CN204243443U

CN204243443U - 全温功率高稳型ase宽带光源

Info

Publication number: CN204243443U
Application number: CN201420570261.2U
Authority: CN
Inventors: 余新文; 林小龙
Original assignee: Shenzhen Golight Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Golight Technology Co ltd
Priority date: 2014-09-29
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2024-09-29

Abstract

本实用新型提出了一种全温功率高稳型ASE宽带光源，包括半导体泵浦激光器、光路链接机构、单片机控制电路、恒温控制电路、温度传感器和恒流控制电路；温度传感器与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端分别与恒温控制电路的输入端、恒流控制电路的输入端连接；恒温控制电路的输出端、恒流控制电路的输出端分别与半导体泵浦激光器的控制端连接；半导体泵浦激光器的光输出端与光路链接机构连接，光路链接机构具有光输出接口。本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源采用高分辨率温度采样，监控温度漂移导致的功率变化，进行电流补偿拟合法，达到全温(-40℃至+65℃)内功率的极小变化。

Description

全温功率高稳型ASE宽带光源

技术领域

本发明涉及到光纤传感、光纤通信以及光器件测量领域所应用的光源，尤其是一种ASE光纤光源。

背景技术

ASE宽带光源是一种常用的宽带光源，在光无源器件的生产和测试，光纤传感，EDFA的测试和生产，SDH、DWDM系统测试，以及实验室测试等众多光通信领域中得到广泛的应用，与白光源和可调谐激光光源相比，ASE宽带光源具有低相干性、覆盖波长范围宽、输出光功率大、稳定性高等优点。

传感、测试与影像等研究领域对ASE光源性能的要求日益严格,在全温(-40℃至+65℃)内功率和波长的稳定性尤其重要，因而需要一种温度稳定性高的ASE宽带光源。

实用新型内容

针对上述，本实用新型要解决的技术问题是提供一种温度稳定性好的ASE宽带光源。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为，全温功率高稳型ASE宽带光源，包括半导体泵浦激光器和光路链接机构，还包括单片机控制电路、恒温控制电路、温度传感器和恒流控制电路；温度传感器与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端分别与恒温控制电路的输入端、恒流控制电路的输入端连接；恒温控制电路的输出端、恒流控制电路的输出端分别与半导体泵浦激光器的控制端连接；半导体泵浦激光器的光输出端与光路链接机构连接，光路链接机构具有光输出接口。

进一步的技术方案为，所述恒流控制电路包括第一运放器、功率驱动管和第一采样电阻，第一运放器的正端为恒流控制电路的输入端，功率驱动管的阳极为恒流控制电路的输出端；所述单片机控制电路的输出端包括模拟控制电压输出端，单片机控制电路还设有电流采样反馈输入端；第一运放器的正端与单片机控制电路的模拟控制电压输出端连接，第一运放器的输出端连接到功率驱动管的控制极，功率驱动管的阳极与半导体泵浦激光器供电负端连接，功率驱动管的阴极通过第一采样电阻接地，第一运放器的负端与功率驱动管的阴极连接；功率驱动管的阴极还与单片机控制电路的电流采样反馈输入端连接。这样的方式，形成闭环反馈，进一步提高恒流控制的效果。

进一步的技术方案为，所述恒温控制电路包括功率采样电路和激光器温度控制电路；所述半导体泵浦激光器设有功率监控输出端；所述单片机控制电路的输出端包括温度设置输出端；单片机控制电路还设有功率监控反馈输入端和温度监控反馈输入端；半导体泵浦激光器的控制端包括控制正端和控制负端；

所述功率采样电路包括第二运放器、第二电阻和第一电容；第二运放器的正端与半导体泵浦激光器的功率监控输出端连接，第二运放器的负端与第二运放器的输出端连接；第二运放器的输出端与第二电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与单片机控制电路的功率监控反馈输入端连接，第二电阻的第二端还通过第一电容接地；

所述激光温度控制电路包括TEC控制器、第一输出驱动电路和第二输出驱动电路；TEC控制器设有温度设置输入端、温度输出端、控制输出正端和控制输出负端；TEC控制器的温度设置输入端与单片机控制电路的温度设置输出端连接，TEC控制器的温度输出端与单片机控制电路的温度监控反馈输入端连接；TEC控制器的控制输出正端通过第一输出驱动电路与半导体泵浦激光器的控制正端连接，TEC控制器的控制输出负端通过第二输出驱动电路与半导体泵浦激光器的控制负端连接。这样的方式使激光器的功率、温度状态都能有效地进行反馈，提高恒温控制效果。

