CN109462142A - 光模块消光比自适应调整的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于激光器控制技术领域，涉及一种光模块消光比自适应调整的控制方法；所述方法包括通过调整参考电压，确定初始偏置电流和初始探测器电流；调整微控制中心的调制电流数值，确定出初始调制电流值；根据初始偏置电流、初始探测器电流以及初始调制电流值，确定出光模块的初始的第一转换效率；根据该第一转换效率计算出第二转换效率；温度发生变换时，根据实时探测器电流，计算当前温度条件下达到目标消光比所需的调制电流；根据该调制电流驱动激光器输出，将消光比调整回到目标消光比；本发明可根据激光器电流的变化自动对作用在激光器上的偏置电流、调制电流进行修正，从而使得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。

Description

光模块消光比自适应调整的控制方法

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消光比自适应调整的控制方法。

背景技术

在现代信息网络中，光纤通信技术逐渐取代了传统的电缆传输技术，占据了主导地位。随着信息网络覆盖的范围越来越广，光模块为光纤通信网络的核心器件，其需求量越来越大、使用的范围也越来越广。

针对光模块的设计、生产，消光比是衡量光模块性能的重要指标之一，在不采取任何补偿措施的情况下，消光比会在较宽温度范围内出现很大的变化，从而导致传输误码率激增。在实际设计中，消光比太小，会导致接收灵敏度的降低，而消光比过大，则会劣化光眼图，同样会降低接收灵敏度；故在宽温范围内(-40℃～85℃)消光比必须保持在一定较窄的范围内，才能确保接收灵敏度，进而保证数据的正确传输。在以往的消光比稳定方法中，大部分是基于开环控制，其优点是实现简单，能将消光比稳定在一个较宽的范围内，但此范围的消光比对激光器的一致性要求较高，不利于光模块的批量生产，影响成品率，且生产、调试过程费时费力。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，为了更好的实现对消光比的自适应调整，申请人提出了一种光模块消光比自适应调整的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S1、通过调整参考电压V_REF，从而确定出电流检测电路检测到的初始偏置电流和初始探测器电流；

S2、通过调整微控制中心的调制电流数值；从而确定出初始调制电流值；

S3、微控制中心根据初始偏置电流、初始探测器电流以及初始调制电流值，确定出光模块的初始的第一转换效率；

S4、根据该初始的第一转换效率计算出恒定的第二转换效率；

S5、在温度发生变换时，第一转换效率则发生变换，微控制中心根据实时探测器电流，计算出当前温度的第一转换效率，结合第二转换效率计算出当前温度条件下达到目标消光比所需的调制电流；

S6、在调制电流产生模块中产生该所需的调制电流，根据产生的调制电流驱动激光器输出，将消光比调整回到目标消光比。

优选的，所述初始偏置电流和初始探测器电流是通过如下获得：使用光功率计测量激光器的输出平均光功率，反复调整参考电压V_REF直至激光器的输出平均光功率达到目标值为止，此时，电流检测电路检测到的探测器电流即为初始探测器电流，偏置电流测量电路测得的结果即为初始偏置电流。

优选的，所述初始调制电流是通过如下获得：示波器监控激光器的输出消光比，反复调整微控制中心的调制电流数值，直到激光器的输出消光比满足其目标消光比为止，此时的调制电流即为初始调制电流数值。

优选的，所述第一转换效率根据如下获得：

其中，P₀表示初始光功率，也即目标光功率；I_pd0表示初始光功率P₀对应的探测器电流，其比例系数为K；P₁表示温度变化后的光功率；I_pd1表示P₁光功率对应的探测器电流，其比例系数也为K；表示初始的第一转换效率；K₁表示温度变化后的第一转换效率；I_biaso表示为初始偏置电流；I_bias1表示为温度变化后的偏置电流。

