CN115942723B - 一种加强光路增益稳定性的装置及方法 - Google Patents

一种加强光路增益稳定性的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于模拟光传输设备技术领域,尤其涉及一种加强光路增益稳定性的装置及方法,本发明通过在机箱内部设置加热装置以及温度传感器,并且在散热风机的供电端设置电路开关,使得能够通过微控制器获取温度传感器所检测到的机箱内的温度值,在基于检测的温度值与微控制器中设置的第一门限温度值进行比对,基于比对结果,控制加热装置启动后电路开关导通,保证机箱内的温度恒定在第一门限温度值;故通过本发明保证了机箱内部温度的恒定,因此确保了光路增益的稳定性;并且本发明通过外设温度控制电路控制激光管的温度变换,使得激光管的温度恒定在预设的第一门限温度值;进一步的确保了光路增益的稳定性。

Description

一种加强光路增益稳定性的装置及方法
技术领域
本发明属于模拟光传输设备技术领域,尤其涉及一种加强光路增益稳定性的装置及方法。
背景技术
在实际运用中,模拟光传输设备可以将微波信号转换成一定波长的光信号,通过光纤进行远距离传输,因此整套设备分为发射机和接收机成对使用。温控蝶形激光器位于模拟光传输设备的发射机中,实现微波信号到光信号的转换;光探测器位于模拟光传输设备的接收机中,通过光纤连接到发射机的光信号输出端负责将接收到的光信号转换成微波信号;在远距离传输时,由于光信号通过光纤进行传输的损耗相较于微波信号通过射频线缆传输的损耗可以忽略不计;再者,由于光纤的低损耗特点支持长距离无中继传输,中继距离的减少可以大大减少系统的维护费用;例如,单模光纤的中继距离可以达到几十到上百米,而如果采用同轴电缆传输则每2km-3km就需要一次中继,由此可见模拟光传输设备在远距离传输上的优势。而由于后续微波信号还会与交换矩阵、调制解调设备等进行下一步的处理,故为了确保传输微波信号的准确,需要加强模拟光传输设备的光路增益稳定。
从模拟光传输设备的机箱结构上来讲,现有模拟光传输设备对机箱进行散热设计,整机风道采用前进侧出的整体形势,散热风机至于机箱两侧,采用抽风形式,对于热量分布比较分散的热源能使其热流量均匀分布,降低其热阻;且模拟光传输设备的内部功能板卡整体安装于散热板上,将各个模块的热量传导到散热板上,然后散热板通过强迫风冷的方式将热量传递到环境中,从而达到散热目的,确保模拟光传输设备相对恒定的工作环境。
目前功能板卡之间采用温控蝶形激光器实现微波信号到光信号的转换,再通过光纤传输到光探测器,再转换成微波信号等待后续设备的处理。而温控蝶形激光器内部集成有自动热电制冷器,因此温控蝶形激光器使用时需要搭配外围温度控制电路以确保自动热电制冷器的正常工作,从而确保光波长和功率的稳定性。
但上述现有技术受限制于半导体集成电路器件的热稳定性,使得随着使用时间的积累以及外界环境温度的改变而导致整体链路增益起伏不定;伴随着温度蝶形激光器以及光探测器等光电子元器件受温度的影响导致微波/光-光/微波信号转换时光波长和功率的变化,最终导致整体光路增益稳定性相对较差。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的技术问题,本发明提供了一种加强光路增益稳定性的装置和方法,拟解决目前整体光路增益稳定性较差的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种加强光路增益稳定性的装置,包括模拟光传输设备,所述模拟光传输设备包括机箱以及设置在机箱中的发射机和接收机,所述机箱的两侧设置有散热风机;所述散热风机的供电端设置有开关电路;基于微控制器控制所述开关电路通断;
所述机箱内部设置有加热装置,所述加热片与所述微控制器电连接;
所述机箱内部设置有用于监测机箱内部温度的温度传感器,所述温度传感器与所述微控制器电连接。
本发明通过在机箱内部设置加热装置以及温度传感器,并且在散热风机的供电端设置电路开关,使得能够通过微控制器获取温度传感器所检测到的机箱内的温度值,在基于检测的温度值与微控制器中设置的第一门限温度值进行比对,基于比对结果,控制加热装置启动后电路开关导通,保证机箱内的温度恒定在第一门限温度值;故通过本发明保证了机箱内部温度的恒定,因此确保了光路增益的稳定性。
优选的,所述加热装置为陶瓷加热片。
进一步的,所述发射机中的温控蝶形激光器包括热电制冷器、热敏电阻、监控光电二极管、光隔离器以及激光管;
所述温控蝶形激光器连接有用于检测所述激光管温度的温度控制电路;
