CN109613656A - 一种可调光功率波分复用器及其制备方法 - Google Patents

一种可调光功率波分复用器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可调光功率波分复用器及其制备方法，主要由阵列波导光栅和可调光衰减器两个光器件及控制电路组装而成。本发明主要在可调光衰减器温控方案创新。可调光衰减器温控采用加热方案实现，生产测试时仅需要完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。本发明在制造过程中不需要使用高低温循环箱，避免了升降温冗长的等待时间，减少了大量工时的浪费；能够对低温环境下衰减效率特异而高温环境下衰减效率正常的可调光衰减器加以利用，提高了原材料的利用率。同时，本发明电路控制上仅需要相对简单的单向升温控制，不需要降温控制成本较低，可以节省大量工时减少物料成本，有效提高制作效率降低制作成本。

Description

一种可调光功率波分复用器及其制备方法
技术领域
本发明涉及光纤技术领域中的波分复用器，特别是涉及一种可调光功率波分复用器及其制备方法。
背景技术
随着光纤通信正向高速率、大容量方向发展，掺铒光纤放大器(Erbium-dopedOptical Fiber Amplifier，简称“EDFA”)与密集波分复用(Dense Wavelength DivisonMultiplexing，简称“DWDM”)技术相结合已成为这一系统中的主要技术手段。可调光功率波分复用器（简称“VMUX”)是DWDM系统中的核心器件，具有广阔的市场前景，可以解决由于使用光纤放大器带来的增益不平性和通道增减时带来的功率跳变，通过对系统每个通道光功率进行动态调整以达到均衡，从而实现光信号在DWDM系统的长距离高速无误码传输。
可调光功率波分复用器主要由阵列波导光栅和可调光衰减器两个光器件及控制电路板组装而成。在可调光功率波分复用器应用中，工作温度范围是器件的关键参数之一。为了满足可调光功率波分复用器足够宽的工作温度范围，需要对可调光功率波分复用器内的阵列波导光栅和可调光衰减器进行温控处理。传统的可调光功率波分复用器的可调光衰减器温控方案有无温控方案和制冷方案。无温控方案主要是通过高低温温度系数补偿方式实现。高低温温度系数补偿需要将可调光功率波分复用器放入高低温循环箱中，分别测试高温、常温、低温环境下可调光衰减器的驱动衰减对应曲线，进而计算出可调光衰减器的高低温温度补偿系数。该方法测试的温度范围较宽（一般低温点在-5℃以下，高温点在85℃），高低温循环箱升降温冗长的等待时间浪费了大量的工时，带来了高昂的制造成本。同时，生产实际中存在部分可调光衰减器在低温环境下衰减效率特异，而在高温环境下衰减效率正常，这些产品通过无温控方案高低温温度补偿系数补偿难以解决在低温环境下的衰减精度问题。制冷方案主要是采用半导体制冷器。使用半导体制冷器需要将半导体制冷器与可调光衰减器封装在一起，增大了可调光功率波分复用器的体积。测试带有半导体制冷器的可调光衰减器驱动衰减对应曲线时，先利用半导体制冷器将可调光衰减器温度保持在一个特定的温度，然后再测试该温度下可调光衰减器的驱动衰减对应曲线，工作时，同样保持在该特定温度。半导体制冷器物料成本较高，电路上需要升温控制和降温控制，温控较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可调光功率波分复用器的制备方法，以提高制作效率降低制作成本。本发明所采用的技术方案是：
提供一种可调光功率波分复用器的制备方法，包括以下制备步骤：
1） 准备可调光功率波分复用器所需的各种元器件物料，包括阵列波导光栅和可调光衰减器及控制电路板；
2） 将阵列波导光栅封装到控制电路板上；
3） 将加热片与可调光衰减器封装在一起，然后将加热片与可调光衰减器这一整体封装到控制电路板上，控制电路板上有加热控制电路连接到加热片，加热控制电路连接到黏附在加热片上的温度传感器；
