作温度进行检测。若功率优化模块300检测到TEC的工作电流的数值在其目标工作电流范围内降至最低时，激光器仍工作在其工作温度范围内，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，此时TEC的功耗最低；若功率优化模块300检测到TEC的工作电流的数值在降低过程中激光器的工作温度达到了其工作温度范围的极限值，则令温度控制模块200停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态。

通过上述描述可知，如果在保证激光器的工作温度位于其工作温度范围内通过调节TEC的工作电流使其落入其目标工作电流范围内，在这种情况下，可以保证TEC的功耗在限定的范围内；如果激光器的工作温度达到其工作温度范围的极限值时TEC工作电流未落入其目标工作电流范围内，在这种情况下，虽然没有实现使TEC的工作电流落入其目标工作范围内，但是已经在激光器的工作温度范围内实现了对TEC功耗最大程度的优化。

在一个优选实施例中，温度控制模块200，具体用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；功率优化模块300，具体用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度令温度控制模块200对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内或所述激光器的目标工作温度达到所述工作温度范围的极限值；若是，则令温度控制模块200保持所述半导体制冷器的工作状态。

下面，将结合图6对该优选实施例中的温度控制模块200和功率优化模块300的工作过程进行说明。其中，图6是根据本发明的激光器工作温度的低功耗控制装置的一个优选实施方式的结构示意图。

具体地，激光器工作时，温度控制模块200控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到预设的目标工作温度。在本实施例中，在光模块使用前，设定模块100除了预设定激光器的工作温度范围和TEC的目标工作电流范围之外，还对激光器的目标工作温度进行预设定，即激光器工作时期望其达到的温度，其中，激光器的目标工作温度位于其工作温度范围内。下文中，将激光器的工作温度范围的最大值称为激光器工作温度范围的上限值，将激光器的工作温度范围的最小值称为激光器工作温度范围的下限值，则激光器的目标工作温度大于等于激光器工作温度范围的下限值并小于等于激光器工作温度范围的上限值。以EML激光器为例，假设EML激光器的工作温度范围是45℃～55℃，其目标工作温度应大于等于45℃但小于等于55℃。通常情况下，设定模块100将激光器的典型工作温度作为激光器目标工作温度的初始值。由于激光器的目标工作温度位于其工作温度范围内，因此，激光器工作在预设的目标工作温度则说明激光器处于正常工作状态下。

如图6所示，温度控制模块200进一步包括检测单元201和控制单元202。

检测单元201，用于检测激光器的工作温度是否达到目标工作温度；

控制单元202，用于若检测单元201检测激光器的工作温度未达到目标工作温度，则比较激光器的工作温度和目标工作温度以得到温度误差、并根据温度误差控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到目标工作温度，然后触发功率优化模块300工作；以及用于若检测单元201检测激光器的工作温度达到目标工作温度，则直接触发功率优化模块300工作。

具体地，光模块工作过程中检测单元201获取激光器的工作温度并将该工作温度与预设的激光器的目标工作温度进行比较。

若检测单元201比较得到激光器的工作温度与预设的目标工作温度相同，则控制单元202无需调整TEC的工作电流而保持其工作状态，则直接触发功率优化模块300工作。

若检测单元201比较得到激光器的工作温度与预设的目标工作温度不同，则控制单元202根据激光器的工作温度和目标工作温度得到其二者之间的误差(下文以温度误差表示)，并根据该温度误差控制TEC工作电流以调节激光器的工作温度，使激光器的工作温度达到该目标工作温度。具体地，若检测单元201检测到激光器的工作温度高于预设的目标工作温度，则控制单元202控制TEC增大其工作电流对激光器进行制冷以降低激光器的工作温度至目标工作温度；若检测单元201检测到激光器的工作温度低于预存储的目标工作温度，则控制单元202控制TEC减小其工作电流对激光器进行加热以提高激光器的工作温度至目标工作温度。当控制单元202控制TEC的工作电流使激光器工作在目标工作温度上后，停止对TEC工作电流的调节而保持其工作状态，然后触发功率优化模块300工作。

