DE10244700A1 - Operating point stabilization for laser transmitter in optical telecommunications system provided by temperature regulation device controlled for maintaining required laser transmitter oscillation frequency - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung betrifft eine kostengünstige Arbeitspunktstabilisierung einer optischen Laser-Aussendeeinrichtung, die für Telekommunikationssysteme geeignet ist; Solche Laser-Aussendeeinrichtung finden z.B. in Form von (DFB-) Laserdioden Verwendung in optischen Übertragungsnetzwerken.The present invention relates to an inexpensive Operating point stabilization of an optical laser transmission device, the for Telecommunication systems is suitable; Such a laser transmission device find e.g. in the form of (DFB) laser diodes used in optical transmission networks.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION
Die
Mit Hilfe dieser Temperiereinheiten und einer geeigneten Regelelektronik kann man die Chip-Temperatur der Laser-Aussendeeinrichtung auch bei einer größeren Varianz der Gehäusetemperatur der Laser-Aussendeeinrichtung auf einem konstanten Temperaturniveau halten, was eine Stabilisierung der Ausgangsparameter der Laser-Aussendeeinrichtung (Ausgangsleistung und Frequenz) bewirkt. Die Temperiereinheit erlaubt es hierbei je nach Bedarf den Chip zu kühlen oder zu wärmen. Der Nachteil dieser in das Gehäuse der Laser- Aussendeeinrichtung eingebauten Temperiereinheit ist, dass die Kosten der Laser-Aussendeeinrichtung deutlich über den Kosten einer nicht temperierbaren Laser-Aussendeeinrichtung liegt und das benötigte Gehäuse einen deutlich erhöhten Platzbedarf (Rauminhalt) fordert. Die hohen Kosten einer Laser-Aussendeeinrichtung mit integrierter Temperiereinheit verhindern den Einsatz dieser Laser-Aussendeeinrichtungen in preissensitiven Anwendungen, bei denen die Anforderungen an die Konstanz der Ausgangsparameter der Laser-Aussendeeinrichtung die Mehraufwendungen nicht rechtfertigen.With the help of these temperature control units and suitable control electronics, one can check the chip temperature of the laser transmitter even with a larger variance the housing temperature the laser transmission device at a constant temperature level hold what a stabilization of the output parameters of the laser transmission device (output power and frequency). The temperature control unit allows this to cool the chip as needed or to warm. The disadvantage of this in the housing the laser transmission device built-in temperature control unit is that the cost of the laser emitter well above the cost of a non-temperature-controlled laser transmission device and the required housing one significantly increased Requires space (volume). The high cost of a laser transmission device with integrated temperature control unit prevent the use of this Laser emission devices in price-sensitive applications, at which the requirements for the constancy of the output parameters of the Transmission laser do not justify the additional expenses.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Arbeitspunktstabilisierung für Laser-Aussendeeinrichtungen anzugeben, die in preissensitiven Fällen eine kostengünstige Stabilisierung der Ausgangsparameter der Laser-Aussendeeinrichtung ermöglicht.It is the object of the invention to specify an operating point stabilization for laser transmission devices that in price-sensitive cases an inexpensive Stabilization of the output parameters of the laser transmission device allows.
