本發(fā)明涉及光通信的光發(fā)射技術(shù)，具體涉及一種在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU突發(fā)光模式下快速鎖定波長的方法及調(diào)試系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在激光器的應用中有一些場景對波長的控制非常嚴格，比如時分波分復用(TDWM)和密集波分復用(DWDM)。要求激光器發(fā)出的光波波長在初始階段和發(fā)光過程中均能穩(wěn)定地達到目標波長，誤差在100pm以內(nèi)。

激光器具有顯著的溫度特性，在不同溫度下發(fā)出不同波長的光波。一般而言，溫度每變化1攝氏度，波長相差100pm?，F(xiàn)有技術(shù)通常使用熱電冷卻模塊(TEC)來調(diào)控激光器溫度，MCU通過DAC控制TEC使其穩(wěn)定在一個固定的目標溫度上。但是激光器在發(fā)光過程中溫度會逐漸升高，從開始發(fā)光到溫度穩(wěn)定，前后溫差可達3攝氏度左右。由此可知，在此過程中激光器發(fā)光的波長會變化300pm，很難達成在30ms時間跨度內(nèi)波長快速穩(wěn)定、誤差小于100pm的控制目標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU突發(fā)光模式下快速鎖定波長的方法及調(diào)試系統(tǒng)，確保激光器開始發(fā)光30ms后，其發(fā)光波長誤差在±100pm以內(nèi)。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種在光網(wǎng)絡(luò)單元突發(fā)光模式下快速鎖定波長的方法，以MCU并通過DAC來控制TEC加熱或致冷，在激光器溫度沒有穩(wěn)定前設(shè)定動態(tài)目標溫度值進行溫度補償，使激光器開始發(fā)光30ms后，其發(fā)光波長誤差在±100pm以內(nèi)。

進一步的，所述的動態(tài)目標溫度是在最終的穩(wěn)態(tài)目標溫度基礎(chǔ)上添加一個隨時間變化的溫度偏移量。

再進一步的，所述的穩(wěn)態(tài)目標溫度由以下步驟確定，首先開啟激光器直至進入穩(wěn)定工作狀態(tài)，然后觀察光網(wǎng)絡(luò)單元的發(fā)光波長是否達到預設(shè)值，如果沒有達到波長預設(shè)值，則調(diào)整穩(wěn)態(tài)目標溫度，使波長最終能落入所述波長預設(shè)值±50pm范圍內(nèi)，最后記錄下此時的穩(wěn)態(tài)目標溫度值。

優(yōu)選的，激光器進入穩(wěn)態(tài)工作過程中，采用快速的溫度采樣，采樣一次溫度的時間控制在us級別內(nèi)；通過采樣得到的溫度值和控制激光器的目標溫度值相比較，使用PID閉環(huán)控制溫控方法使激光器溫度快速達到所要求的目標溫度。

優(yōu)選的，采樣一次溫度的時間控制在400us以內(nèi)。

優(yōu)選的，設(shè)置溫度偏移量初始值以激光器開啟發(fā)光時的波長與穩(wěn)定工作時的波長相同為依據(jù)。

優(yōu)選的，所述溫度偏移量在1.5秒至2.5秒內(nèi)減小為零。

本發(fā)明還提供一種實現(xiàn)在光網(wǎng)絡(luò)單元ONU突發(fā)光模式下快速鎖定波長的方法的調(diào)試系統(tǒng)，包括MCU，計算機，DAC，TEC，ADC，溫度傳感器，激光器，光譜儀，溫度傳感器收集TEC溫度由ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號上報MCU，MCU處理后產(chǎn)生溫度控制信號經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換為模擬信號驅(qū)動TEC制熱或制冷，光譜儀監(jiān)測激光器發(fā)光的波長，計算機與MCU交互實現(xiàn)對調(diào)試過程的控制。

本發(fā)明的有益效果在于，改進了PID補償溫度控制中目標溫度的設(shè)置方法，以激光器啟動后自身的溫度差異和溫度變化速度為依據(jù)，不斷調(diào)整控制TEC加熱或致冷的大小和速度。對溫度進行的補償使得激光器發(fā)出的光波波長更快接近目標波長，有效縮短激光器進入工作狀態(tài)所需時間。

附圖說明

圖1是本發(fā)明調(diào)試系統(tǒng)連接關(guān)系框圖；

圖2是激光器發(fā)光波長變化趨勢圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明調(diào)試系統(tǒng)連接關(guān)系框圖，激光器連接光譜儀的目的是在整個調(diào)試過程中嚴密監(jiān)測發(fā)出光波的波長，為參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。MCU通過DAC控制TEC的電流和電壓，從而控制TEC制冷或制熱，為激光器工作在既定的波長提供合適的環(huán)境溫度。TEC的溫度經(jīng)溫度傳感器測量和ADC轉(zhuǎn)換采樣上傳MCU，進行一次溫度采樣的時間應當控制在微秒級別。操作員通過上位機即計算機與MCU交互，設(shè)定TEC目標溫度等參數(shù)。具體操作方法包括以下步驟：

首先根據(jù)發(fā)光的預設(shè)波長λd設(shè)定TEC的穩(wěn)態(tài)目標溫度Td，開啟MCU及其PID控制環(huán)路。比較采樣得到的TEC溫度與穩(wěn)態(tài)目標溫度值，在PID作用下迅速接近并達到穩(wěn)態(tài)目標溫度。

觀察光譜儀上的波形，確定中心波長是否準確鎖定預設(shè)波長λd。如果波長差超限，調(diào)整穩(wěn)態(tài)目標溫度Td，直至發(fā)光中心波長的誤差縮小到±50pm以內(nèi)。

記錄下調(diào)整后的目標溫度，作為第二次測試的設(shè)定值。關(guān)閉激光器待其冷卻至常溫，再重新開啟激光器。設(shè)置光譜儀工作于跟蹤模式，記錄下激光器從發(fā)光開始直到波長穩(wěn)定達到目標波長的整個變化過程。

如果在這個過程中波長變化的趨勢是從小到大，那么激光器剛開始發(fā)光時的溫度應該是低于其達到目標波長λd時的溫度。針對這種情況，在啟動激光器時考慮對溫度進行補償，在穩(wěn)態(tài)目標溫度Td的基礎(chǔ)上增加一個溫度偏移量ΔT，即實際設(shè)定值Tds＝Td+ΔT。因此，在激光器沒有發(fā)光時，PID控制的TEC加熱的溫度比穩(wěn)態(tài)目標溫度Td更高一些。選擇的值應該使得激光器開啟發(fā)光時的波長與穩(wěn)定工作時的波長相同。

從開始發(fā)光到波長逐漸穩(wěn)定的過程中，激光器由于發(fā)光工作會產(chǎn)生熱量，TEC的溫度應該相應降低，減小ΔT至零，使Tds最終趨向于Td。在實際操作中，Tds線性下降，下降時間在1.5秒到2.5秒之間。