如图6所示，功率优化模块300进一步包括设定单元301和更新单元302。

设定单元301，用于检测TEC的工作电流是否落入目标工作电流范围内，若是则令温度控制模块200保持TEC的工作状态，若否则设置激光器的新的目标工作温度；

更新单元302，用于检测激光器的新的目标工作温度是否超过激光器的工作温度范围，若是则令温度控制模块200保持TEC的工作状态，若否则利用新的目标工作温度对激光器的目标工作温度进行更新；

温度控制模块200，还用于控制TEC的工作电流使激光器的工作温度达到新的目标工作温度。

具体地，设定单元301对激光器达到目标工作温度时TEC的工作电流进行检测，并将TEC的工作电流与预设的TEC的目标工作电流范围进行比较，以确定TEC的工作电流是否落入其目标工作电流范围。

通过比较，若设定单元301检测到TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内，即TEC的工作电流大于等于TEC目标工作电流范围的下限值并小于等于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内即可将激光器的工作温度调节至目标工作温度，因此令温度控制模块200保持TEC的工作状态，即保持TEC工作在该工作电流上即可。

通过比较，若设定单元301检测到TEC的工作电流超出其目标工作电流范围，即TEC的工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值或者TEC的工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值，这种情况说明TEC在其目标工作电流范围内已经无法实现将激光器的工作温度调节至目标工作温度。此时，设定单元301设置激光器的新的目标工作温度。设置新的目标工作电流的目的在于，希望通过激光器目标工作温度的改变使温度控制模块200控制TEC的工作电流朝着其目标工作电流范围进行变化。需要说明的是，针对于TEC工作电流小于TEC目标工作电流范围的下限值的情况，激光器的新的目标工作温度应该小于激光器当前的目标工作温度，才能使TEC的工作电流增大；针对于TEC工作电流大于TEC目标工作电流范围的上限值的情况，激光器的新的目标工作温度应该大于激光器当前的目标工作温度，才能使TEC的工作电流减小。

为了保证激光器的正常工作，在设定单元301设置激光器的新的目标工作温度后，更新单元302检测该新的目标工作温度是否超过激光器的工作温度范围。若更新单元302检测到激光器的新的目标工作温度未超过其工作温度范围，则利用该新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新。若更新单元302检测到激光器的新的目标工作温度超过其工作温度范围，则令温度控制模块200保持TEC的工作状态，即保持TEC工作在该工作电流上，从而使激光器工作在当前的目标工作温度上。

更新单元302利用新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新后，温度控制模块200根据该新的目标工作温度调节TEC的工作电流使其加热或者制冷。在TEC加热或者制冷的作用下，激光器的工作温度达到新的目标工作温度。通常情况下，仅仅通过对激光器的新的目标工作温度进行一次设置往往无法实现对TEC的工作电流的准确调节，而是需要通过多次设置激光器的新的目标工作温度逐步对TEC的工作电流进行调节，因此，激光器的工作温度达到新的目标工作温度后，设定单元301需要对TEC的工作电流在此进行检测，检测TEC的工作电流是否落入其目标工作电流范围内。也就是说，当激光器的工作温度达到新的目标工作温度后，设定单元301、更新单元302以及温度控制模块200重复上述过程直至激光器的目标工作温度不再更新，此时，TEC的工作电流落入其目标工作电流范围内或者TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围。

需要说明的是，如果由于环境温度发生了变化，导致TEC需要增大工作电流的数值来维持激光器工作在目标工作温度上，这种情况下，一旦设定模块301检测到TEC的工作电流增大超过其目标工作电流范围，则继续通过设定激光器的新的目标工作温度使TEC的工作电流落入其目标工作电流范围或使TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围，以保证TEC在低功耗下工作。

优选地，设定单元301利用PID(即：比例-积分-微分)控制器来实现，其中，PID控制逻辑的优势在于：在保证激光器的目标可以快速准确地使TEC的工作电流落入其目标工作电流范围或使TEC的工作电流最大程度地接近其目标工作电流范围。