4） 将控制电路板安装到模块盒中，然后将输入端光纤结构和输出端光纤结构安装到模块盒中，最后将输入端光纤结构、阵列波导光栅、可调光衰减器、输出端光纤结构的光纤依次连接起来并整齐有序地盘在模块盒中；
5） 将装配完成的可调光功率波分复用器进行光学性能测试、驱动衰减对应曲线测试以及最终性能测试，在可调光衰减器驱动衰减对应曲线测试工序，利用加热片的加热控制功能完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。
本发明另一个所要解决的技术问题是提供一种可调光功率波分复用器，以提高制作效率降低制作成本。本发明所采用的技术方案是：
所述可调光功率波分复用器设置有阵列波导光栅和可调光衰减器和控制电路以及用于可调光衰减器加热的加热片，所述加热片和控制电路上的加热控制电路连接，所述加热片和可调光衰减器封装为整体并作为一个整体安装在控制电路板上；所述加热片的加热控制电路连接有黏附在加热片上的温度传感器，具有温度点调整功能，可使可调光衰减器稳定在不同的温度。
所述可调光功率波分复用器利用加热片的加热控制电路温度点调整功能，使可调光衰减器处于某个特定温度及该温度之上若干个温度，然后进行可调光衰减器驱动衰减对应曲线的测试；对于低于特定温度的温度，不需要进行可调光衰减器驱动衰减对应曲线的测试；通过驱动衰减对应曲线计算出可调光衰减器特定衰减的驱动值，然后将可调光衰减器特定衰减的驱动值写入可调光功率波分复用器控制电路板上的非易失存储器中。
所述加热片与可调光衰减器封装在一起，工作时，加热控制电路控制加热片来控制可调光衰减器的温度，当环境温度及器件本身散热形成的可调光衰减器温度低于某个特定温度时，加热控制电路控制加热片加热使可调光衰减器温度达到该温度，当环境温度及器件本身散热形成的可调光衰减器温度高于该温度时，加热控制电路控制加热片停止加热。
所述可调光衰减器使用特定温度的驱动衰减对应曲线，计算出可调光衰减器特定衰减的主驱动值；使用特定温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线，计算出可调光衰减器特定衰减的辅驱动值。环境温度低于或等于特定温度时，可调光衰减器的实际衰减值与衰减设置值的差异主要由主驱动值决定；环境温度高于特定温度时，可调光衰减器的实际衰减值与衰减设置值的差异由主辅驱动值共同决定。
所述加热片为硅胶加热片、陶瓷加热片、薄膜加热片等类型加热片。
所述阵列波导光栅为独立封装的阵列波导光栅，所述可调光衰减器为独立封装的可调光衰减器。
所述加热控制电路特定温度点在35℃~100℃范围内，其中55℃~80℃为常用特定温度点范围。
所述加热控制电路温度点调整可以通过数模转换输出电压，或者使用数字电位器的分压进行控制，也可以使用管理芯片中的温控程序进行控制。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明采用可调光衰减器加热的方法制备可调光功率波分复用器，生产测试时仅需要利用加热片的加热控制功能完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。相对于现有方案本专利在制造过程中利用产品自身的电路进行温控，不需要使用高低温循环箱，而且测试温度范围较窄（一般低温为55℃，高温为85℃），避免了升降温冗长的等待时间，减少了大量工时的浪费；相对于现有方案本专利能够对低温环境下衰减效率特异而高温环境下衰减效率正常的可调光衰减器加以利用，提高了原材料的利用率。同时，相对于现有方案本专利电路控制上仅需要相对简单的单向升温控制，不需要降温控制成本较低。这样可以节省大量工时减少物料成本，有效提高制作效率降低制作成本。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明可调光功率波分复用器的整体示意图。
图3为本发明可调光功率波分复用器隐去模块盒盖后的示意图。
图4为本发明加热片与可调光衰减器这一整体的结构图。
