專利名稱：光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置及對準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置及對準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
目前視頻業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展使得用戶對帶寬的需求越來越高。DSL的2M帶寬能應(yīng)付目前的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，但很難滿足視頻業(yè)務(wù)。EPON、GPON等新的寬帶接入網(wǎng)進(jìn)一步提升了接入網(wǎng)的帶寬，但由于采用了時(shí)分復(fù)用和突發(fā)模式技術(shù)，使得系統(tǒng)的成本居高不下，而且所有用戶共享帶寬，單用戶的帶寬并沒有增加很多。視頻業(yè)務(wù)的發(fā)展，特別是高清視頻業(yè)務(wù)的需求，促使人們開發(fā)更大帶寬的接入網(wǎng)?；诓ǚ謴?fù)用的WDM-PON網(wǎng)絡(luò)，繼承了WDM網(wǎng)絡(luò)的帶寬特性，又具備無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的低成本特性，引起了很多公司、標(biāo)準(zhǔn)組織和研究機(jī)構(gòu)的注意，不少公司已經(jīng)研制出了樣機(jī)，標(biāo)準(zhǔn)的制定也在日程之中?？傮w來說，WDM-PON還不是很成熟，還有很多需要完善的方面，比如無色(Colorless)光源、溫度補(bǔ)償、網(wǎng)絡(luò)升級等等。采用無色光源主要是為了降低網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)成本并簡化網(wǎng)絡(luò)的管理。目前，無色光源主要有注入鎖定法布里-珀羅激光二極管F-P LD(Fabry-Perot Laser Diode)、反射式半導(dǎo)體光放大器RSOA、超輻射發(fā)光二極管SLED(Superluminescent LED)，這三種光源中注入鎖定的F-P LD的成本是最低的，最具有推廣的可能性。但F-P LD具有多個(gè)縱模，如果注入波長不能和其中的一個(gè)縱模對準(zhǔn)，那么注入光的閾值將提高，F(xiàn)-P LD的輸出光功率將顯著低于對準(zhǔn)時(shí)候的功率。而且隨著外界溫度的變化，模式也會(huì)隨著變化，從而使輸出光功率發(fā)生幅度較大的變化。
圖1為一現(xiàn)有的注入鎖定F-P LD技術(shù)方案。寬譜光源發(fā)出的寬譜光經(jīng)過環(huán)形器之后進(jìn)入波分解復(fù)用器(DMUX)，寬譜光的頻譜被DMUX分割成很多窄譜光，從DMUX的每個(gè)通道輸出不同波長的窄譜光，并注入相應(yīng)的F-P LD激光器。F-P LD將會(huì)輸出與注入光相同波長的光，而抑制其他波長的光。通過對F-P LD的驅(qū)動(dòng)電流進(jìn)行調(diào)制可以將信號加載到F-P LD的輸出光里。所有F-P LD的光經(jīng)過波分復(fù)用器(MUX，與DMUX為同一個(gè)器件)，合并在一起成為多通道WDM信號，經(jīng)過環(huán)形器輸出。
現(xiàn)有的普通激光器的結(jié)構(gòu)包括一個(gè)F-P LD芯片、一個(gè)PD(photodetector，光電探測器)、一個(gè)放大器(有的沒有)、熱電控制器(TEC)、熱敏電阻。根據(jù)熱敏電阻測得的LD的溫度調(diào)整溫控電流，使得LD保持在一個(gè)恒定的溫度上。功率監(jiān)控用來監(jiān)控LD輸出光功率值。
F-P LD是一種多縱模激光器，通常邊模抑制比(主要模式的功率和鄰近的模式的功率的比)都比較低，當(dāng)注入光的波長對應(yīng)于主模的中心和對應(yīng)于模式之間的低谷時(shí)，輸出光功率將有顯著的差別。因?yàn)殛嚵胁▽?dǎo)光柵AWG通道和F-PLD溫度的漂移以及F-P LD縱模的不一致性，使得F-P LD的輸出功率具有隨機(jī)性，而且注入光對準(zhǔn)縱模低谷時(shí)，注入鎖定的閾值也將提高。為了減小模式對不準(zhǔn)引起的這些問題，通常的方法是在F-P LD的前端面鍍抗反射模，弱化F-P LD的模式。在另一現(xiàn)有技術(shù)方案中，將前端面的反射率降低為1％，-0.2nm和+0.07nm的模式失配將引起3dB的功率罰(power penalty)。在實(shí)際工作中，如果不對每個(gè)F-P LD做特定的波長校準(zhǔn)，那么模式失配的范圍更大，引起的ONU之間的差異將影響系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。而對每個(gè)F-P LD做波長校準(zhǔn)，會(huì)大大增加器件成本以及維護(hù)成本。如果AWG不是采用高成本的無熱AWG，那么AWG通道的漂移將使得通常的F-P LD波長控制方法不再可行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種自動(dòng)調(diào)整激光器縱模波長的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置及對準(zhǔn)方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，包括相連的激光器和溫度控制單元，還包括信號處理單元，所述激光器將注入光轉(zhuǎn)換成電流信號，所述電流信號經(jīng)跨阻放大成電壓信號，與所述信號處理單元生成的調(diào)制信號在該單元中調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號在所述信號處理單元中生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