更优选地，设定单元301利用带死区的PID控制器来实现。其中，带死区的PID控制器，具体用于比较TEC的工作电流与PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据电流误差和PID控制逻辑的死区宽度确定PID控制逻辑的输出结果，其中，PID控制逻辑的设定值等于0，PID控制逻辑的死区宽度为TEC的目标工作电流范围，PID控制逻辑的输出结果为激光器的新的目标工作温度。

具体地，设定单元301的反馈检测输入量是TEC的工作电流I_TEC，输出结果是激光器的新的目标工作温度。此外，设定单元301将PID控制逻辑的设定值I_A设置为0，将PID控制逻辑的死区宽度(下文中以[x,y]表示)设置为TEC的目标工作电流范围。

当温度控制模块200检测到激光器的工作温度与其目标工作温度不一致时，通过控制TEC的工作电流I_TEC使激光器的工作温度达到其目标工作温度，之后设定单元301对TEC的工作电流I_TEC进行检测并将TEC的工作电流I_TEC作为PID控制逻辑的输入量。接着，设定单元301计算TEC工作电流I_TEC与PID控制逻辑的设定值I_A之间的电流误差△I_TEC，其中△I_TEC＝I_TEC-I_A＝I_TEC-0＝I_TEC。然后设定单元301判断该△I_TEC是否落入PID控制逻辑的死区宽度内。根据PID控制逻辑的规则，若△I_TEC位于死区宽度内，即x≤△I_TEC≤y，此时，设定单元301的输出结果保持不变；若△I_TEC超出死区宽度，即△I_TEC＞y或△I_TEC＜x，此时，设定单元301根据△I_TEC更新PID控制逻辑的输出结果。

由于PID控制逻辑的设定值I_A为0、以及PID控制逻辑的死区宽度为TEC的目标工作电流范围，因此，当△I_TEC位于死区宽度内时设定单元301的输出结果保持不变，则相当于TEC工作在其目标电流范围内而无需重新设置激光器的新的目标工作温度，进而无需调节TEC的工作电流而使其保持工作状态即可；当△I_TEC超出死区宽度设定单元301的输出结果发生更新，则相当于TEC工作在其目标电流范围外需要重新设置激光器的新的目标工作温度。

检测到△I_TEC超出死区宽度，设定单元301的输出结果发生更新(相当于检测到TEC的工作电流未落入目标工作电流范围内，则设置激光器的新的目标工作温度)，接着触发更新单元302检测激光器的新的目标工作温度是否位于激光器的工作温度范围内，若是则利用该新的目标工作温度对激光器当前的目标工作温度进行更新，反之则不对激光器的目标工作温度进行更新，令温度控制模块200保持TEC的工作状态。

通过上述描述可知，设定单元301使用PID控制器来实现时，将PID控制逻辑的设定值I_A设置为0，从而使TEC工作电流I_TEC与该设定值I_A之间的电流误差△I_TEC等于I_TEC，进一步地，将TEC的目标工作电流范围设置为PID控制逻辑的死区宽度，如此一来，在通过PID控制逻辑将电流误差△I_TEC控制在其死区宽度内使TEC稳定工作的同时，也将TEC的工作电流I_TEC控制在其目标工作电流范围内，使TEC的功耗限定在一定范围内。

在一个优选实施例中，设定单元301将带死区的PID控制逻辑的死区宽度设置为[0,0]，相应地，TEC的目标工作电流范围为[0,0]，即期望TEC不制冷也不制热，这时TEC不会产生任何功耗。在这种情况下，当TEC工作使激光器工作在其目标工作温度上后，若TEC的工作电流不等于0，则相应调整激光器的目标工作温度尽可能使TEC不进行制冷或加热。如果通过调整激光器的目标工作温度即可使在TEC工作电流等于0的情况下激光器的工作温度达到其目标工作温度，则TEC的功耗等于0。若调节激光器的目标工作温度达到其工作温度范围的极限值也无法使TEC的工作电流等于0，则TEC制冷或者加热使激光器的工作温度维持在其工作温度范围的极限值上。将TEC的目标工作电流范围设置为[0,0]，可以使TEC的功耗最优。