图5为本发明对加热片与可调光衰减器这一整体中的加热片进行控制的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种可调光功率波分复用器及其制备方法，该方法将加热片与可调光衰减器封装在一起，工作时，加热控制电路控制加热片来控制可调光衰减器的温度。在可调光衰减器驱动衰减对应曲线测试工序，仅需要利用加热片的加热控制功能完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。其具体步骤，如图所示：
步骤一：准备可调光功率波分复用器所需的各种元器件物料，包括阵列波导光栅5和可调光衰减器62及控制电路板4。
步骤二：将独立封装的阵列波导光栅5封装到控制电路板4上。
步骤三：将加热片61与独立封装的可调光衰减器62封装在一起，然后将加热片与可调光衰减器这一整体6封装到控制电路板4上，控制电路板4上有加热控制电路连接到加热片61，加热控制电路连接有黏附在加热片61上的温度传感器63；
步骤四：将控制电路板4安装到模块盒中，然后将输入端光纤结构2和输出端光纤结构3安装到模块盒1中，最后将输入端光纤结构2、阵列波导光栅5、可调光衰减器62、输出端光纤结构3的光纤依次连接起来并整齐有序地盘在模块盒1中。
步骤五：将装配完成的可调光功率波分复用器进行光学性能测试、驱动衰减对应曲线测试以及最终性能测试，在可调光衰减器驱动衰减对应曲线测试工序，利用加热片的加热控制功能完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。
步骤六：贴上产品标签并包装出货。
下面根据1x40可调光功率波分复用器描述本发明的方法，但应理解，本发明的方法同样适用于其它通道数的可调光功率波分复用器。
本发明提供一种可调光功率波分复用器及其制备方法为：
步骤一：将40通道阵列波导光栅进行独立封装，并将其封装到控制电路板上。
步骤二：将10个4通道可调光衰减器进行独立封装，并将加热片封装到可调光衰减器外封壳的底部，然后将加热片与可调光衰减器这一整体封装到控制电路板上。控制电路板上包含有加热片的加热控制电路，加热片的加热控制电路连接有黏附在加热片上的温度传感器。
步骤三：将控制电路板安装到模块盒中，然后将输入端光纤结构和输出端光纤结构安装到模块盒中，最后将输入端光纤结构、阵列波导光栅、可调光衰减器、输出端光纤结构的光纤依次连接起来并整齐有序地盘在模块盒中。
步骤四：将输入端光纤和输出端光纤分别固定于输入端橡胶帽和输出端橡胶帽内，并将橡胶帽安装在模块盒的对应位置。确认模块盒内的光纤走线自然且均被有效束缚后盖上模块盒盖。
步骤五：将装配完成的可调光功率波分复用器进行光学性能测试、驱动衰减对应曲线测试以及最终性能测试，确保产品的性能满足要求。
在驱动衰减对应曲线测试，该器件加热片的特定温度点为65℃。
首先，利用加热片的加热控制功能使可调光衰减器处于65℃，测试驱动衰减对应曲线，根据曲线可以计算出可调光衰减器特定衰减的主驱动值。
然后，利用加热片的加热控制功能使可调光衰减器分别处于70℃、75℃、80℃，测试驱动衰减对应曲线，根据曲线可以计算出可调光衰减器对应温度特定衰减的驱动值。根据不同温度下可调光衰减器特定衰减的驱动值，可以计算出随着温度升高驱动值升高或者降低的斜率，这个斜率定义为可调光衰减器特定衰减的辅驱动值。
产品工作运行，当环境温度低于或等于65℃时，加热片的加热控制电路将可调光衰减器的温度控制在65℃，可调光衰减器的实际衰减值与衰减设置值的差异主要由主驱动值决定；当环境温度高于65℃时，加热控制电路控制加热片停止加热，可调光衰减器的驱动值等于主驱动值与辅驱动值和温度变化乘积的差值，即实际衰减值与衰减设置值的差异由主辅驱动值共同决定。
步骤六：贴上产品标签并包装出货。
以上可调光功率波分复用器及其制备方法用于1x40可调光功率波分复用器，对于其它通道数的可调光功率波分复用器，其制备方法与上述步骤的区别仅在于输出端光纤数不同，即调整阵列波导光栅的类型和可调光衰减器的数量。

Claims (9)