Gemäß der Erfindung wird auf eine in die Laser-Aussendeeinrichtung integrierte Temperierung verzichtet. Vielmehr wird eine extern an das Gehäuse der Laser-Aussendeeinrichtung angebrachte Temperierung vorgeschlagen, die im kostengünstigsten Fall nur erlaubt, die Laser-Aussendeeinrichtung zu erwärmen. Hierbei wird nur ein sehr preiswerter Wärmeerzeuger (elektrischer Widerstand, Transistor ...) benötigt, der thermisch mit der Laser-Aussendeeinrichtung in Verbindung gebracht wird. Die Chiptemperatur des Lasers kann dabei entweder indirekt über einen thermisch mit dem Gehäuse der Laser-Aussendeeinrichtung in Verbindung stehenden Temperatursensor (NTC, PTC, Diode ...) ermittelt werden oder direkt über die Messung der elektrischen Spannung über dem Chip der Laser-Aussendeeinrichtung bei einem definiert eingeprägten Strom. Eine elektronische Regeleinrichtung stellt die im Wärmeerzeuger erzeugte Wärmeleistung so ein, dass die gewünschte Chiptemperatur und damit die gewünschten Ausgangsparameter (optische Leistung, optische Frequenz) der Laser-Aussendeeinrichtung erzielt werden.According to the invention, a tempering integrated in the laser transmission device is dispensed with. Rather, one is external to the housing of the laser transmission device attached tempering suggested the most cost effective If only allowed, the laser transmission device to warm up. Here, only a very inexpensive heat generator (electrical resistance, Transistor ...) required, the thermal with the laser emitter is associated. The chip temperature of the laser can either indirectly via one thermally with the case the temperature sensor connected to the laser transmitter (NTC, PTC, diode ...) can be determined or directly via the Measurement of the electrical voltage across the chip of the laser transmitter with a defined one Electricity. An electronic control device provides the generated in the heat generator heat output so that the one you want Chip temperature and thus the desired Output parameters (optical power, optical frequency) of the laser transmission device be achieved.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION THE DRAWINGS
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen ausführlich beschrieben.In the following, embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail described.
Die
Das Bezugszeichen
Im eingeregelten Zustand wird der
Wärmequelle
und – senke
soviel elektrische Energie zugeführt,
bis die Brückenspannung
zu Null wird. Die gewünschte
Temperatur kann z.B. mit den Widerständen
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt
Hier wird statt einer analogen eine
digitale Regelung vorgeschlagen, die die für die Temperatur des Gehäuses der
Laser-Aussendeeinrichtung typische elektrische Spannung gebildet über den
Spannungsteiler, bestehend aus dem Temperatursensor
Die in dieser Erfindung beschriebene
indirekte Temperierung mit einem extern mit dem Gehäuse der
Laser-Aussendeeinrichtung in Verbindung stehende Temperiereinrichtung
hat zunächst
technisch gesehen einige Nachteile gegenüber der nach dem Stand der
Technik üblichen
internen Temperaturstabilisierung der Laser-Aussendeeinrichtung
nach
Kommerziell gesehen ist diese technische Ausführung jedoch sehr aufwendig, was einen um ein vielfaches höheren Preis als bei Laser-Aussendeeinrichtungen ohne interne Temperiereinrichtung bedingt.However, this technical implementation is commercial very complex, which is a much higher price than laser emitting devices conditional without internal temperature control.
Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, eine vergleichsweise kostengünstige nicht intern temperierbare Laser-Aussendeeinrichtung zu verwenden und extern mit einer den Anwendungen gerecht werdenden Temperiereinrichtung zu ergänzen.In contrast, the invention proposes a comparatively inexpensive not to use internally temperature-controlled laser transmitter and externally with a temperature control device that meets the applications to complete.
Die externe Temperiereinrichtung hat zunächst technisch gesehen den Nachteil, dass in der Regel höhere elektrische Leistungen zugeführt werden müssen, als bei einer internen Temperierung. Weiterhin ist die Temperatur des Laserchips mit einem externen Temperatursensor nur indirekt erfassbar, da sich ein Temperaturgradient gegeben durch die Chipverlustleistung multipliziert mit dem thermischen Widerstand zwischen Chip und Gehäuse ergibt. Mit den heutigen Mitteln der Signalverarbeitung in Mikrocontrollern ist dieser Temperaturgradient jedoch kalkulierbar, wenn der thermische Widerstand bekannt ist. Falls die Chipverlustleistung dagegen im Einsatzfall konstant ist, stellt der Temperaturgradient nichts als einen Offset dar, d.h. die Chiptemperatur ist stets um eine definierte Temperatur ΔT größer als die Gehäusetemperatur.From a technical point of view, the external temperature control device initially has the disadvantage that, as a rule, higher electrical powers have to be supplied than with internal temperature control. Furthermore, the temperature of the laser chip can only be detected indirectly with an external temperature sensor, since a temperature gradient results from the chip power loss multiplied by the thermal resistance between the chip and the housing. With today's means of signal processing in microcontrollers, however, this temperature gradient can be calculated if the thermal resistance is known. If, on the other hand, the chip power loss is constant during use, the temperature gradient nothing but an offset, ie the chip temperature is always higher than the housing temperature by a defined temperature ΔT.