再进一步的技术方案为，所述单片机控制电路包括单片机、基准电压器、串口通信芯片和串口接口；串口接口与串口通信芯片的第一端连接，串口通信芯片的第二端与单片机的通信引脚连接；单片机还设有温度设置输出引脚和基准电压引脚，温度设置输出引脚连接到一个第三运放器的正端，第三运放器的负端连接到第三运放器的输出端，第三运放器的输出端还与一个第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端通过一个第二电容接地；第三电阻的第二端为单片机控制电路的温度设置输出端；基准电压芯片的输出端与单片机的基准电压引脚连接；TEC控制器还设有基准电压端，基准电压芯片的输出端与TEC控制器的基准电压端连接。

进一步的技术方案为，所述光路链接机构包括光反射镜、耦合器、掺铒光纤、光隔离器和平坦增益滤波器；半导体泵浦激光器的光输出端连接到耦合器的第一输入端，耦合器的第二输入端与反射镜连接，耦合器的输出端依次通过掺铒光纤、光隔离器连接到平坦增益滤波器的输入端，平坦增益滤波器的输出端为光路链接机构的光输出接口。

本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源采用高分辨率温度采样，监控温度漂移导致的功率变化，进行电流补偿拟合法，达到全温(-40℃至+65℃)内功率的极小变化。

附图说明

图1是本实用新型全温功率高稳型ASE宽带光源的电路部分连接结构示意图。

图2(a)是本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的恒流控制电路结构示意图；

图2(b)是本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的温度传感器电路结构示意图；

图2(c)是本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的功率采样电路结构示意图；

图2(d)是本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的半导体泵浦激光器LD1电路结构示意图。

图3是本实用新型全温功率高稳型ASE宽带光源的恒温控制连接示意图。

图4是本实用新型全温功率高稳型ASE宽带光源的光路链接机构的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示，本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源，包括半导体泵浦激光器LD1和光路链接机构，还包括单片机控制电路、恒温控制电路、温度传感器和恒流控制电路；温度传感器与单片机控制电路的输入端连接，具体地，如图2(b)，为本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的温度传感器电路结构示意图，所述温度传感器为型号Si7021的温度传感器(芯片U4)，芯片U4的SDA引脚连接到单片机控制电路的单片机U2的SDA引脚，芯片U4的SCL引脚连接到单片机U2的SCL引脚。单片机控制电路的输出端分别与恒温控制电路的输入端、恒流控制电路的输入端连接；恒温控制电路的输出端、恒流控制电路的输出端分别与半导体泵浦激光器LD1的控制端连接；半导体泵浦激光器LD1的光输出端与光路链接机构连接，光路链接机构具有光输出接口。

具体地，如图2(a)所示，为本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的恒流控制电路结构示意图，所述恒流控制电路包括第一运放器U9、功率驱动管Q2和第一采样电阻R17，第一运放器U9的正端为恒流控制电路的输入端，功率驱动管Q2的阳极为恒流控制电路的输出端；所述单片机控制电路的输出端包括模拟控制电压输出端(单片机U2的DAC1引脚)，单片机控制电路还设有电流采样反馈输入端(运放器U7的正端，即ADC1端，具体连接如图示)；第一运放器U9的正端与单片机控制电路的模拟控制电压输出端连接，第一运放器U9的输出端连接到功率驱动管Q2的控制极，功率驱动管Q2的阳极与半导体泵浦激光器LD1供电负端(LD-引脚)连接，功率驱动管Q2的阴极通过第一采样电阻R17接地，第一运放器U9的负端与功率驱动管Q2的阴极连接；功率驱动管Q2的阴极还与单片机控制电路的电流采样反馈输入端连接。其中，第一运放器U9采用德州仪器TI的精密放大器(OPA4344)超薄载体封装，第一采样电阻R17为高精度采样电阻；第一采样电阻R17对电流进行采用，第一运放器U9对单片机控制电路输出的模拟控制电压参数和采样到的电流参数进行差分放大运算，运算结果驱动功率驱动管Q2工作，从而改变半导体泵浦激光器LD1的工作电流，从而实现闭环反馈，实现精密的恒流控制。

如图3和图4所示，所述恒温控制电路包括功率采样电路和激光器温度控制电路；所述半导体泵浦激光器LD1设有功率监控输出端；所述单片机控制电路的输出端包括温度设置输出端(即运放器U3的TEMPSET端)；单片机控制电路还设有功率监控反馈输入端(单片机U2的ADC2引脚)和温度监控反馈输入端(运放器U5的正端，即ADC0端)；半导体泵浦激光器LD1的控制端包括控制正端(TEC+引脚)和控制负端(TEC-引脚)；