另外，为完成第一转换效率K₁的计算，需监控探测器电流，当I_pd1等于I_pd0后才能采样偏置电流(I_bias1)，最后完成计算。

进一步的，第二转换效率的获取方式包括：

其中，EXT表示目标消光比；I_biaso表示为初始偏置电流；I_mod0表示初始调制电流；表示初始的第一转换效率；K₂表示第二转换效率。

进一步的，当前温度条件下达到目标消光比所需的调制电流是根据如下方式获取：

其中，I_bias表示为实时偏置电流；I_mod表示为所需的调制电流值。

前述方法的原理是：本领域技术人员应该清楚：

第一，激光器输出平均光功率可以通过电流检测电路、异步控制中心自动调整等组成的闭环环路实现控制，达到稳定输出的目的；

第二、激光器偏置电流与调制电流的驱动电路相同，最终效果只是偏置电流与调制电流的叠加；因此，二者转换成光功率的效率K1是相同的；

第三、激光器调制电流产生后需进行匹配、耦合到偏置电流电路，故而带来传输效率K2，但该传输效率为电路所固有，固定不变。

本专利基于上述三点，有以下有益效果：

1、外围电路根据激光器的目标光功率产生对应的参考电源V_REF；同时，微控制中心预存有目标光功率、目标消光比数值、初始偏置电流、初始探测器电流、初始调制电流值等参数；调制电流产生模块可以自适应修正调制电流输出；

2、由于某时刻的目标消光比是不变的(或人为设置的)，即为已知值，根据对该值进行求解，能够有效获得第一转换效率、第二转换效率等，从而确定出达到目标消光比所需的调制电流，从而再根据该电流确定激光器进行输出，将消光比调整回到目标消光比。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

本发明提出了一种光模块消光比自适应调整的控制方法，如图1所示；所述方法包括：本发明基于双闭环控制、双转换系数控制及激光器驱动等原理，通过软、硬结合的方式实现了光模块输出光消光比的自适应调整，从而达到将消光比稳定在较窄范围内的目的；

根据LD驱动原理，调制电流转换成功率的效率除了转换效率K₁外，还包括电路反射等，将此等因素带来的转换效率因子设为K₂，则可以根据下式(1)计算出K₂的大小，K₂为电路所固有，不会随温度等变化而变化：

上式(1)中，EXT为目标消光比(常数)，P₁₀为“1”初始功率，P₀₀为“0”初始功率，P_avg0为初始偏置电流功率，P_mod0为调制电流功率，I_bias0为初始偏置电流，I_mod0为初始调制电流。

具体实施可按照以下几个步骤进行：

1)常温条件下，使用光功率计测量激光器激光器的输出平均光功率，反复调整V_REF直至激光器的输出平均光功率达到目标值为止，此时探测器电流检测电路检测到的探测器电流即为初始探测器电流，偏置电流测量电路测得的结果即为初始偏置电流，将两种电流的初始值预存进微控制中心；

2)常温条件下，使用示波器监控激光器激光器的输出消光比，反复调整微控制中心的调制电流数值直到激光器的输出消光比满足目标值为止，此时的调制电流即为初始调制电流数值；

3)微控制中心根据下式(2)计算出初始第一转换效率K₁ ⁰：

上式(2)中，P₀表示初始光功率，也即目标光功率(常数)，I_bias0为当前条件的实时探测器电流，此处为初始偏置电流。

4)微控制中心根据下式(3)计算出电路传输系数K₂：

上式(3)中，EXT为目标消光比(常数)，I_bias0为初始偏置电流，I_mod0为初始调制电流。

5)当温度变化后，首先，本发明会自动稳定光模块的输出平均光功率，稳定后I_pd1等于I_pd0；然后，微控制中心会对稳定后的偏置电流进行采样，并计算出当前温度下K₁的数值。此时，I_bias0、K₂及EXT均为已知量，故可根据下式(4)计算出当前温度下达到目标消光比所需要的调制电流数值：