在另一个优选实施例中，设定单元301将带死区的PID控制逻辑的死区宽度设置为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于TEC制冷时最大额定功耗所对应的电流值，相应地，TEC的目标工作电流范围为[0,a]。具体地，不同类型激光器对温度的敏感程度不同。例如DFB激光器，低温环境对其性能的影响并不明显，但是在常温和高温环境下，温度越低DFB激光器的性能越好、其功耗也越低，反之，温度越高DFB激光器的性能越差、其功耗也就越高。针对于DFB激光器来说，如果将TEC的目标工作电流范围设置为[0,0]，当DFB激光器工作在较低的高温环境下则会出现DFB激光器工作在其工作温度范围上限值的情况，导致DFB激光器的性能不是最优。也就是说，虽然TEC的功耗最优，但是有可能影响到DFB激光器的性能，因此需要根据实际需求在TEC功耗和DFB激光器性能之间取得平衡。在本实施例中，针对于DFB激光器来说，TEC的目标工作电流范围设置为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于TEC制冷时最大额定功耗所对应的电流值。与死区宽度为[0,0]相比，设置死区宽度为[0,a]的目的是，在高温环境下允许TEC工作于一定的制冷状态，从而在同等环境温度时，激光器的工作温度将相对低一些，提高其工作性能。至于a的具体取值，需要根据实际应用中对DFB激光器性能的具体需求相应进行设置。也就是说，实际需求如果更侧重于希望TEC功耗小一些，则可以将a的数值设置的小一些，这种情况下可能将需要牺牲DFB激光器的一部分性能，无法保证DFB激光器一定工作在最佳性能下；实际需求如果更侧重于希望DFB激光器的性能好一些，即令DFB激光器工作在较低温度下(针对于常温和高温环境来说)，这种情况下将需要增加a的取值牺牲TEC的一部分功耗。

本发明还提供了一种光模块。请参考图7，图7是根据本发明的光模块的一个具体实施方式的结构示意图。如图7所示，该光模块包括激光器400、温度探测器401、温度检测电路402、半导体制冷器403、TEC驱动电路404、TEC电流检测电路405以及前文所述的控制装置20，其中：

所述激光器400，用于发射激光信号；

所述温度探测器401，用于探测所述激光器400的工作温度并输出温度探测信号；

所述温度检测电路402，用于对所述温度探测信号进行处理以得到温度处理信号并将该温度处理信号发送至所述控制装置20；

所述半导体制冷器403，用于通过加热或者制冷调节所述激光器400的工作温度；

所述TEC驱动电路404，用于驱动所述半导体制冷器400工作；

所述TEC电流检测电路405，用于对所述半导体制冷器400的工作电流进行处理以得到电流处理信号、并将该电流处理信号发送至所述控制装置20；

所述控制装置20，用于根据所述温度处理信号以及所述电流处理信号生成控制信号，所述TEC驱动电路404根据所述控制信号驱动所述半导体制冷器400工作。

下面，对本发明所提供的光模块的各个部件的工作过程进行说明。

具体地，激光器400用于作为光模块的光源。在本实施例中，激光器400选用EML激光器或DFB激光器，其中，EML激光器的工作温度范围是45℃～55℃，DFB激光器的工作温度范围是0℃～70℃。

温度探测器401用于测量激光器400的工作温度。在本实施例中，温度探测器401可以实施为热敏电阻。当激光器400工作时，温度探测器401实时探测激光器400的工作温度并相应输出温度探测信号。通常情况下，温度探测器401测量得到的温度探测信号无法直接作用于控制装置20，因此需要对温度探测信号进行一定的处理。

温度探测器401将温度探测信号发送至温度检测电路402进行处理。温度检测电路402接收到温度探测器401发送的温度探测信号后，对该温度探测信号进行例如A/D转换、放大等处理后得到温度处理信号，并将该温度处理信号发送至控制装置20。