1.一种可调光功率波分复用器的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
准备可调光功率波分复用器所需的各种元器件物料，包括阵列波导光栅和可调光衰减器及控制电路板；
将阵列波导光栅封装到控制电路板上；
将加热片与可调光衰减器封装在一起，然后将加热片与可调光衰减器这一整体封装到控制电路板上，控制电路板上有加热控制电路连接到加热片，加热控制电路连接到黏附在加热片上的温度传感器；
将控制电路板安装到模块盒中，然后将输入端光纤结构和输出端光纤结构安装到模块盒中，最后将输入端光纤结构、阵列波导光栅、可调光衰减器、输出端光纤结构的光纤依次连接起来并整齐有序地盘在模块盒中；
将装配完成的可调光功率波分复用器进行光学性能测试、驱动衰减对应曲线测试以及最终性能测试，在可调光衰减器驱动衰减对应曲线测试工序，利用加热片的加热控制功能完成测试某个特定温度及该温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线。
2.一种可调光功率波分复用器，其特征在于，设置有阵列波导光栅和可调光衰减器和控制电路以及用于可调光衰减器加热的加热片，所述加热片和控制电路上的加热控制电路连接，所述加热片和可调光衰减器封装为整体并作为一个整体安装在控制电路板上；所述加热片的加热控制电路连接有黏附在加热片上的温度传感器，具有温度点调整功能，可使可调光衰减器稳定在不同的温度。
3.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述可调光功率波分复用器利用加热片的加热控制电路温度点调整功能，使可调光衰减器处于某个特定温度及该温度之上若干个温度，然后进行可调光衰减器驱动衰减对应曲线的测试；对于低于特定温度的温度，不需要进行可调光衰减器驱动衰减对应曲线的测试；通过驱动衰减对应曲线计算出可调光衰减器特定衰减的驱动值，然后将可调光衰减器特定衰减的驱动值写入可调光功率波分复用器控制电路板上的非易失存储器中。
4.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述加热片与可调光衰减器封装在一起，工作时，加热控制电路控制加热片来控制可调光衰减器的温度，当环境温度及器件本身散热形成的可调光衰减器温度低于某个特定温度时，加热控制电路控制加热片加热使可调光衰减器温度达到该温度，当环境温度及器件本身散热形成的可调光衰减器温度高于该温度时，加热控制电路控制加热片停止加热。
5.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述可调光衰减器使用特定温度的驱动衰减对应曲线，计算出可调光衰减器特定衰减的主驱动值；使用特定温度之上若干个温度的驱动衰减对应曲线，计算出可调光衰减器特定衰减的辅驱动值；
环境温度低于或等于特定温度时，可调光衰减器的实际衰减值与衰减设置值的差异主要由主驱动值决定；环境温度高于特定温度时，可调光衰减器的实际衰减值与衰减设置值的差异由主辅驱动值共同决定。
6.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述加热片为硅胶加热片、陶瓷加热片、薄膜加热片等类型加热片。
7.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述阵列波导光栅为独立封装的阵列波导光栅，所述可调光衰减器为独立封装的可调光衰减器。
8.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述加热控制电路特定温度点在35℃~100℃范围内，其中55℃~80℃为常用特定温度点范围。
9.根据权利要求2所述的可调光功率波分复用器，其特征在于，所述加热控制电路温度点调整可以通过数模转换输出电压，或者使用数字电位器的分压进行控制，也可以使用管理芯片中的温控程序进行控制。
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