所述温度控制电路包括温控芯片和用于获取激光管温度的温度获取电路,所述温控芯片的输入端与所述温度获取电路的输出端连接;所述温控芯片的输出端与热电制冷器的输入端连接。
本发明通过设置温度控制电路,使得能够获取激光管的温度变换,并基于所获取的激光管温度与设置在温控芯片中的第二门限温度值进行比对,基于比对结果,通过温控芯片控制所述热电制冷器制冷或加热,使得实际获取到的温度值恒定在第二门限温度值内;由于本发明通过机箱内的散热风机以及加热装置使机箱内的温度恒定在第一门限温度值内,故在通过温度控制电路调整激光管的温度时,更加的精确,进一步的确保了光路增益的稳定性。
一种加强光路增益稳定性的方法,采用本发明所述的增强光路增益稳定性的装置实现光路增益稳定性的加强,步骤如下:
在所述微控制器中设置第一门限温度值;
微控制器获取温度传感器监测到的温度值,并将检测到的温度值与所述第一门限温度值进行比对,若检测到的温度值高于第一门限温度值,则通过微控制器控制开关电路导通,开启散热风机进行散热,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
若检测到的温度值低于第一门限温度值,则通过微控制器控制加热装置工作,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值。
进一步的,在所述温控芯片中设置有第二门限温度值;
通过温度获取电路获取激光管的温度,并将所获取的温度传输至温控芯片,温控芯片将获取到的激光管温度与第二门限温度值进行对比,若获取到的激光管温度大于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制冷,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷;
若获取到的激光管温度小于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制热,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷。
优选的,所述第一门限温度值为25℃±0.5℃。
本发明考虑到温度太过精确会出现加热片和风机在短时间内反复交替工作不利于产品长时间的持续工作,因此本发明在第一门限温度值的范围设置在25℃±0.5℃;通过温度传感器实时监测内部温度环境,并与微控制器搭配工作控制散热风机和加热片,即可保证在第一门限温度的范围内工作,对于整体链路的光路增益稳定性基本无影响。
优选的,所述第二门限温度值为25℃。
本发明的有益效果包括:
1.本发明通过在机箱内部设置加热装置以及温度传感器,并且在散热风机的供电端设置电路开关,使得能够通过微控制器获取温度传感器所检测到的机箱内的温度值,在基于检测的温度值与微控制器中设置的第一门限温度值进行比对,基于比对结果,控制加热装置启动后电路开关导通,保证机箱内的温度恒定在第一门限温度值;故通过本发明保证了机箱内部温度的恒定,因此确保了光路增益的稳定性。
2. 本发明通过设置温度控制电路,使得能够获取激光管的温度变换,并基于所获取的激光管温度与设置在温控芯片中的第二门限温度值进行比对,基于比对结果,通过温控芯片控制所述热电制冷器制冷或加热,使得实际获取到的温度值恒定在第二门限温度值内;由于本发明通过机箱内的散热风机以及加热装置使机箱内的温度恒定在第一门限温度值内,故在通过温度控制电路调整激光管的温度时,更加的精确,进一步的确保了光路增益的稳定性。
3. 本发明考虑到温度太过精确会出现加热片和风机在短时间内反复交替工作不利于产品长时间的持续工作,因此本发明在第一门限温度值的范围设置在25℃±0.5℃;通过温度传感器实时监测内部温度环境,并与微控制器搭配工作控制散热风机和加热片,即可保证在第一门限温度的范围内工作,对于整体链路的光路增益稳定性基本无影响。
附图说明
图1为模拟光传输设备机箱内部布局图。
图2为模拟光传输设备发射机功能板卡内部布局图。
附图说明:1.机箱;2.散热风机;3.温控蝶形激光器;4.温度控制电路;5.陶瓷加热片;6.光隔离器。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
下面结合附图1-附图2对本发明作进一步的详细说明:
一种加强光路增益稳定性的装置,包括模拟光传输设备,所述模拟光传输设备包括机箱1以及设置在机箱1中的发射机和接收机,所述机箱1的两侧设置有散热风机2;所述散热风机2的供电端设置有开关电路;基于微控制器控制所述开关电路通断;