如图2(c)所示，为本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的功率采样电路结构示意图，所述功率采样电路包括第二运放器U8、第二电阻R10和第一电容C20；第二运放器U8的正端与半导体泵浦激光器LD1的功率监控输出端(即PD+引脚)连接，第二运放器U8的负端与第二运放器U8的输出端连接；第二运放器U8的输出端与第二电阻R10的第一端连接，第二电阻R10的第二端与单片机控制电路的功率监控反馈输入端连接，第二电阻R10的第二端还通过第一电容C20接地。第二运放器U8的正端还通过一个电阻R11接地。第二运放器U8的正端接收半导体泵浦激光器LD1的功率参数信号，与其自身的输出端的负反馈信号作比较放大，输出信号经第二电阻R10的限流作用，再经过第一电容C20对信号进行滤波，使信号稳定后，反馈至单片机控制电路，作为补偿运算的参数依据。

所述激光温度控制电路包括TEC控制器U10、第一输出驱动电路和第二输出驱动电路；TEC控制器U10选用型号为ADN8830的控制器，设有温度设置输入端(TEMPSET引脚)、温度输出端(TEMPOUT引脚)、控制输出正端(TEC+端)和控制输出负端(TEC-端)；TEC控制器U10的温度设置输入端与单片机控制电路的温度设置输出端连接，TEC控制器U10的温度输出端与单片机控制电路的温度监控反馈输入端连接；

TEC控制器U10的控制输出正端通过第一输出驱动电路与半导体泵浦激光器LD1的控制正端连接；具体地，TEC控制器U10的控制输出正端包括OUTA引脚、P1引脚和N1引脚，第一输出驱动电路包括两个MOS管，本实施例中采用型号为FDW2520C的双MOS管集成IC(芯片U11)，精度高，且两MOS管之间的性能参数误差小；TEC控制器U10的N1引脚连接到芯片U11的G1引脚(第一个MOS管的栅极)，芯片U11的S1引脚(第一个MOS管的源极)接地，TEC控制器U10的P1引脚连接到芯片U11的G2引脚，芯片U11的S2引脚连接到供电端端DVDD，芯片U11的D1引脚(第一个MOS管的漏极)与D2引脚连接在一起，且连接到一个电感L1的第一端，TEC控制器U10的OUTA引脚连接到电感L1的第二端，电感L1的第二端用于与半导体泵浦激光器LD1的控制正端TEC+连接，电感L1的第二端还通过一个电解电容C23接地。TEC控制器U10的控制输出负端通过第二输出驱动电路与半导体泵浦激光器LD1的控制负端TEC-连接，第二输出驱动电路的组成及连接方式与第一输出驱动电路对应。TEC控制器U10从单片机控制电路接收温度设置信号，TEC控制器U10的OUTA引脚和OUTB引脚输出控制信号，并由第一输出驱动电路、第二输出驱动电路对输出信号进行驱动嵌位控制，实现对半导体泵浦激光器LD1的恒温温度控制。

所述单片机控制电路包括单片机U2、基准电压器U6、串口通信芯片U1和串口接口J1；串口接口J1与串口通信芯片U1的第一端(即T1OUT引脚和R1IN引脚)连接，串口通信芯片U1的第二端(即R1OUT引脚和T1IN引脚)与单片机U2的通信引脚(即RXD引脚和TXD引脚)连接；单片机U1还设有温度设置输出引脚(DAC0引脚)和基准电压引脚(VREF引脚)，温度设置输出引脚连接到一个第三运放器U3的正端，第三运放器U3的负端连接到第三运放器U3的输出端，第三运放器U3的输出端还与一个第三电阻R1的第一端连接，第三电阻R1的第二端通过一个第二电容C9接地；第三电阻R1的第二端为单片机控制电路的温度设置输出端TEMPSET，与TEC控制器U10连接，具体地，温度设置输出端TEMPSET通过电阻R20连接到TEC控制器U10的THERMIN引脚，THERMIN引脚还通过一个电阻R21和一个电阻R22的串联连接到TEC控制器U10的TEMPSET引脚，电阻R21和电阻R22的节点还连接到单片机U2的基准电压引脚；基准电压芯片U6的输出端(VOUT引脚)与单片机U2的基准电压引脚连接；TEC控制器U10还设有基准电压端(VERF引脚)，基准电压芯片的输出端与TEC控制器U10的基准电压端连接；具体连接方式如图所示，不再赘述。单片机控制电路可以通过串口接口J1从外部控制设备(如电脑)获取控制信号和控制信息，也可以由单片机U2内部的程序来进行拟合补偿运算；产生高稳定可靠的激光输出。

如图2(d)所示，为本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的半导体泵浦激光器LD1电路结构示意图，其设有TEC+引脚、TEC-引脚、TH引脚、GND引脚、PD-引脚、PD+引脚、LD-引脚和LD+引脚，具体连接如图所示。