進(jìn)一步地，所述激光器是法布里-珀羅激光二極管F-P LD激光器。
進(jìn)一步地，所述激光器內(nèi)設(shè)置有將注入光轉(zhuǎn)換成電流信號的光電探測器。
進(jìn)一步地，所述信號處理單元包括放大器和濾波器，所述電壓信號由所述放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大后傳送至所述濾波器進(jìn)行帶通濾波。
進(jìn)一步地，所述信號處理單元還包括鑒相器、調(diào)制信號發(fā)生器及延時(shí)器，經(jīng)濾波處理后的信號與由所述調(diào)制信號發(fā)生器生成并經(jīng)所述延時(shí)器延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)入到所述鑒相器調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
進(jìn)一步地，所述溫度控制單元包括熱電控制器、熱敏電阻以及溫控驅(qū)動(dòng)器，所述控制電壓通過所述溫控驅(qū)動(dòng)器施加到所述熱電控制器。
進(jìn)一步地，所述電壓信號由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字信號處理后由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號，并傳輸?shù)剿鰷囟瓤刂茊卧?br> 進(jìn)一步地，所述數(shù)字信號處理包括所述電壓信號經(jīng)濾波處理后與生成的并經(jīng)延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)行鑒相，調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓。
本發(fā)明還提供一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，包括相連的激光器和溫度控制單元，還包括光電探測器及信號處理單元，所述光電探測器將輸出光中的一路光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，所述電流信號經(jīng)跨阻放大成電壓信號，與所述信號處理單元生成的調(diào)制信號在該單元中調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號在所述信號處理單元中生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
進(jìn)一步地，所述激光器是法布里-珀羅激光二極管F-P LD激光器。
進(jìn)一步地，所述信號處理單元包括放大器和濾波器，所述電壓信號由所述放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大后傳送至所述濾波器進(jìn)行帶通濾波。
進(jìn)一步地，所述信號處理單元還包括鑒相器、調(diào)制信號發(fā)生器及延時(shí)器，經(jīng)濾波處理后的信號與由所述調(diào)制信號發(fā)生器生成并經(jīng)所述延時(shí)器延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)入到所述鑒相器調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
進(jìn)一步地，所述溫度控制單元包括熱電控制器、熱敏電阻以及溫控驅(qū)動(dòng)器，所述控制電壓通過所述溫控驅(qū)動(dòng)器施加到所述熱電控制器。
進(jìn)一步地，所述電壓信號由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字信號處理后由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號，并傳輸?shù)剿鰷囟瓤刂茊卧?br> 進(jìn)一步地，所述數(shù)字信號處理包括所述電壓信號經(jīng)濾波處理后與生成的并經(jīng)延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)行鑒相，調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓。
本發(fā)明又提供一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，包括以下步驟a.分別生成注入光功率波動(dòng)信號和溫度調(diào)制信號；b.獲取上述二信號的相位關(guān)系；以及c.根據(jù)上述相位關(guān)系調(diào)節(jié)激光器偏置電壓。
