CN113741590A - 一种硅光微环波长标定和锁定控制方法 - Google Patents

一种硅光微环波长标定和锁定控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其标定和锁定方法包括以下步骤：S1、首先开机上电标定，首用16位的ADC采样硅光芯片附近的3‰精度的热敏电阻的阻值，通过计算得出温度值，温度值的精度为0.001℃，通过PID公式计算，将需要调整DAC的结果与与前一次给定DAC累加，再转化为控制GNA4008的0～2.5V电压信号，调整TEC的驱动电流，配合电源纹波小于50mV,整定合适的PID参数外加调整热敏电阻采样频率，可以实现控制硅光芯片的工作环境温度稳定在±0.005℃，当硅光芯片的工作环境温度稳定后，通过PC机将硅光微环控制设置为开环状态下工作(系统不会根据硅光芯片的通道出光功率值调节控制流过加热电阻的电流)，对照OSA设备。

Description

一种硅光微环波长标定和锁定控制方法
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，具体为一种硅光微环波长标定和锁定控制方法。
背景技术
随着光通信领域技术的发展，硅光发展越来越快，应用越来越广，一种通过控制硅光的温度选择不同的波长输出得到应用，在硅光内部不能嵌入TEC控制温度，所以只能嵌入一颗电阻，通过调节过电阻的电流产生热量来调节温度，温度的变化对出光变化影响较大。
现有技术由于控制算法不完善而导致输出的光波动较大，对后面的调制器要求较高，从而导致生产较为困难，对调制器要求较高，选择新较强，合格率较低，从而浪费人工和物料成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，以解决上述背景技术中提出的现有技术由于控制算法不完善而导致输出的光波动较大，对后面的调制器要求较高，从而导致生产较为困难，对调制器要求较高，选择新较强，合格率较低，从而浪费人工和物料成本的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其标定和锁定方法包括以下步骤：
S1、首先开机上电标定，首用16位的ADC采样硅光芯片附近的3‰精度的热敏电阻的阻值，通过计算得出温度值，温度值的精度为0.001℃，通过PID公式计算，将需要调整DAC的结果与与前一次给定DAC累加，再转化为控制GNA4008的0～2.5V电压信号，调整TEC的驱动电流，配合电源纹波小于50mV,整定合适的PID参数外加调整热敏电阻采样频率，可以实现控制硅光芯片的工作环境温度稳定在±0.005℃，当硅光芯片的工作环境温度稳定后，通过PC机将硅光微环控制设置为开环状态下工作(系统不会根据硅光芯片的通道出光功率值调节控制流过加热电阻的电流)，对照OSA设备，手动修改LTC2662的IDAC输出流过加热电阻的电流，直到硅光芯片的通道输出对应的波长和最大光功率值为止，并记录下当前的IDAC值(或输出电流值)和硅光芯片的通道出光功率值。
S2、其次将系统硅光微环控制改为闭环控制(根据硅光芯片的通道出光功率值控制IDAC输出流过加热电阻的电流)，把将要锁定的硅光芯片的通道出光功率值目标值设置为想要的值，硅光微环闭环控制首先是通过IDAC输出电流从小到大进行一次扫描，记录下得到硅光芯片通道输出最大光时的IDAC(或电流)值合出光大小值，再将得到的两个值与之前标定的值对比，看是否接近，光变化小于3dBm，电流小于5毫安，如果两个参数都满足要求则开始锁定运行，此时为参数标定完成。
S3、然后系统重新加电，硅光微环闭环控制首先是通过DAC输出电流从小到大进行一次扫描，MCU控制LTC2662将IDAC的值从零开始增加，为了加快锁定速度，在硅光芯片的通道出光功率值与目标光功率值差大于3dBm的时候将IDAC的增加步进设置较大，如每次增加10个单位，当输出的光进入目标值的±3dBm范围内后再将IDAC步进减小到2个单位，当输出的光进入目标值的±0.5dBm范围内后再将IDAC步进较小到1个单位，当输出的光进入目标值的±0.2dBm范围内后再将IDAC步进较小到0个单位，此时为锁定状态，此时的IDAC值为以后变化寻找的中心点。
S4、随着硅光芯片的工作，加热电阻温度会发生变化，导致出光会发生变化，由于在IDAC输出从小到最大过程中硅光芯片的通道出光功率值不是一直增大或减小，是个脉冲式的波形，所以DAC的增加可能增大硅光芯片的通道出光功率值也可能减小硅光芯片的通道出光功率值，当实际硅光芯片的通道出光功率值与目标硅光芯片的通道出光功率值差超出±0.2dBm范围后，采用算法是首先增加IDAC值，并采样一次出光功率，连续两次，即可得到硅光芯片的通道出光功率值的变化趋势，配合目标硅光芯片的通道出光功率值进行判断控制，设控制硅光芯片的通道出光功率值目标P0，第一次采样硅光芯片的通道出光功率值P1，第二采样硅光芯片的通道出光功率值P2，则根据控制方法方式进行实时计算结果即可；
S5、最后当第4步重新锁定硅光芯片的通道出光功率值后会将锁定后的IDAC点设为新的中心点运行。