如图4所示，为本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源的光路链接机构的连接示意图，所述光路链接机构包括光反射镜31、耦合器32、掺铒光纤33、光隔离器34和平坦增益滤波器35；半导体泵浦激光器LD1的光输出端连接到耦合器32的第一输入端，耦合器32的第二输入端与反射镜连接，使半导体泵浦激光器LD1发出的光和进入耦合器32从光反射镜31反射的光进行耦合，使激光更稳定；耦合器32的输出端依次通过掺铒光纤33、光隔离器34连接到平坦增益滤波器35的输入端，掺铒光纤33能有效适应高低温度变化，进一步避免温度对光产生影响；平坦增益滤波器35的输出端为光路链接机构的光输出接口；此组成的光路链接机构具有高稳定的性能，避免环境对光信号产生影响。

本实用新型的全温功率高稳型ASE宽带光源通过电路进行恒温、恒流控制，并可以实现电流的补偿拟合，使输出光信号更稳定；稳定的光路传输避免环境的影响。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.全温功率高稳型ASE宽带光源，包括半导体泵浦激光器和光路链接机构，其特征在于：还包括单片机控制电路、恒温控制电路、温度传感器和恒流控制电路；温度传感器与单片机控制电路的输入端连接，单片机控制电路的输出端分别与恒温控制电路的输入端、恒流控制电路的输入端连接；恒温控制电路的输出端、恒流控制电路的输出端分别与半导体泵浦激光器的控制端连接；半导体泵浦激光器的光输出端与光路链接机构连接，光路链接机构具有光输出接口。

2.根据权利要求1所述的全温功率高稳型ASE宽带光源，其特征在于：所述恒流控制电路包括第一运放器、功率驱动管和第一采样电阻，第一运放器的正端为恒流控制电路的输入端，功率驱动管的阳极为恒流控制电路的输出端；所述单片机控制电路的输出端包括模拟控制电压输出端，单片机控制电路还设有电流采样反馈输入端；第一运放器的正端与单片机控制电路的模拟控制电压输出端连接，第一运放器的输出端连接到功率驱动管的控制极，功率驱动管的阳极与半导体泵浦激光器供电负端连接，功率驱动管的阴极通过第一采样电阻接地，第一运放器的负端与功率驱动管的阴极连接；功率驱动管的阴极还与单片机控制电路的电流采样反馈输入端连接。

3.根据权利要求1所述的全温功率高稳型ASE宽带光源，其特征在于：所述恒温控制电路包括功率采样电路和激光器温度控制电路；所述半导体泵浦激光器设有功率监控输出端；所述单片机控制电路的输出端包括温度设置输出端；单片机控制电路还设有功率监控反馈输入端和温度监控反馈输入端；半导体泵浦激光器的控制端包括控制正端和控制负端；

所述激光温度控制电路包括TEC控制器、第一输出驱动电路和第二输出驱动电路；TEC控制器设有温度设置输入端、温度输出端、控制输出正端和控制输出负端；TEC控制器的温度设置输入端与单片机控制电路的温度设置输出端连接，TEC控制器的温度输出端与单片机控制电路的温度监控反馈输入端连接；TEC控制器的控制输出正端通过第一输出驱动电路与半导体泵浦激光器的控制正端连接，TEC控制器的控制输出负端通过第二输出驱动电路与半导体泵浦激光器的控制负端连接。

4.根据权利要求3所述的全温功率高稳型ASE宽带光源，其特征在于：所述单片机控制电路包括单片机、基准电压器、串口通信芯片和串口接口；串口接口与串口通信芯片的第一端连接，串口通信芯片的第二端与单片机的通信引脚连接；单片机还设有温度设置输出引脚和基准电压引脚，温度设置输出引脚连接到一个第三运放器的正端，第三运放器的负端连接到第三运放器的输出端，第三运放器的输出端还与一个第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端通过一个第二电容接地；第三电阻的第二端为单片机控制电路的温度设置输出端；基准电压芯片的输出端与单片机的基准电压引脚连接；TEC控制器还设有基准电压端，基准电压芯片的输出端与TEC控制器的基准电压端连接。

5.根据权利要求1所述的全温功率高稳型ASE宽带光源，其特征在于：所述光路链接机构包括光反射镜、耦合器、掺铒光纤、光隔离器和平坦增益滤波器；半导体泵浦激光器的光输出端连接到耦合器的第一输入端，耦合器的第二输入端与反射镜连接，耦合器的输出端依次通过掺铒光纤、光隔离器连接到平坦增益滤波器的输入端，平坦增益滤波器的输出端为光路链接机构的光输出接口。