進(jìn)一步地，所述步驟c之后還包括步驟d.由所述偏置電壓與所述調(diào)制信號生成控制電壓，并施加到所述激光器的溫度控制單元。
進(jìn)一步地，所述步驟a中功率波動(dòng)信號的生成包括以下步驟a1.光電探測器將注入光變換成電壓信號；a2.將所述電壓信號進(jìn)行帶通濾波；以及a3.將濾波后的信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大。
進(jìn)一步地，所述放大后的信號幅度與調(diào)制信號的幅度一致。
進(jìn)一步地，所述步驟a中調(diào)制信號的生成包括以下步驟a’1.調(diào)制信號發(fā)生器生成調(diào)制信號；以及a’2.所述調(diào)制信號經(jīng)延時(shí)器延時(shí)。
進(jìn)一步地，所述步驟b進(jìn)一步包括由鑒相器對所述二信號進(jìn)行相乘和積分，獲得相乘的積分值，所述值反映二信號的相位關(guān)系。
進(jìn)一步地，所述步驟c進(jìn)一步包括以下步驟c1.如果所述值大于零，則增大所述偏置電壓；以及c2.如果所述值小于零，則減小所述偏置電壓。
進(jìn)一步地，所述步驟c進(jìn)一步包括根據(jù)公式ΔV=IPMc·t]]>調(diào)節(jié)所述偏置電壓，其中，ΔV表示偏置電壓的調(diào)整量，IPM表示第二次放大后的功率信號與調(diào)制信號的乘積的積分值，c表示一個(gè)常數(shù)，t表示時(shí)間。
進(jìn)一步地，所述步驟c進(jìn)一步包括根據(jù)公式ΔV=A·IPM+B·ddt(IPM)+C·∫t0tIPMdt]]>調(diào)節(jié)所述偏置電壓，其中，ΔV表示偏置電壓的調(diào)整量，IPM表示第二次放大后的功率信號與調(diào)制信號的乘積的積分值，t表示時(shí)間，A、B、C為常數(shù)。
進(jìn)一步地，所述步驟a之前還包括防死鎖步驟掃描激光器溫度，選取最大輸出功率對應(yīng)的溫度作為起始溫度。
進(jìn)一步地，所述步驟a之前還包括防死鎖步驟調(diào)節(jié)激光器溫度，使其輸出功率高于設(shè)定的閾值。
進(jìn)一步地，所述步驟a之前還包括防死鎖步驟給激光器隨機(jī)施加一個(gè)溫度偏差，使注入波長對應(yīng)于縱模中心附近。
本發(fā)明具有以下有益的效果本發(fā)明以低成本(可以使用普通的AWG，而不限定于無熱AWG)實(shí)現(xiàn)波長與激光器縱模的自動(dòng)對準(zhǔn)(不需要人工校準(zhǔn))，補(bǔ)償溫度變化帶來的影響。而且，在各種因素引起的光功率漂移和波長漂移的干擾下，本發(fā)明仍然可以實(shí)現(xiàn)模式對準(zhǔn)，因?yàn)椴捎玫氖切盘柕南辔恍畔?，具有很?qiáng)的抗干擾能力。
本發(fā)明采用了現(xiàn)有半導(dǎo)體激光器模塊的標(biāo)準(zhǔn)組件LD、TEC、PD，沒有增加成本，信號處理采用了常用的功能模塊，所以整個(gè)模塊的成本將與現(xiàn)有的光發(fā)射模塊差不多。
由于本發(fā)明的裝置可以自動(dòng)尋找對應(yīng)注入波長的主縱模的位置，所以使用普通的溫度敏感的AWG就可以了，而且AWG不需要溫控，AWG的成本將比現(xiàn)在的所用的產(chǎn)品更加便宜。
由于本發(fā)明的裝置能自動(dòng)對準(zhǔn)模式，降低了注入光功率閾值，也就是降低了作為注入光源的寬譜光源的功率要求，從而降低了寬譜光源的成本。


圖1是現(xiàn)有注入鎖定F-P LD方案的示意圖。
圖2是輸出光功率隨LD溫度變化的示意圖。
圖3(a)是在波長對準(zhǔn)縱模上升沿時(shí)輸出功率隨調(diào)制電流變化的示意圖。
圖3(b)是在波長對準(zhǔn)縱模下降沿時(shí)輸出功率隨調(diào)制電流變化的示意圖。
圖3(c)是在波長對準(zhǔn)縱模中心時(shí)輸出功率隨調(diào)制電流變化的示意圖。
圖4是現(xiàn)有F-P LD激光器的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是本發(fā)明中溫度掃描法防死鎖的流程圖。
圖9是本發(fā)明中功率閾值判斷法防死鎖的流程圖。
圖10是本發(fā)明中擾動(dòng)干擾法防死鎖的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
模式鎖定方法
注入光波長不變的情況下，輸出光功率隨溫度的變化如圖2，當(dāng)溫度逐漸升高的時(shí)候，縱模向長波長方向移動(dòng)，輸出光功率也就隨著縱模的輪廓變化。我們給激光器的溫度引入一個(gè)小幅的周期性變化，如果注入光沒有對準(zhǔn)縱模中心，由于縱模的邊沿很陡，使得小幅的溫度調(diào)制引起很大的功率波動(dòng)。我們可以根據(jù)功率波動(dòng)和溫度調(diào)制信號的相位關(guān)系來判斷溫度調(diào)節(jié)方向。如果注入光對準(zhǔn)了圖2的上升沿，那么光功率的變化與溫度的調(diào)制信號是同相位的，如圖3(a)所示，功率波動(dòng)經(jīng)過濾波之后，負(fù)電壓對應(yīng)著調(diào)制信號的負(fù)電壓，正電壓對應(yīng)著調(diào)制信號的正電壓，他們的乘積的積分IPM大于零，這時(shí)候應(yīng)該將溫度向大的方向調(diào)整，也就是增大偏置電壓。如果注入光對準(zhǔn)了圖2的下降沿，那么光功率的變化和溫度的調(diào)制信號的相位是相反的，如圖3(b)所示，那么經(jīng)過信號處理之后，乘積積分IPM小于零，這時(shí)候應(yīng)該將溫度向小的方向調(diào)，也就是減小偏置電壓。注入光就對準(zhǔn)了縱模的中心時(shí)，由于縱模的對稱性，乘積積分值IPM必然等于零，如圖3(c)所示。