所述机箱1内部设置有加热装置,所述加热装置与所述微控制器电连接;
所述机箱1内部设置有用于监测机箱1内部温度的温度传感器,所述温度传感器与所述微控制器电连接。
本发明通过在机箱1内部设置加热装置以及温度传感器,并且在散热风机2的供电端设置电路开关,使得能够通过微控制器获取温度传感器所检测到的机箱1内的温度值,在基于检测的温度值与微控制器中设置的第一门限温度值进行比对,基于比对结果,控制加热装置启动后电路开关导通,保证机箱1内的温度恒定在第一门限温度值;故通过本发明保证了机箱1内部温度的恒定,因此确保了光路增益的稳定性。
所述加热装置为陶瓷加热片5,所述陶瓷加热片5通过加热控制电路与所述微控制器电连接,而如何通过所述微控制器控制加热控制电路来实现陶瓷加热片5工作是本领域技术所公知的技术手段,因此对于所述加热控制电路本发明不再进行相关的赘述。
作为本实施例中一种可能的实施方式,所述发射机中的温控蝶形激光器3包括热电制冷器、热敏电阻、监控光电二极管、光隔离器6以及激光管;
所述温控蝶形激光器3连接有用于检测所述激光管温度的温度控制电路4;
所述温度控制电路4包括温控芯片和用于获取激光管温度的温度获取电路,所述温控芯片的输入端与所述温度获取电路的输出端连接;所述温控芯片的输出端与热电制冷器的输入端连接。
温度控制电路4核心为温控芯片,主要用于设置和稳定热点制冷器的温度,施加到温控芯片输入端的电压对应第二门限温度,然后将适当的电流施加到热电制冷器,从而达到调节温控蝶形激光器温度的目的。温控蝶形激光器的温度由其内部的热敏电阻测量并反馈给温控芯片用以校正温度监测环路,并将热电制冷器设置为适当的最终温度。温度监测是通过将测量热敏电阻连接到一个误差放大器与一个简单的电阻分压,将该电压与温度设置的输入电压进行比较,产生与它们的误差成正比的误差电压。为了确保温控蝶形激光器输出光信号波长及功率的准确性,所以误差电压需尽可能的精确,因此温控芯片的输入端使用的是自校正调零放大器。
本发明通过设置温度控制电路4,使得能够获取激光管的温度变换,并基于所获取的激光管温度与设置在温控芯片中的第二门限温度值进行比对,基于比对结果,通过温控芯片控制所述热电制冷器制冷或加热,使得实际获取到的温度值恒定在第二门限温度值内;由于本发明通过机箱1内的散热风机2以及加热装置使机箱1内的温度恒定在第一门限温度值内,故在通过温度控制电路4调整激光管的温度时,更加的精确,进一步的确保了光路增益的稳定性。
一种加强光路增益稳定性的方法,采用本发明所述的装置实现光路增益稳定性的加强,步骤如下:
在所述微控制器中设置第一门限温度值;
微控制器获取温度传感器监测到的温度值,并将检测到的温度值与所述第一门限温度值进行比对,若检测到的温度值高于第一门限温度值,则通过微控制器控制开关电路导通,开启散热风机2进行散热,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
若检测到的温度值低于第一门限温度值,则通过微控制器控制加热装置工作,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值。
作为本实施例中一种可能的实施方式,在所述温控芯片中设置有第二门限温度值;
通过温度获取电路获取激光管的温度,并将所获取的温度传输至温控芯片,温控芯片将获取到的激光管温度与第二门限温度值进行对比,若获取到的激光管温度大于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制冷,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷;
若获取到的激光管温度小于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制热,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷。
在上述实施例中,所述第一门限温度值为25℃±0.5℃。
本发明考虑到温度太过精确会出现加热片和风机在短时间内反复交替工作不利于产品长时间的持续工作,因此本发明在第一门限温度值的范围设置在25℃±0.5℃;通过温度传感器实时监测内部温度环境,并与微控制器搭配工作控制散热风机2和加热片,即可保证在第一门限温度的范围内工作,对于整体链路的光路增益稳定性基本无影响。
在上述实施例中,所述第二门限温度值为25℃。