优选的，所述硅光芯片的通道出光功率值目标值的设置一般为输出最大光功率减小3dBm的点。
优选的，所述IDCA的单个方向第一轮最多变化3毫安，当变化3毫安还没有重新锁定DAC就反方向变化6毫安寻找锁定，依次类推寻找。
优选的，所述控制方式为：当P0<P1<P2时则需要减小IDAC值运行，当P1<P2<P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P0>P1>P2时则需要减小IDAC值运行，当P1>P2>P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P1等于P2时一般是处于出光脉冲波形的顶点，则需要继续增加IDAC值运行待再次采样判断IDAC变化趋势。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过增加一个外部的TEC控制整个硅光芯片的工作温度和改进软件控制算法控制流过加热电阻的电流调节硅光芯片的出光通道的温度，配合出光大小的检测，使出光稳定，按照本发明的方法就可以控制硅光芯片的工作环境温度稳定±0.005℃以内，使硅光芯片的出光通道温度稳定，出光稳定在±0.3dBm以内，从而减小后端调制器的要求，减少大量的人工和物料经济损失，也方便生产增加产品的直通率与合格率。
附图说明
图1为本发明的系统标定时的框图；
图2为本发明的脉冲式的波形图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其标定和锁定方法包括以下步骤：
S1、首先开机上电标定，首用16位的ADC采样硅光芯片附近的3‰精度的热敏电阻的阻值，通过计算得出温度值，温度值的精度为0.001℃，通过PID公式计算，将需要调整DAC的结果与与前一次给定DAC累加，再转化为控制GNA4008的0～2.5V电压信号，调整TEC的驱动电流，配合电源纹波小于50mV,整定合适的PID参数外加调整热敏电阻采样频率，可以实现控制硅光芯片的工作环境温度稳定在±0.005℃，当硅光芯片的工作环境温度稳定后，通过PC机将硅光微环控制设置为开环状态下工作(系统不会根据硅光芯片的通道出光功率值调节控制流过加热电阻的电流)，对照OSA设备，手动修改LTC2662的IDAC输出流过加热电阻的电流，直到硅光芯片的通道输出对应的波长和最大光功率值为止，并记录下当前的IDAC值(或输出电流值)和硅光芯片的通道出光功率值。
S2、其次将系统硅光微环控制改为闭环控制(根据硅光芯片的通道出光功率值控制IDAC输出流过加热电阻的电流)，把将要锁定的硅光芯片的通道出光功率值目标值设置为想要的值，硅光微环闭环控制首先是通过IDAC输出电流从小到大进行一次扫描，记录下得到硅光芯片通道输出最大光时的IDAC(或电流)值合出光大小值，再将得到的两个值与之前标定的值对比，看是否接近，光变化小于3dBm，电流小于5毫安，如果两个参数都满足要求则开始锁定运行，此时为参数标定完成。
S3、然后系统重新加电，硅光微环闭环控制首先是通过DAC输出电流从小到大进行一次扫描，MCU控制LTC2662将IDAC的值从零开始增加，为了加快锁定速度，在硅光芯片的通道出光功率值与目标光功率值差大于3dBm的时候将IDAC的增加步进设置较大，如每次增加10个单位，当输出的光进入目标值的±3dBm范围内后再将IDAC步进减小到2个单位，当输出的光进入目标值的±0.5dBm范围内后再将IDAC步进较小到1个单位，当输出的光进入目标值的±0.2dBm范围内后再将IDAC步进较小到0个单位，此时为锁定状态，此时的IDAC值为以后变化寻找的中心点。
S4、随着硅光芯片的工作，加热电阻温度会发生变化，导致出光会发生变化，由于在IDAC输出从小到最大过程中硅光芯片的通道出光功率值不是一直增大或减小，是个脉冲式的波形，所以DAC的增加可能增大硅光芯片的通道出光功率值也可能减小硅光芯片的通道出光功率值，当实际硅光芯片的通道出光功率值与目标硅光芯片的通道出光功率值差超出±0.2dBm范围后，采用算法是首先增加IDAC值，并采样一次出光功率，连续两次，即可得到硅光芯片的通道出光功率值的变化趋势，配合目标硅光芯片的通道出光功率值进行判断控制，设控制硅光芯片的通道出光功率值目标P0，第一次采样硅光芯片的通道出光功率值P1，第二采样硅光芯片的通道出光功率值P2，则根据控制方法方式进行实时计算结果即可。
S5、最后当第4步重新锁定硅光芯片的通道出光功率值后会将锁定后的IDAC点设为新的中心点运行，MCU为微型控制器、脉冲式的波形中P表示出光功率，DAC给定电流/电压、PC机为工作用电脑、DAC为数字信号到模拟信号转换器、IDAC为输出电流型数字信号到模拟信号转换器、OSA为光谱分析仪。
本实施例中：所述硅光芯片的通道出光功率值目标值的设置一般为输出最大光功率减小3dBm的点，本发明的核心是一个TEC控制硅光芯片的工作环境温度，工作参数标定过程，模块上电后的出光波长锁定方法，运行过程中硅光芯片的通道出光功率值的实时寻找和锁定控制方法。