半导体制冷器403，用于通过加热或者制冷调节激光器400的工作温度。具体地，半导体制冷器403通过加热来使激光器400的工作温度升高或者通过加热使激光器400在温度较低的环境中维持较高的工作温度，同样地，半导体制冷器403通过制冷来使激光器400的工作温度降低或者通过制冷来使激光器400在温度较高的环境中维持较低的工作温度。其中，通过调节半导体制冷器403的电流使其加热或者制冷。

TEC驱动电路404，用于根据控制信号驱动半导体制冷器403工作。若控制信号是令半导体制冷器403加热，TEC驱动电路404则控制半导体制冷器403调节工作电流达到加热状态；若控制信号是令半导体制冷器403制冷，TEC驱动电路404则控制半导体制冷器调节工作电流达到制冷状态。此外，TEC驱动电路404还用于获取半导体制冷器403的工作电流。

TEC电流检测电路405，用于对TEC驱动电路404获取的半导体制冷器400的工作电流进行处理以得到电流处理信号、并将该电流处理信号发送至控制装置20。由于TEC驱动电路404获得的半导体制冷器403的工作电流无法直接作用于控制装置20，因此需要TEC电流检测电路405对该工作电流进行例如A/D转换、放大等处理以得到适用于控制装置20的电处理信号。

控制装置20包括设定模块100、温度控制模块200以及功率优化模块300。

设定模块100，用于预设定激光器400的工作温度范围以及半导体制冷器403的目标工作电流范围。

温度控制模块200，用于控制半导体制冷器403的工作电流使激光器400的工作温度落入工作温度范围内。具体地，温度控制模块200接收到温度检测电路402发送的温度处理信号，从该温度处理信号中获取激光器400的工作温度并对该工作温度进行检测。若激光器400的工作温度落入其工作温度范围内，温度控制模块200则向TEC驱动电路404发送控制信号，TEC驱动电路404控制半导体制冷器403保持其工作状态不发生变化，然后触发功率优化模块300工作；若激光器400的工作温度超出其工作温度范围内，温度控制模块200则向TEC驱动电路404发送控制信号，TEC驱动电路404控制半导体制冷器403调节其工作电流使激光器400的工作温度落入其工作温度范围内，然后触发功率优化模块300工作。

功率优化模块300，用于检测半导体制冷器403的工作电流是否落入目标工作电流范围内，若否，则令温度控制模块200调节半导体制冷器403的工作电流直至半导体制冷器403的工作电流落入目标工作电流范围内或激光器400的工作温度达到工作温度范围的极限值；若是，则令温度控制模块200保持半导体制冷器403的工作状态。具体地，温度控制模块200控制半导体制冷器403的工作电流使激光器400的工作温度落入工作温度范围内后，功率优化模块300从TEC电流检测电路405发送的电处理信号中获取半导体制冷器403的工作电流，并检测该工作电流是否落入其目标工作电流范围内。若功率优化模块300检测到该工作电流落入其目标工作电流范围内，则触发温度控制模块200生成控制信号，TEC驱动电路404根据该控制信号控制半导体制冷器403保持其工作状态不发生变化。若功率优化模块300检测到该工作电流超出其目标工作电流范围，则触发温度控制模块200生成控制信号，TEC驱动电路404根据该控制信号在保证激光器的工作温度不超出其工作温度范围的前提下控制半导体制冷器403将其工作电流朝着其目标工作电流范围进行调节，直至半导体制冷器403的工作电流落入目标工作电流范围内或最大程度地接近目标工作电流范围。

其中，设定模块100、温度控制模块200及其所包括的检测单元201和控制单元202、以及功率优化模块300及其所包括的设定单元301和更新单元302的具体说明请参考前文中相应部分的内容，为了简明起见，在此不再赘述。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。