对本实施例中所述的模拟光传输设备进行测试,光路增益稳定度能够处于-0.15dB/2h和+0.15dB/2h之间,较之以现有技术所推行的模拟光传输设备,其光路增益稳定度普遍只能满足-1.5dB/2h和+1.5dB/2h之间,基于此可知有了显著提升。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请技术方案构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种加强光路增益稳定性的装置,包括模拟光传输设备,所述模拟光传输设备包括机箱以及设置在机箱中的发射机和接收机,所述机箱的两侧设置有散热风机;其特征在于,所述散热风机的供电端设置有开关电路;基于微控制器控制所述开关电路通断;
所述机箱内部设置有加热装置,所述加热装置与所述微控制器电连接;
所述机箱内部设置有用于监测机箱内部温度的温度传感器,所述温度传感器与所述微控制器电连接;
所述发射机中的温控蝶形激光器包括热电制冷器、热敏电阻、监控光电二极管、光隔离器以及激光管;
所述温控蝶形激光器连接有用于检测所述激光管温度的温度控制电路;
所述温度控制电路包括温控芯片和用于获取激光管温度的温度获取电路,所述温控芯片的输入端与所述温度获取电路的输出端连接;所述温控芯片的输出端与热电制冷器的输入端连接;
在所述微控制器中设置第一门限温度值;
微控制器获取温度传感器监测到的温度值,并将检测到的温度值与所述第一门限温度值进行比对,若检测到的温度值高于第一门限温度值,则通过微控制器控制开关电路导通,开启散热风机进行散热,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
若检测到的温度值低于第一门限温度值,则通过微控制器控制加热装置工作,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
在所述温控芯片中设置有第二门限温度值;
通过温度获取电路获取激光管的温度,并将所获取的温度传输至温控芯片,温控芯片将获取到的激光管温度与第二门限温度值进行对比,若获取到的激光管温度大于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制冷,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷;
若获取到的激光管温度小于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制热,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷。
2.根据权利要求1所述的一种加强光路增益稳定性的装置,其特征在于,所述加热装置为陶瓷加热片。
3.根据权利要求1所述的一种加强光路增益稳定性的装置,其特征在于,所述温控芯片的输入端采用自校正调零放大器。
4.一种加强光路增益稳定性的方法,其特征在于,采用如权利要求1所述的加强光路增益稳定性的装置实现光路增益稳定性的加强,步骤如下:
在所述微控制器中设置第一门限温度值;
微控制器获取温度传感器监测到的温度值,并将检测到的温度值与所述第一门限温度值进行比对,若检测到的温度值高于第一门限温度值,则通过微控制器控制开关电路导通,开启散热风机进行散热,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
若检测到的温度值低于第一门限温度值,则通过微控制器控制加热装置工作,直至温度传感器所检测到的温度值等于所述第一门限温度值;
在所述温控芯片中设置有第二门限温度值;
通过温度获取电路获取激光管的温度,并将所获取的温度传输至温控芯片,温控芯片将获取到的激光管温度与第二门限温度值进行对比,若获取到的激光管温度大于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制冷,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷;
若获取到的激光管温度小于第二门限温度值,则通过温控芯片控制所述热电制冷器进行制热,直至获取的激光管温度等于第二门限温度值时通过温控芯片控制所述热电制冷器停止制冷。
5.根据权利要求4所述的一种加强光路增益稳定性的方法,其特征在于,所述第一门限温度值为25℃±0.5℃。
6.根据权利要求4所述的一种加强光路增益稳定性的方法,其特征在于,所述第二门限温度值为25℃。
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