現代(dai)社(she)會已(yi)進入(ru)信(xin)息(xi)(xi)時代(dai),人們對(dui)及時快速(su)的(de)信(xin)息(xi)(xi)需求非常迫切,所以(yi)對(dui)于通信(xin)的(de)速(su)度(du)和效率要(yao)求越來越高,光通信(xin)正好可以(yi)滿足這一(yi)要(yao)求。
在光通(tong)信(xin)領域中,用于(yu)高(gao)速、長距離通(tong)信(xin)的(de)電吸收調(diao)制激光器(qi)(Electlro-absorption Modulated Laser,EML)對溫(wen)度(du)穩定性的要求(qiu)很高(gao),并(bing)朝(chao)著小(xiao)型化(hua)和高(gao)密度(du)化(hua)方向發(fa)展。EML激光(guang)器是第一種大量(liang)生產的銦鎵砷磷(InGaAsP)光(guang)電集成(cheng)器件(jian)。它是(shi)在同一半導體芯(xin)片(pian)上(shang)集成(cheng)激光(guang)器光(guang)源和電吸收外調(diao)制器,具有驅(qu)動電壓低、功耗低、調(diao)制帶寬高、體積小(xiao),結構緊湊等(deng)優點,比傳統DFB激光器更適合于高(gao)速率、長距離的傳輸。
EML激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器的(de)(de)(de)輸(shu)出(chu)波(bo)長(chang)、電(dian)流閾值、最(zui)大(da)(da)輸(shu)出(chu)功(gong)率和最(zui)小(xiao)功(gong)率的(de)(de)(de)波(bo)動都直(zhi)接(jie)受工作(zuo)溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)影響。同時,光(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)啁啾(jiu)聲受限于光(guang)(guang)(guang)(guang)通道的(de)(de)(de)最(zui)大(da)(da)允許色散,雖然光(guang)(guang)(guang)(guang)纖放(fang)大(da)(da)器可延(yan)長(chang)信號(hao)傳輸(shu)距離,但色散值隨傳輸(shu)距離的(de)(de)(de)線性(xing)累積與(yu)光(guang)(guang)(guang)(guang)纖放(fang)大(da)(da)器無關,因此(ci)只能對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)啁啾(jiu)提(ti)出(chu)很(hen)苛刻的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)。使用直(zhi)接(jie)調(diao)制激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)器遠遠滿足不(bu)了系統對(dui)光(guang)(guang)(guang)(guang)源性(xing)能的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu),就目前技術(shu)而言,最(zui)簡單的(de)(de)(de)方法是(shi)使用帶溫(wen)度(du)控制的(de)(de)(de)電(dian)吸收(shou)激(ji)(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)源。
采用體積小且(qie)易于控制的熱電(dian)制冷(leng)器(ThermoElectric Cooler,TEC)作(zuo)為制冷和加熱器件,并采用高精度的負溫度(du)系數熱(re)敏電阻(NTC)作為溫度傳感(gan)器,以MCU為控制核心,對(dui)EML激光器進行(xing)精密溫(wen)度控制。
目前,大多數(shu)EML激(ji)光器(qi)內部都集成有TEC和熱敏電(dian)阻.根據CyOptics公司的10 Gb/s Cooled EML的使用手冊(ce)可(ke)知,激光器(qi)的可(ke)操作溫度范(fan)圍在-40~90℃,TEC熱電制冷器的電流(liu)ITEC為-1.5~1.5 A,VTEC為-3.3~3.3 V,熱敏(min)電阻的電流ITHC不得超(chao)過100μA,中心波長的范圍為1530~1565 nm,且溫度每(mei)變(bian)化1℃波長偏移不得超過0.13 nm。
③PID控制準確、快速(su)、穩定地控制TEC電(dian)流。
EML內部集(ji)成的(de)高靈(ling)敏度NTlC熱敏電阻,溫(wen)度(du)特(te)性波動(dong)小、對(dui)各種溫(wen)度(du)變(bian)化響(xiang)應快,材(cai)料一般為薄膜鉑電阻。電阻的阻值與溫(wen)度(du)的關系是非(fei)線性的,可用公式(shi)表示為:R=RTO×EXP{B(1/T-1/TO)}
其中,T0為溫度的(de)初始值,B為熱敏(min)指數(shu)。
NTC熱敏電阻(zu)作為傳(chuan)感器探測激光(guang)器內部溫(wen)度(du),并將(jiang)溫(wen)度(du)轉換為自身(shen)阻值的(de)變(bian)化(hua),然后(hou)由溫(wen)度控制電路將電阻的(de)變化轉換為(wei)電壓(ya)的(de)變化,其轉換精度決定(ding)(ding)了測(ce)溫的(de)精度。轉換后電壓(ya)值的(de)大小決定(ding)(ding)TECLOOP電路(lu)的電流(liu)的流(liu)向(流(liu)入還是流(liu)出(chu)),以此來(lai)實現TEC控制(zhi)電路的制(zhi)冷或制(zhi)熱。
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