Eine konstante Chipverlustleistung ergibt sich stets, wenn der Laserstrom und die Spannung über dem Laserchip konstant ist. Eine konstante Spannung bei einem vorgegebenen Laserstrom stellt sich aber insbesondere bei einer konstanten Laserchiptemperatur ein, was generell durch die Erfindung impliziert wird.A constant chip power loss always results when the laser current and the voltage above the Laser chip is constant. A constant voltage at a given one Laser current arises in particular at a constant laser chip temperature a what is generally implied by the invention.
Damit eröffnet sich zugleich eine andere Möglichkeit
direkt die Chiptemperatur genauer zu erfassen:
Bei einem konstanten
Strom ist die Laserspannung eine Funktion der Chiptemperatur.
At a constant current, the laser voltage is a function of the chip temperature.
Da die Frequenz (Wellenlänge) des Laserlichts zugleich von der Chiptemperatur abhängig ist, lässt sich über die Spannung über dem Laserchip schließlich sogar die Frequenz (Wellenlänge) des Lasers bei definiert eingeprägtem Strom ableiten.Since the frequency (wavelength) of the Laser light is also dependent on the chip temperature, can be determined by the voltage across the Finally, laser chip even the frequency (wavelength) of the laser with defined embossing Derive electricity.
In der Praxis kann diese Kennlinie leicht mit einem optischen Spektrumanalysator als Frequenzmesser und einem Spannungsmesser bestimmt werden, wenn die der Temperiereinheit zugeführte elektrische Leistung im gewünschten Bereich variiert wird. Die so gewonnene Kennlinie kann Laser-spezifisch abgespeichert werden, womit der Zusammenhang Laserchip-Spannung und Frequenz kalibriert ist.In practice, this characteristic can easily with an optical spectrum analyzer as a frequency meter and a voltmeter can be determined when the electrical supplied to the temperature control unit Performance in the desired Range is varied. The characteristic curve obtained in this way can be laser-specific are saved, with which the relationship between laser chip voltage and frequency is calibrated.
Die Erfindung ist kommerziell besonders attraktiv, wenn statt einer Wärmequelle/-senke nur eine Wärmequelle erforderlich ist, um die Laserchiptemperatur konstant zu halten.The invention is commercially special attractive if instead of a heat source / sink just a heat source is required to keep the laser chip temperature constant.
Dies ist immer dann der Fall, wenn die angestrebte Chiptemperatur über der Betriebstemperatur der Laser-Aussendeeinrichtung liegt. Hierbei benötigt man statt eines im Vergleich teuren thermoelektrischen Elementes nur eine Wärmequelle, die ein elektrischer Widerstand, Transistor o.ä. sein kann. Hiermit läßt sich eine sehr kostengünstige Arbeitspunktstabilisierung einer intern nicht temperierbaren Laser-Aussendeeinrichtung erreichen.This is always the case when the target chip temperature above the operating temperature of the laser transmitter is. in this connection needed one instead of a comparatively expensive thermoelectric element just a heat source, an electrical resistor, transistor, etc. can be. With this you can a very inexpensive Stabilization of the operating point of a laser transmitter device that cannot be heated internally to reach.