光源結(jié)構(gòu)說明我們在現(xiàn)有的F-P LD激光器模塊中加入信號處理和反饋控制功能，光源結(jié)構(gòu)示意如圖5所示注入光經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入F-P LD，使用一個(gè)PD探測F-P LD的背向光的光功率(或者可以在輸出光中分一路出來進(jìn)入PD)，經(jīng)PD轉(zhuǎn)換得到的電流經(jīng)跨阻放大變成電壓信號，然后以溫控電流的調(diào)制信號的頻率為中心頻率進(jìn)行帶通濾波(去掉了直流分量)，過濾掉各種因素引起的光功率變化的干擾，然后再一次放大，采用動(dòng)態(tài)放大的方式，使得放大之后的輸出信號幅度和調(diào)制信號的幅度一樣。調(diào)制信號經(jīng)過延時(shí)(為了彌補(bǔ)溫控電流與波長響應(yīng)之間的時(shí)間差)后，與第二次放大后的信號一起進(jìn)入鑒相器。鑒相器由乘法器和積分器構(gòu)成，根據(jù)兩個(gè)信號相乘的積分值IPM(反映了兩個(gè)信號之間的相位關(guān)系)，調(diào)節(jié)溫控的偏置電壓，偏置電壓與調(diào)制信號經(jīng)過加權(quán)的加法運(yùn)算得到一個(gè)電壓，經(jīng)過溫控驅(qū)動(dòng)電路加到TEC上，控制F-P LD的溫度，使得F-P LD的縱模向?qū)?zhǔn)注入光波長的方向移動(dòng)。
該自適應(yīng)模式對準(zhǔn)光源可以用模擬電路實(shí)現(xiàn)，也可以將PD測得的功率值采樣，用數(shù)字信號處理方法實(shí)現(xiàn)。模塊的結(jié)構(gòu)如圖6所示。
PD的電流信號經(jīng)過跨阻放大之后，用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采用，后續(xù)的信號采用數(shù)字信號處理方法進(jìn)行處理，處理過程與圖5一致，數(shù)字處理結(jié)果經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變成模擬信號，進(jìn)入溫控驅(qū)動(dòng)電路。
圖5、圖6所示方案中，注入光通過環(huán)行器進(jìn)入F-P LD，由PD進(jìn)行光功率的探測。與之不同，請參照圖7所示，注入光經(jīng)過耦合器輸出的一路光信號可用于光功率的探測，其進(jìn)入不與LD封裝在一起的PD，由該P(yáng)D來進(jìn)行探測。對于信號處理和溫控的結(jié)構(gòu)則與上述圖5、圖6所示的方案一樣，流程也一樣。
調(diào)制信號特性加在溫控電壓上的調(diào)制信號為小幅低頻信號。其幅度的選擇與F-P LD縱模的線寬有關(guān)，當(dāng)注入光處于縱模中心位置時(shí)，溫度調(diào)節(jié)幅度小到基本上不會(huì)引起光功率的變化。采用低頻是為了避免對高頻數(shù)字信號的干擾，通常，響應(yīng)頻率越低，PD的成本越便宜，而且靈敏度也較高。目前與F-P LD封裝在一起探測背向光的PD都為低頻響應(yīng)的PD。
偏置電壓調(diào)節(jié)方法在偏置電壓的調(diào)節(jié)過程中，可以采用線性調(diào)節(jié)方法和PID(比例-積分-微分)控制方法，使得偏置電壓能盡快的調(diào)整到確切的值。
線性調(diào)節(jié)方法可以用如下如下公式表示ΔV=IPMc·t---(1)]]>其中，ΔV表示偏置電壓的調(diào)整量，IPM表示第二次放大后的功率信號與調(diào)制信號的乘積的積分值，c表示一個(gè)常數(shù)，t表示時(shí)間。除以t是為了避免引起算法振蕩，調(diào)整時(shí)間越長，電壓的增減量越小，當(dāng)調(diào)節(jié)到ΔV近似為零的時(shí)候，t重置為1，以應(yīng)付下一次較大的波長失配。
PID控制方法如下ΔV=A·IPM+B·ddt(IPM)+C·∫t0tIPMdt---(2)]]>A、B、C為常數(shù)。
防死鎖方法如果一開始注入波長就對準(zhǔn)了縱模之間的谷底，IPM等于0，上述算法將鎖定在谷底，形成死鎖。本發(fā)明可以選用三種方法來避免死鎖。
第一種是溫度掃描。請參照圖8所示，在進(jìn)行該自適應(yīng)調(diào)節(jié)之前先大范圍的掃描一下溫度，選取最大輸出功率對應(yīng)的溫度作為起始溫度。調(diào)整好起始溫度之后，使用溫度調(diào)制方法就可以在LD的整個(gè)工作期間保證縱模與注入波長的對準(zhǔn)。
第二種方法是功率閾值判斷法。請參照圖9所示，當(dāng)注入波長對應(yīng)谷底的時(shí)候，輸出功率明顯的比對準(zhǔn)縱模時(shí)候的低。如果輸出功率低于某個(gè)閾值的時(shí)候，我們就判定注入波長對應(yīng)與谷底附近，調(diào)節(jié)溫度，使得輸出功率高于閾值，這樣注入波長就對應(yīng)于縱模中心附近，啟動(dòng)自適應(yīng)模式對準(zhǔn)過程，就可避免死鎖在谷底。
