RU2454765C1 - Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи - Google Patents
Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2454765C1 RU2454765C1 RU2010148972/28A RU2010148972A RU2454765C1 RU 2454765 C1 RU2454765 C1 RU 2454765C1 RU 2010148972/28 A RU2010148972/28 A RU 2010148972/28A RU 2010148972 A RU2010148972 A RU 2010148972A RU 2454765 C1 RU2454765 C1 RU 2454765C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- current
- power
- modulation
- fibre
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к радиотехнике и оптоэлектронике, а именно к волоконно-оптическим системам передачи аналоговых сигналов. Устройство включает цепи контроля тока лазера, тока мониторного фотодиода и температуры окружающей среды. Задаваемые микроконтроллером значения уровня мощности поддерживаются компаратором. Также устройство содержит цепи смещения тока лазера для модуляции широкополосным аналоговым сигналом и контроля мощности модуляции и цепь установки требуемой мощности излучения лазера в зависимости от температуры среды со сглаживающим фильтром. Причем смещение тока и мощность излучения лазера регулируется таким образом, чтобы сохранялся тип устойчивости свободной генерации, устанавливаемый по предварительно полученным табличным данным. Технический результат заключается в обеспечении максимального динамического диапазона и сохранении неравномерности амплитудно-частотной характеристики волоконно-оптической линии передачи аналоговых высокочастотных сигналов в широком диапазоне рабочих температур. 2 ил.
Description
Изобретение относится к радиотехнике и оптоэлектронике, а именно к волоконно-оптическим системам передачи аналоговых сигналов, и может быть использовано в устройствах передачи аналоговых сигналов по волоконно-оптическому кабелю для систем радиосвязи и кабельного телевидения (CATV).
Известен ряд схем температурной компенсации характеристик полупроводникового лазера, которые основаны на поддержании постоянного среднего тока через мониторный фотодиод (т.е. постоянной средней мощности лазерного излучения) ([1] - US Patent 6859473), ([2] - US Patent 5970078). Схема в ([3] - US Patent 6226114) управляет смещением лазера по заранее заложенной таблице без мониторного фотодиода. В работе ([4] - В.А.Малышев, Н.А.Михайлов. Учет особенностей генерационно-рекомбинационных процессов в анализе частотных характеристик модуляции инжекционных полупроводниковых лазеров накачкой [Текст] // Радиотехника, г.Москва, - 2010 г. №3, с.67-70) показано, что при попадании спонтанного излучения в рабочую моду резонатора одномодового лазера изменяется режим устойчивости свободной генерации, который можно поддерживать изменением тока смещения лазера. Известна также схема контроля и стабилизации тока и выходной мощности лазера ([5] - US Patent 7166826), в которой используется мониторный фотодиод для температурной компенсации и стабилизации мощности излучения полупроводникового лазера, а также цифровое устройство для хранения таблицы требуемой калибровки параметров смещения.
Эта схема стабилизации модуляционных характеристик лазерного диода, принятая за прототип, обладает следующими недостатками:
- схема не предназначена для модуляции аналоговыми сверхвысокочастотными (СВЧ) сигналами, и соответственно не предложен способ заполнения табличных значений в модуле программного контроля;
- отсутствует схема включения цепи для прямой модуляции лазера аналоговым высокочастотным сигналом.
Целью изобретения является устройство смещения тока лазера, обеспечивающее максимальный динамический диапазон и сохранение неравномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) волоконно-оптической линии передачи аналоговых высокочастотных сигналов в широком диапазоне рабочих температур.
Для достижения цели предлагается схема стабилизации мощности, включающая цепи контроля тока лазера, тока мониторного фотодиода, температуры окружающей среды, компаратор, поддерживающий задаваемые микроконтроллером значения уровня мощности.
Согласно изобретению схема содержит цепи смещения тока лазера для модуляции широкополосным аналоговым сигналом и контроля мощности модуляции, цепь установки требуемой мощности излучения лазера в зависимости от температуры среды со сглаживающим фильтром, причем смещение тока и мощность излучения лазера регулируется таким образом, чтобы сохранялся тип устойчивости свободной генерации, устанавливаемый по предварительно полученным табличным данным, полученным из экспериментальной проверки применяемого в схеме типа лазера.
Таблицу калибровочных данных получают при измерении амплдитудно-частотной характеристики цепи модуляции, содержащей лазер применяемого в устройстве типа и минимум искажающих элементов в сигнальном тракте, в зависимости от температуры окружающей среды и тока лазера. Значения мощности излучения лазера в зависимости от температуры для калибровочной таблицы фиксируют, когда наблюдается переход немонотонной амплитудно-частотной характеристики цепи модуляции с наличием максимума на характеристике, частота которого отлична от нуля, в монотонно убывающую характеристику.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого устройства смещения тока лазера из научно-технической литературы неизвестны, поэтому оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.