本发明提供的激光器工作温度的低功耗控制方法、控制装置以及光模块通过预先设定激光器的工作温度范围以及预先设定半导体制冷器的目标工作电流范围，若激光器的工作温度未落入其工作温度范围内，则首先通过调节半导体制冷器的工作电流使激光器的工作温度落入其工作温度范围，然后检测半导体制冷器的工作电流是否超出目标工作电流范围，若是则通过调整激光器的工作温度使半导体制冷器的工作电流回落至目标工作电流范围内或使激光器的工作温度达到工作温度范围的极限值。本发明预先限定了半导体制冷器的目标工作温度范围，在半导体制冷器工作时，通过动态调节激光器的工作温度最大限度地使半导体制冷器的工作电流限定在目标工作温度范围内，从而使半导体制冷器的功耗达到最优。与现有技术相比，实施本发明无需依赖环境温度即可使半导体制冷器的功耗最优，进而使光模块在全工作温度范围内保持最优功率。

以上所揭露的仅为本发明的一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (17)

1.一种激光器工作温度的低功耗控制方法，该控制方法包括：

a、预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围，其中，所述目标工作电流范围不超出所述半导体制冷器的工作电流范围；

b、控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

c、检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则调节所述半导体制冷器的工作电流，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内时所述激光器的工作温度在其工作温度范围内，或所述半导体制冷器的工作电流还未落入所述目标工作电流范围时所述激光器的工作温度已经达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其中：

控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内的步骤包括：控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；

检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则调节所述半导体制冷器的工作电流，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内时所述激光器的工作温度在其工作温度范围内，或所述半导体制冷器的工作电流还未落入所述目标工作电流范围时所述激光器的工作温度已经达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态的步骤包括：检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内时所述激光器的工作温度在其工作温度范围内、或所述半导体制冷器的工作电流还未落入所述目标工作电流范围时所述激光器的目标工作温度已经达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其中，控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度包括：

检测所述激光器的工作温度是否达到所述目标工作温度；

若否，则比较所述激光器的工作温度和所述目标工作温度以得到温度误差，并根据所述温度误差控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，然后执行步骤c；若是，则直接执行步骤c。

4.根据权利要求2或3所述的控制方法，其中，检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则通过重新设置所述激光器的目标工作温度对所述半导体制冷器的工作电流进行调节，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内时所述激光器的工作温度在其工作温度范围内、或所述半导体制冷器的工作电流还未落入所述目标工作电流范围时所述激光器的目标工作温度已经达到所述工作温度范围的极限值；若是，则保持所述半导体制冷器的工作状态的步骤包括：

c1、检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若是，则执行步骤c4；若否，则设置所述激光器的新的目标工作温度，然后执行步骤c2；

c2、检测所述激光器的新的目标工作温度是否超过所述激光器的工作温度范围，若是，则执行步骤c4；若否，则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，然后执行步骤c3；

c3、控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述新的目标工作温度，然后执行步骤c1；

c4、保持所述半导体制冷器的工作状态。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其中，步骤c1通过带死区的PID控制逻辑实现。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其中，步骤c1包括：

比较所述半导体制冷器的工作电流与所述PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据所述电流误差和所述PID控制逻辑的死区宽度确定所述PID控制逻辑的输出结果，其中，所述PID控制逻辑的设定值等于0，所述PID控制逻辑的死区宽度为所述半导体制冷器的目标工作电流范围，所述PID控制逻辑的输出结果为所述激光器的新的目标工作温度；

步骤c2包括：检测所述新的目标工作温度是否位于所述激光器的工作温度范围内，若是则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，反之则不对所述激光器的目标工作温度进行更新。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,0]。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于所述半导体制冷器制冷时最大功耗所对应的电流值。

9.一种激光器工作温度的低功耗控制装置，该控制装置包括：

设定模块，用于预设定激光器的工作温度范围以及半导体制冷器的目标工作电流范围，其中，所述目标工作电流范围不超出所述半导体制冷器的工作电流范围；

温度控制模块，用于控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内；

功率优化模块，用于检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若否，则令所述温度控制模块调节所述半导体制冷器的工作电流，直至所述半导体制冷器的工作电流落入所述目标工作电流范围内时所述激光器的工作温度在其工作温度范围内、或所述半导体制冷器的工作电流还未落入所述目标工作电流范围时所述激光器的工作温度已经达到所述工作温度范围的极限值；若是，则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其中：