第三種方法是擾動(dòng)法。請參照圖10所示，如果自適應(yīng)模式對準(zhǔn)過程一開始，IPM值就為0，那么隨機(jī)加一個(gè)較小的溫度偏差，使得IPM值不為0，這樣，反饋過程就可以向模式中心調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，包括相連的激光器和溫度控制單元，其特征在于還包括信號處理單元，所述激光器將注入光轉(zhuǎn)換成電流信號，所述電流信號經(jīng)跨阻放大成電壓信號，與所述信號處理單元生成的調(diào)制信號在該單元中調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號在所述信號處理單元中生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述激光器是法布里-珀羅激光二極管F-PLD激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述激光器內(nèi)設(shè)置有將注入光轉(zhuǎn)換成電流信號的光電探測器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述信號處理單元包括放大器和濾波器，所述電壓信號由所述放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大后傳送至所述濾波器進(jìn)行帶通濾波。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述信號處理單元還包括鑒相器、調(diào)制信號發(fā)生器及延時(shí)器，經(jīng)濾波處理后的信號與由所述調(diào)制信號發(fā)生器生成并經(jīng)所述延時(shí)器延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)入到所述鑒相器調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述溫度控制單元包括熱電控制器、熱敏電阻以及溫控驅(qū)動(dòng)器，所述控制電壓通過所述溫控驅(qū)動(dòng)器施加到所述熱電控制器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述電壓信號由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字信號處理后由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號，并傳輸?shù)剿鰷囟瓤刂茊卧?br> 8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述數(shù)字信號處理包括所述電壓信號經(jīng)濾波處理后與生成的并經(jīng)延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)行鑒相，調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓。
9.一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，包括相連的激光器和溫度控制單元，其特征在于還包括光電探測器及信號處理單元，所述光電探測器將輸出光中的一路光信號轉(zhuǎn)換成電流信號，所述電流信號經(jīng)跨阻放大成電壓信號，與所述信號處理單元生成的調(diào)制信號在該單元中調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號在所述信號處理單元中生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述激光器是法布里-珀羅激光二極管F-PLD激光器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述信號處理單元包括放大器和濾波器，所述電壓信號由所述放大器進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大后傳送至所述濾波器進(jìn)行帶通濾波。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述信號處理單元還包括鑒相器、調(diào)制信號發(fā)生器及延時(shí)器，經(jīng)濾波處理后的信號與由所述調(diào)制信號發(fā)生器生成并經(jīng)所述延時(shí)器延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)入到所述鑒相器調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述溫度控制單元包括熱電控制器、熱敏電阻以及溫控驅(qū)動(dòng)器，所述控制電壓通過所述溫控驅(qū)動(dòng)器施加到所述熱電控制器。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述電壓信號由模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)數(shù)字信號處理后由數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換成模擬信號，并傳輸?shù)剿鰷囟瓤刂茊卧?br> 15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，其特征在于所述數(shù)字信號處理包括所述電壓信號經(jīng)濾波處理后與生成的并經(jīng)延時(shí)的調(diào)制信號一起進(jìn)行鑒相，調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號經(jīng)加權(quán)的加法運(yùn)算生成控制電壓。