На фиг.1 изображена электрическая схема устройства смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи.
На фиг.2 изображена электрическая схема устройства приемной части для получения калибровочных коэффициентов.
Предлагаемая схема устройства смещения тока лазера, изображенная на фиг.1, содержит:
- лазерный диод 1.11, мониторный фотодиод 1.8;
- цепь смещения СВЧ сигналом в виде согласующего резистора 1.5, разделительного конденсатора 1.7 и фильтра нижних частот 1.15;
- цепь установки смещения лазера, состоящую из ограничительного резистора 1.12, управляющего транзистора 1.13, компаратора 1.10, управляемого цифровым способом резистора 1.9, задающего уровень излучаемой мощности ЦАП 1.2, подключаемого через сглаживающий скачки напряжения фильтр 1.4;
- цепь контроля СВЧ сигнала в виде ответвителя СВЧ мощности 1.1, детектора 1.6 и аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) 1.19;
цепь контроля напряжения на мониторном фотодиоде в виде АЦП 1.20; цепь контроля тока лазера в виде резисторов 1.14, 1.16 и 1.18, операционного усилителя 1.17 и АЦП 1.21;
- микроконтроллер 1.3, термодатчик 1.22.
Схема устройства приемной части для получения калибровочных коэффициентов, изображенная на фиг.2, содержит фотодиод 2.1, резистор 2.2, разделительный конденсатор 2.3, резистор 2.4 и СВЧ усилитель 2.5.
Принцип стабилизации модуляционных характеристик лазера основан на компенсации изменения режима устойчивости генерации при попадании спонтанного излучения в рабочую моду. Изобретение эффективно только при использовании одномодовых лазеров. Стабилизация мощности основана на известном принципе поддержания тока лазера 1.11 таким, чтобы сохранялся ток в цепи мониторного фотодиода 1.8, который пропорционален излучаемой лазером мощности. Напряжение, падающее на резисторе 1.9 в цепи мониторного фотодиода 1.8, сравнивается компаратором 1.10 с устанавливаемым ЦАП 1.2 через сглаживающий фильтр 1.4 напряжением и через транзистор 1.13 регулируется ток смещения лазера. Требуемая мощность излучения устанавливается по алгоритму, закладываемому в микроконтроллер 1.3, зависящему от температуры окружающей среды, измеряемой термодатчиком 1.22. Контроль поступающей на лазер СВЧ мощности осуществляется путем ее ответвления и детектирования элементами 1.1, 1.6 и 1.19. Ток лазера контролируется измерением напряжения на мониторном резисторе 1.14 элементами 1.16, 1.17, 1.18 и 1.21. Ток в цепи мониторного фотодиода 1.8 контролируется измерением напряжения на резисторе 1.9, АЦП 1.20.
Для получения таблицы калибровочных данных для микроконтроллера собирают схемы, изображенные на фиг.1 и 2, и соединяют волоконно-оптическую линию между лазерным диодом 1.11 и фотодиодом 2.1. Наблюдая за амплитудно-частотной характеристикой цепи модуляции при комнатной температуре, постепенно повышают ток смещения лазера с нулевого значения до момента, когда наблюдается переход немонотонной амплитудно-частотной характеристики с максимумом на частоте модуляции, отличной от нуля, в монотонно убывающую характеристику. Фиксируют значения температуры, управляющего напряжения на компараторе 1.10 (тока мониторного фотодиода), тока лазера. Затем помещают передающую часть установки, изображенную на фиг.1, в камеру тепла и холода и повторяют измерения для повышенной и пониженной рабочих температур среды. Полученные значения управляющего напряжения на компараторе 1.10 в двух температурных точках линейно интерполируют по координате температуры в микроконтроллере 1.3 для обеспечения оптимальной рабочей точки по току смещения лазера.
Изобретение позволяет обеспечить максимальный динамический диапазон устройств передачи аналоговых сигналов при изменениях температуры среды за счет сохранения режима устойчивости свободной генерации путем регулирования тока смещения и мощности излучения лазера по сравнению с прототипом, в котором стабилизируется средняя мощность излучения лазера.
На дату подачи заявки разработано и изготовлено устройство смещения тока лазера и контроля его работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи с рабочим диапазоном частот до 2,5 ГГц и диапазоном рабочих температур от минус 40 до 70°C. Разработанное устройство может быть применено для обеспечения оптимального режима модуляции лазеров в трактах трансляции аналоговых сигналов.
