现代社会已进入信息时代,人们对及时快速的信息需求非常迫切,所以对于通信的速度和效率要求越来越高,光通信正好可以满足这一要求。
在光通信领域中,用于高速、长距离通信的电吸收调制激光器(Electlro-absorption Modulated Laser,EML)对温度稳定性的要求很高,并朝着小型化和高密度化方向发展。EML激光器是第一种大量生产的铟镓砷磷(InGaAsP)光电集成器件。它是在同一半导体芯片上集成激光器光源和电吸收外调制器,具有驱动电压低、功耗低、调制带宽高、体积小,结构紧凑等优点,比传统DFB激光器更适合于高速率、长距离的传输。
EML激光器的输出波长、电流阈值、最大输出功率和最小功率的波动都直接受工作温度的影响。同时,光源的啁啾声受限于光通道的最大允许色散,虽然光纤放大器可延长信号传输距离,但色散值随传输距离的线性累积与光纤放大器无关,因此只能对光源的啁啾提出很苛刻的要求。使用直接调制激光器远远满足不了系统对光源性能的要求,就目前技术而言,最简单的方法是使用带温度控制的电吸收激光源。
采用体积小且易于控制的热电制冷器(ThermoElectric Cooler,TEC)作为制冷和加热器件,并采用高精度的负温度系数热敏电阻(NTC)作为温度传感器,以MCU为控制核心,对EML激光器进行精密温度控制。
目前,大多数EML激光器内部都集成有TEC和热敏电阻.根据CyOptics公司的10 Gb/s Cooled EML的使用手册可知,激光器的可操作温度范围在-40~90℃,TEC热电制冷器的电流ITEC为-1.5~1.5 A,VTEC为-3.3~3.3 V,热敏电阻的电流ITHC不得超过100μA,中心波长的范围为1530~1565 nm,且温度每变化1℃波长偏移不得超过0.13 nm。
③PID控制准确、快速、稳定地控制TEC电流。
EML内部集成的高灵敏度NTlC热敏电阻,温度特性波动小、对各种温度变化响应快,材料一般为薄膜铂电阻。电阻的阻值与温度的关系是非线性的,可用公式表示为:R=RTO×EXP{B(1/T-1/TO)}
其中,T0为温度的初始值,B为热敏指数。
NTC热敏电阻作为传感器探测激光器内部温度,并将温度转换为自身阻值的变化,然后由温度控制电路将电阻的变化转换为电压的变化,其转换精度决定了测温的精度。转换后电压值的大小决定TECLOOP电路的电流的流向(流入还是流出),以此来实现TEC控制电路的制冷或制热。
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