6)调制电流产生模块根据5)得到的调制电流驱动数值调整驱动输出，将消光比调整回目标消光比；

7)按预设的周期重复5)、6)步骤使光模块输出消光比在任何温度条件下均维持在目标消光比附近，从而实现消光比较窄范围内的自适应功能。

采用本发明方案后，光模块在运行过程中不需要测量温度就可以自动、连续地调节激光器的工作参数，完成目标消光比的自适应匹配。

本发明在常温条件下使用光功率计、示波器等仪器设备，通过调整参考电压V_REF确定初始偏置电流、初始探测器电流，通过调整调制电流确定初始调制电流数值，而微处理中心会根据初始偏置电流、初始探测器电流计算K₁，并结合初始调制电流等参数自动计算得出该光模块传输效率K₂的取值；光模块正常工作温度发生变化后，微处理中心会根据实时探测器电流、偏置电流计算出实时K₁的取值，然后再结合K₂计算出当前温度条件下达到目标消光比需要的调制电流取值，最后通过调制电流产生模块调整消光比；该过程在光模块正常运行中会按照预设周期(一般设置为几十毫秒)反复进行，反复的消光比调整过程则可达到光模块消光比自适应要求。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：ROM、RAM、磁盘或光盘等。

以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光模块消光比自适应调整的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

S1、通过调整参考电压V_REF，从而确定出电流检测电路检测到的初始偏置电流和初始探测器电流；

S2、通过调整微控制中心的调制电流数值，从而确定出初始调制电流值；

S3、微控制中心根据初始偏置电流、初始探测器电流以及初始调制电流值，确定出光模块的初始的第一转换效率；

S4、根据该初始的第一转换效率计算出恒定的第二转换效率；

S5、在温度发生变换时，第一转换效率则发生变换，微控制中心根据实时探测器电流，计算出当前温度的第一转换效率，结合第二转换效率计算出当前温度条件下达到目标消光比所需的调制电流；

S6、在调制电流产生模块中产生该所需的调制电流，根据产生的调制电流驱动激光器输出，将消光比调整回到目标消光比。

2.根据权利要求1所述的光模块消光比自适应调整的控制方法，其特征在于：所述初始偏置电流和初始探测器电流是通过如下获得：使用光功率计测量激光器的输出平均光功率，反复调整参考电压V_REF直至激光器的输出平均光功率达到目标值为止，此时，电流检测电路检测到的探测器电流即为初始探测器电流，偏置电流测量电路测得的结果即为初始偏置电流。

3.根据权利要求2所述的光模块消光比自适应调整的控制方法，其特征在于：所述初始调制电流是通过如下获得：示波器监控激光器的输出消光比，反复调整微控制中心的调制电流数值，直到激光器的输出消光比满足其目标消光比为止，此时的调制电流即为初始调制电流数值。

4.根据权利要求1所述的光模块消光比自适应调整的控制方法，其特征在于：所述第一转换效率根据如下获得：

其中，P₀表示初始光功率，也即目标光功率；I_pd0表示初始光功率P₀对应的探测器电流，其比例系数为K；P₁表示温度变化后的光功率；I_pd1表示P₁光功率对应的探测器电流，其比例系数也为K；表示初始的第一转换效率；K₁表示温度变化后的第一转换效率；I_biaso表示为初始偏置电流；I_bias1表示为温度变化后的偏置电流。

5.根据权利要求4所述的光模块消光比自适应调整装置的控制方法，其特征在于：第二转换效率的获取方式包括：

其中，EXT表示目标消光比；I_biaso表示为初始偏置电流；I_mod0表示初始调制电流；表示初始的第一转换效率；K₂表示第二转换效率。

6.根据权利要求5所述的光模块消光比自适应调整装置的控制方法，其特征在于：当前温度条件下达到目标消光比所需的调制电流是根据如下方式获取：

其中，I_bias表示为实时偏置电流；I_mod表示为所需的调制电流值。