Claims (1)
- Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи, включающее цепи контроля тока лазера, тока мониторного фотодиода, температуры окружающей среды, компаратор, поддерживающий задаваемые микроконтроллером значения уровня мощности, отличающееся тем, что содержит цепи смещения тока лазера для модуляции широкополосным аналоговым сигналом и контроля мощности модуляции, цепь установки требуемой мощности излучения лазера в зависимости от температуры среды со сглаживающим фильтром, причем смещение тока и мощность излучения лазера регулируются таким образом, чтобы сохранялся тип устойчивости свободной генерации, устанавливаемый по предварительно полученным табличным данным.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148972/28A RU2454765C1 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010148972/28A RU2454765C1 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2454765C1 true RU2454765C1 (ru) | 2012-06-27 |
Family
ID=46682017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010148972/28A RU2454765C1 (ru) | 2010-11-30 | 2010-11-30 | Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2454765C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589448C1 (ru) * | 2015-05-28 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Способ установки излучения излучателя полупроводникового лазера и устройство установки излучения излучателя полупроводникового лазера (варианты) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1704207A1 (ru) * | 1989-04-03 | 1992-01-07 | Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина | Устройство стабилизации по мощности полупроводникового лазера |
EP1485736A2 (en) * | 2002-02-12 | 2004-12-15 | Finisar Corporation | Maintaining desirable performance of optical emitters at extreme temperatures |
JP2005269658A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Emcore Corp | 直接変調型レーザの光学送信システム |
US7166826B1 (en) * | 2002-11-13 | 2007-01-23 | Micrel, Incorporated | Automatic control of laser diode current and optical power output |
-
2010
- 2010-11-30 RU RU2010148972/28A patent/RU2454765C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1704207A1 (ru) * | 1989-04-03 | 1992-01-07 | Белорусский государственный университет им.В.И.Ленина | Устройство стабилизации по мощности полупроводникового лазера |
EP1485736A2 (en) * | 2002-02-12 | 2004-12-15 | Finisar Corporation | Maintaining desirable performance of optical emitters at extreme temperatures |
US7166826B1 (en) * | 2002-11-13 | 2007-01-23 | Micrel, Incorporated | Automatic control of laser diode current and optical power output |
JP2005269658A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Emcore Corp | 直接変調型レーザの光学送信システム |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589448C1 (ru) * | 2015-05-28 | 2016-07-10 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Способ установки излучения излучателя полупроводникового лазера и устройство установки излучения излучателя полупроводникового лазера (варианты) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106656347B (zh) | 一种用于控制光发射组件波长的方法及装置 | |
US7439481B2 (en) | In-situ power monitor having an extended range to stabilize gain of avalanche photodiodes across temperature variations | |
KR20080055902A (ko) | 애벌런치 광다이오드들에 입사하는 입력 광 전력을모니터링하기 위한 전력 모니터 | |
US20040052299A1 (en) | Temperature correction calibration system and method for optical controllers | |
WO2010031275A1 (zh) | 实现光模块波长锁定的控制装置和方法 | |
EP1350096A2 (en) | Electro-optic system controller and method of operation | |
US10693276B2 (en) | Optical transmitter | |
JP5439970B2 (ja) | レーザダイオード駆動方法及び光送信器 | |
CN108123366A (zh) | 一种dbr可调谐激光器的波长在线校准装置及方法 | |
JP2022539111A (ja) | フォトニクス安定化回路 | |
US7427741B2 (en) | Bias control apparatus for avalanche photodiode and optical apparatus utilizing the bias control apparatus | |
RU2454765C1 (ru) | Устройство смещения тока полупроводникового лазера и контроля работоспособности для аналоговых волоконно-оптических линий связи | |
US7200159B2 (en) | Method and apparatus for temperature stabilization of a wavelength of a laser | |
US9515738B2 (en) | Optical module | |
CN210155570U (zh) | 一种带温度补偿的自动稳幅电路 | |
US9374168B2 (en) | Thermal tuning of optical devices | |
US20050249508A1 (en) | Method and system for controlling laser diodes in optical communications systems | |
RU169583U1 (ru) | Устройство для калибровки микроволнового радиометра | |
KR20200110986A (ko) | 광 송신 장치의 컨트롤러 | |
US20230155679A1 (en) | Temperature-independent Optical Link | |
US9325153B2 (en) | Method to control transmitter optical module | |
RU2760745C1 (ru) | Способ передачи аналогового высокочастотного сигнала по волоконно-оптической линии связи | |
US20240113501A1 (en) | Optoelectrical Assembly, Light Source Pool, Optoelectrical Switching Device, and Control Method for Optoelectrical Assembly | |
Tangmala et al. | PD frequency response measurement technique using MZM with two-tone lightwave power control | |
CN118316535A (zh) | 增益偏置稳定的光链路及维持光链路增益偏置稳定的方法 |