Die benötigte Temperierleistung lässt sich minimieren, wenn mit konstruktiven Maßnahmen die von dem Gehäuse der Laser-Aussendeeinheit abgestrahlte oder abgegebene Wärme- oder Kühlleistung reduziert wird. Einfache Wärmedämmmaßnahmen mit hoch-wärmeisolierenden Stoffen wie Polystyrol oder Polyurethan in Form von z.B. Abdeckungen können hier große Verbesserungen bewirken.The required temperature control output can be minimized, if with constructive measures that of the housing the laser emitting unit radiated or emitted heat or Cooling performance reduced becomes. Simple thermal insulation measures with high-heat-insulating Fabrics such as polystyrene or polyurethane in the form of e.g. Covers can be found here size Make improvements.
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DE10244700A DE10244700A1 (en) | 2002-09-24 | 2002-09-24 | Operating point stabilization for laser transmitter in optical telecommunications system provided by temperature regulation device controlled for maintaining required laser transmitter oscillation frequency |
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DE (1) | DE10244700A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007038943A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-19 | Siemens Ag | Laser light source with at least two single lasers |
DE102012208088A1 (en) | 2011-05-25 | 2012-11-29 | LASAIR e.K. | Laser device used in laser TV, has refractive dispersion merging component that merges single output beams depending on emission wavelength to produce overall output beam |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3603548A1 (en) * | 1985-02-19 | 1986-10-02 | Videoton Elektronikai Vállalat, Székesfehérvár | Method for determining and regulating the temperature of laser diodes, and a circuit arrangement for carrying out the method |
US4683573A (en) * | 1985-09-24 | 1987-07-28 | Bell Communications Research, Inc. | Temperature stabilization of injection lasers |
DE3706635A1 (en) * | 1987-03-02 | 1988-09-15 | Spindler & Hoyer Kg | Method for stabilising the frequency of a laser diode independently of the diode current |
DE19502252A1 (en) * | 1994-01-26 | 1995-07-27 | Ahlers Horst Dr Ing Habil | Temp. sensor using pn junctions of diodes |
US5438579A (en) * | 1992-12-18 | 1995-08-01 | Olympus Optical Co., Ltd. | Wavelength stabilizing apparatus |
DE19912463A1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-28 | Sensor Line Ges Fuer Optoelekt | Process for stabilizing the optical output power of light-emitting diodes and laser diodes |
-
2002
- 2002-09-24 DE DE10244700A patent/DE10244700A1/en not_active Ceased
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3603548A1 (en) * | 1985-02-19 | 1986-10-02 | Videoton Elektronikai Vállalat, Székesfehérvár | Method for determining and regulating the temperature of laser diodes, and a circuit arrangement for carrying out the method |
US4683573A (en) * | 1985-09-24 | 1987-07-28 | Bell Communications Research, Inc. | Temperature stabilization of injection lasers |
DE3706635A1 (en) * | 1987-03-02 | 1988-09-15 | Spindler & Hoyer Kg | Method for stabilising the frequency of a laser diode independently of the diode current |
US5438579A (en) * | 1992-12-18 | 1995-08-01 | Olympus Optical Co., Ltd. | Wavelength stabilizing apparatus |
DE19502252A1 (en) * | 1994-01-26 | 1995-07-27 | Ahlers Horst Dr Ing Habil | Temp. sensor using pn junctions of diodes |
DE19912463A1 (en) * | 1999-03-19 | 2000-09-28 | Sensor Line Ges Fuer Optoelekt | Process for stabilizing the optical output power of light-emitting diodes and laser diodes |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007038943A1 (en) * | 2007-08-17 | 2009-02-19 | Siemens Ag | Laser light source with at least two single lasers |
DE102012208088A1 (en) | 2011-05-25 | 2012-11-29 | LASAIR e.K. | Laser device used in laser TV, has refractive dispersion merging component that merges single output beams depending on emission wavelength to produce overall output beam |
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