本实施例中：所述IDCA的单个方向第一轮最多变化3毫安，当变化3毫安还没有重新锁定DAC就反方向变化6毫安寻找锁定，依次类推寻找，提高锁紧控制的整体精确性和可靠性。
本实施例中：所述控制方式为：当P0<P1<P2时则需要减小IDAC值运行，当P1<P2<P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P0>P1>P2时则需要减小IDAC值运行，当P1>P2>P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P1等于P2时一般是处于出光脉冲波形的顶点，则需要继续增加IDAC值运行待再次采样判断IDAC变化趋势。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其特征在于：其标定和锁定方法包括以下步骤：
S1、首先开机上电标定，首用16位的ADC采样硅光芯片附近的3‰精度的热敏电阻的阻值，通过计算得出温度值，温度值的精度为0.001℃，通过PID公式计算，将需要调整DAC的结果与与前一次给定DAC累加，再转化为控制GNA4008的0～2.5V电压信号，调整TEC的驱动电流，配合电源纹波小于50mV,整定合适的PID参数外加调整热敏电阻采样频率，可以实现控制硅光芯片的工作环境温度稳定在±0.005℃，当硅光芯片的工作环境温度稳定后，通过PC机将硅光微环控制设置为开环状态下工作(系统不会根据硅光芯片的通道出光功率值调节控制流过加热电阻的电流)，对照OSA设备，手动修改LTC2662的IDAC输出流过加热电阻的电流，直到硅光芯片的通道输出对应的波长和最大光功率值为止，并记录下当前的IDAC值(或输出电流值)和硅光芯片的通道出光功率值；
S2、其次将系统硅光微环控制改为闭环控制(根据硅光芯片的通道出光功率值控制IDAC输出流过加热电阻的电流)，把将要锁定的硅光芯片的通道出光功率值目标值设置为想要的值，硅光微环闭环控制首先是通过IDAC输出电流从小到大进行一次扫描，记录下得到硅光芯片通道输出最大光时的IDAC(或电流)值合出光大小值，再将得到的两个值与之前标定的值对比，看是否接近，光变化小于3dBm，电流小于5毫安，如果两个参数都满足要求则开始锁定运行，此时为参数标定完成；
S3、然后系统重新加电，硅光微环闭环控制首先是通过DAC输出电流从小到大进行一次扫描，MCU控制LTC2662将IDAC的值从零开始增加，为了加快锁定速度，在硅光芯片的通道出光功率值与目标光功率值差大于3dBm的时候将IDAC的增加步进设置较大，如每次增加10个单位，当输出的光进入目标值的±3dBm范围内后再将IDAC步进减小到2个单位，当输出的光进入目标值的±0.5dBm范围内后再将IDAC步进较小到1个单位，当输出的光进入目标值的±0.2dBm范围内后再将IDAC步进较小到0个单位，此时为锁定状态，此时的IDAC值为以后变化寻找的中心点；
S4、随着硅光芯片的工作，加热电阻温度会发生变化，导致出光会发生变化，由于在IDAC输出从小到最大过程中硅光芯片的通道出光功率值不是一直增大或减小，是个脉冲式的波形，所以DAC的增加可能增大硅光芯片的通道出光功率值也可能减小硅光芯片的通道出光功率值，当实际硅光芯片的通道出光功率值与目标硅光芯片的通道出光功率值差超出±0.2dBm范围后，采用算法是首先增加IDAC值，并采样一次出光功率，连续两次，即可得到硅光芯片的通道出光功率值的变化趋势，配合目标硅光芯片的通道出光功率值进行判断控制，设控制硅光芯片的通道出光功率值目标P0，第一次采样硅光芯片的通道出光功率值P1，第二采样硅光芯片的通道出光功率值P2，则根据控制方法方式进行实时计算结果即可；
S5、最后当第4步重新锁定硅光芯片的通道出光功率值后会将锁定后的IDAC点设为新的中心点运行。
2.根据权利要求1所述的一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其特征在于：所述硅光芯片的通道出光功率值目标值的设置一般为输出最大光功率减小3dBm的点。
3.根据权利要求1所述的一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其特征在于：所述IDCA的单个方向第一轮最多变化3毫安，当变化3毫安还没有重新锁定DAC就反方向变化6毫安寻找锁定，依次类推寻找。
4.根据权利要求1所述的一种硅光微环波长标定和锁定控制方法，其特征在于：所述控制方式为：当P0<P1<P2时则需要减小IDAC值运行，当P1<P2<P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P0>P1>P2时则需要减小IDAC值运行，当P1>P2>P0时则需要继续增加IDAC值运行，当P1等于P2时一般是处于出光脉冲波形的顶点，则需要继续增加IDAC值运行待再次采样判断IDAC变化趋势。
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