16.一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，包括以下步驟a.分別生成注入光功率波動(dòng)信號和溫度調(diào)制信號；b.獲取上述二信號的相位關(guān)系；以及c.根據(jù)上述相位關(guān)系調(diào)節(jié)激光器偏置電壓。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟c之后還包括步驟d.由所述偏置電壓與所述調(diào)制信號生成控制電壓，并施加到所述激光器的溫度控制單元。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟a中功率波動(dòng)信號的生成包括以下步驟a1.光電探測器將注入光變換成電壓信號；a2.將所述電壓信號進(jìn)行帶通濾波；以及a3.將濾波后的信號進(jìn)行動(dòng)態(tài)放大。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述放大后的信號幅度與調(diào)制信號的幅度一致。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟a中調(diào)制信號的生成包括以下步驟a’1.調(diào)制信號發(fā)生器生成調(diào)制信號；以及a’2.所述調(diào)制信號經(jīng)延時(shí)器延時(shí)。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟b進(jìn)一步包括由鑒相器對所述二信號進(jìn)行相乘和積分，獲得相乘的積分值，所述值反映二信號的相位關(guān)系。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟c進(jìn)一步包括以下步驟c1.如果所述值大于零，則增大所述偏置電壓；以及c2.如果所述值小于零，則減小所述偏置電壓。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟c進(jìn)一步包括根據(jù)公式ΔV=IPMc·t]]>調(diào)節(jié)所述偏置電壓，其中，ΔV表示偏置電壓的調(diào)整量，IPM表示第二次放大后的功率信號與調(diào)制信號的乘積的積分值，c表示一個(gè)常數(shù)，t表示時(shí)間。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟c進(jìn)一步包括根據(jù)公式ΔV=A·IPM+B·ddt(IPM)+C·∫t0tIPMdt]]>調(diào)節(jié)所述偏置電壓，其中，ΔV表示偏置電壓的調(diào)整量，IPM表示第二次放大后的功率信號與調(diào)制信號的乘積的積分值，t表示時(shí)間，A、B、C為常數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟a之前還包括防死鎖步驟掃描激光器溫度，選取最大輸出功率對應(yīng)的溫度作為起始溫度。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟a之前還包括防死鎖步驟調(diào)節(jié)激光器溫度，使其輸出功率高于設(shè)定的閾值。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法，其特征在于所述步驟a之前還包括防死鎖步驟給激光器隨機(jī)施加一個(gè)溫度偏差，使注入波長對應(yīng)于縱模中心附近。
全文摘要
本發(fā)明提供一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)裝置，包括相連的激光器和溫度控制單元，還包括信號處理單元，所述激光器將注入光轉(zhuǎn)換成電流信號，所述電流信號經(jīng)跨阻放大成電壓信號，與所述信號處理單元生成的調(diào)制信號在該單元中調(diào)節(jié)所述溫度控制單元的偏置電壓，所述偏置電壓與所述調(diào)制信號在所述信號處理單元中生成控制電壓，并施加到所述溫度控制單元。本發(fā)明還提供一種光源自適應(yīng)模式對準(zhǔn)方法。本發(fā)明以低成本實(shí)現(xiàn)波長與激光器縱模的自動(dòng)對準(zhǔn)，補(bǔ)償溫度變化帶來的影響。
文檔編號H04B10/572GK1909419SQ20061006209
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者張徐亮, 趙峻, 江濤, 黃偉, 林華楓, 王運(yùn)濤, 衛(wèi)國, 陳郡, 王峰 申請人:華為技術(shù)有限公司