所述温度控制模块控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度落入所述工作温度范围内包括：所述温度控制模块控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度，其中，该目标工作温度位于所述工作温度范围内；

所述功率优化模块令所述温度控制模块调节所述半导体制冷器的工作电流包括：所述功率优化模块通过重新设置所述激光器的目标工作温度令所述温度控制模块对所述半导体制冷器的工作电流进行调节。

11.根据权利要求10所述的控制装置，其中：

所述温度控制模块包括检测单元和控制单元；

所述检测单元，用于检测所述激光器的工作温度是否达到所述目标工作温度；

所述控制单元，用于若所述检测单元检测所述激光器的工作温度未达到所述目标工作温度，则比较所述激光器的工作温度和所述目标工作温度以得到温度误差、并根据所述温度误差控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，然后触发所述功率优化模块工作；以及用于若所述检测单元检测所述激光器的工作温度达到所述目标工作温度，则直接触发所述功率优化模块工作。

12.根据权利要求10或11所述的控制装置，其中：

所述功率优化模块包括设定单元和更新单元；

所述设定单元，用于在所述温度控制模块控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到预设的目标工作温度后检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若是则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态，若否则设置所述激光器的新的目标工作温度；

所述更新单元，用于在所述设定单元设置所述激光器的新的目标工作温度后检测所述激光器的新的目标工作温度是否超过所述激光器的工作温度范围，若是则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态，若否则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新；

所述温度控制模块，还用于在所述更新单元利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新后控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述新的目标工作温度；

所述设定单元，还用于在所述温度控制模块控制所述半导体制冷器的工作电流使所述激光器的工作温度达到所述新的目标工作温度后检测所述半导体制冷器的工作电流是否落入所述目标工作电流范围内，若是则令所述温度控制模块保持所述半导体制冷器的工作状态，若否则设置所述激光器的新的目标工作温度。

13.根据权利要求12所述的控制装置，其中，所述设定单元是带死区的PID控制器。

14.根据权利要求13所述的控制装置，其中：

所述带死区的PID控制器，具体用于比较所述半导体制冷器的工作电流与所述PID控制逻辑的设定值以得到电流误差，并根据所述电流误差和所述PID控制逻辑的死区宽度确定所述PID控制逻辑的输出结果，其中，所述PID控制逻辑的设定值等于0，所述PID控制逻辑的死区宽度为所述半导体制冷器的目标工作电流范围，所述PID控制逻辑的输出结果为所述激光器的新的目标工作温度；

所述更新单元，用于检测所述新的目标工作温度是否位于所述激光器的工作温度范围内，若是则利用所述新的目标工作温度对所述激光器的目标工作温度进行更新，反之则不对所述激光器的目标工作温度进行更新。

15.根据权利要求14所述的控制装置，其中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,0]。

16.根据权利要求14所述的控制装置，其中，所述带死区的PID控制逻辑的死区宽度为[0,a]，其中，a的取值大于0但小于所述半导体制冷器制冷时最大功耗所对应的电流值。

17.一种光模块，该光模块包括：

激光器、温度探测器、温度检测电路、半导体制冷器、TEC驱动电路、TEC电流检测电路以及如权利要求9-16中任一项所述的控制装置；

所述激光器，用于发射激光信号；

所述温度探测器，用于探测所述激光器的工作温度并输出温度探测信号；

所述温度检测电路，用于对所述温度探测信号进行处理以得到温度处理信号并将该温度处理信号发送至所述控制装置；

所述半导体制冷器，用于通过加热或者制冷调节所述激光器的工作温度；

所述TEC驱动电路，用于驱动所述半导体制冷器工作；

所述TEC电流检测电路，用于对所述半导体制冷器的工作电流进行处理以得到电流处理信号、并将该电流处理信号发送至所述控制装置；

所述控制装置，用于根据所述温度处理信号以及所述电流处理信号生成控制信号，所述TEC驱动电路根据所述控制信号驱动所述半导体制冷器工作。

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