一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法及调试系统技术方案

本发明专利技术提供一种在光网络单元(ONU)突发光模式下快速锁定波长的方法及调试系统，以MCU并通过DAC来控制TEC加热或致冷，在激光器温度没有稳定前动态设定目标温度值进行温度补偿，确保开始发光30ms后波长误差在±100pm以内。以激光器启动后自身的温度差异和温度变化速度为依据，不断调整控制TEC加热或致冷的大小和速度。对温度进行的补偿使得激光器发出的光波波长更快接近目标波长，有效缩短激光器进入工作状态所需时间。

【技术实现步骤摘要】
一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法及调试系统
本专利技术涉及光通信的光发射技术，具体涉及一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法及调试系统。
技术介绍
在激光器的应用中有一些场景对波长的控制非常严格，比如时分波分复用(TDWM)和密集波分复用(DWDM)。要求激光器发出的光波波长在初始阶段和发光过程中均能稳定地达到目标波长，误差在100pm以内。激光器具有显著的温度特性，在不同温度下发出不同波长的光波。一般而言，温度每变化1摄氏度，波长相差100pm。现有技术通常使用热电冷却模块(TEC)来调控激光器温度，MCU通过DAC控制TEC使其稳定在一个固定的目标温度上。但是激光器在发光过程中温度会逐渐升高，从开始发光到温度稳定，前后温差可达3摄氏度左右。由此可知，在此过程中激光器发光的波长会变化300pm，很难达成在30ms时间跨度内波长快速稳定、误差小于100pm的控制目标。
技术实现思路
本专利技术提供一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法及调试系统，确保激光器开始发光30ms后，其发光波长误差在±100pm以内。本专利技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种在光网络单元突发光模式下快速锁定波长的方法，以MCU并通过DAC来控制TEC加热或致冷，在激光器温度没有稳定前设定动态目标温度值进行温度补偿，使激光器开始发光30ms后，其发光波长误差在±100pm以内。进一步的，所述的动态目标温度是在最终的稳态目标温度基础上添加一个随时间变化的温度偏移量。再进一步的，所述的稳态目标温度由以下步骤确定，首先开启激光器直至进入稳定工作状态，然后观察光网络单元的发光波长是否达到预设值，如果没有达到波长预设值，则调整稳态目标温度，使波长最终能落入所述波长预设值±50pm范围内，最后记录下此时的稳态目标温度值。优选的，激光器进入稳态工作过程中，采用快速的温度采样，采样一次温度的时间控制在us级别内；通过采样得到的温度值和控制激光器的目标温度值相比较，使用PID闭环控制温控方法使激光器温度快速达到所要求的目标温度。优选的，采样一次温度的时间控制在400us以内。优选的，设置温度偏移量初始值以激光器开启发光时的波长与稳定工作时的波长相同为依据。优选的，所述温度偏移量在1.5秒至2.5秒内减小为零。本专利技术还提供一种实现在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法的调试系统，包括MCU，计算机，DAC，TEC，ADC，温度传感器，激光器，光谱仪，温度传感器收集TEC温度由ADC转换为数字信号上报MCU，MCU处理后产生温度控制信号经DAC转换为模拟信号驱动TEC制热或制冷，光谱仪监测激光器发光的波长，计算机与MCU交互实现对调试过程的控制。本专利技术的有益效果在于，改进了PID补偿温度控制中目标温度的设置方法，以激光器启动后自身的温度差异和温度变化速度为依据，不断调整控制TEC加热或致冷的大小和速度。对温度进行的补偿使得激光器发出的光波波长更快接近目标波长，有效缩短激光器进入工作状态所需时间。附图说明图1是本专利技术调试系统连接关系框图；图2是激光器发光波长变化趋势图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术调试系统连接关系框图，激光器连接光谱仪的目的是在整个调试过程中严密监测发出光波的波长，为参数设置提供依据。MCU通过DAC控制TEC的电流和电压，从而控制TEC制冷或制热，为激光器工作在既定的波长提供合适的环境温度。TEC的温度经温度传感器测量和ADC转换采样上传MCU，进行一次温度采样的时间应当控制在微秒级别。操作员通过上位机即计算机与MCU交互，设定TEC目标温度等参数。具体操作方法包括以下步骤：首先根据发光的预设波长λd设定TEC的稳态目标温度Td，开启MCU及其PID控制环路。比较采样得到的TEC温度与稳态目标温度值，在PID作用下迅速接近并达到稳态目标温度。观察光谱仪上的波形，确定中心波长是否准确锁定预设波长λd。如果波长差超限，调整稳态目标温度Td，直至发光中心波长的误差缩小到±50pm以内。记录下调整后的目标温度，作为第二次测试的设定值。关闭激光器待其冷却至常温，再重新开启激光器。设置光谱仪工作于跟踪模式，记录下激光器从发光开始直到波长稳定达到目标波长的整个变化过程。如果在这个过程中波长变化的趋势是从小到大，那么激光器刚开始发光时的温度应该是低于其达到目标波长λd时的温度。针对这种情况，在启动激光器时考虑对温度进行补偿，在稳态目标温度Td的基础上增加一个温度偏移量ΔT，即实际设定值Tds＝Td+ΔT。因此，在激光器没有发光时，PID控制的TEC加热的温度比稳态目标温度Td更高一些。选择的值应该使得激光器开启发光时的波长与稳定工作时的波长相同。从开始发光到波长逐渐稳定的过程中，激光器由于发光工作会产生热量，TEC的温度应该相应降低，减小ΔT至零，使Tds最终趋向于Td。在实际操作中，Tds线性下降，下降时间在1.5秒到2.5秒之间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法，其特征在于：以MCU并通过DAC来控制TEC加热或致冷，在激光器温度没有稳定前设定动态目标温度进行温度补偿，使激光器开始发光30ms后，其发光波长误差在±100pm以内。

【技术特征摘要】
1.一种在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法，其特征在于：以MCU并通过DAC来控制TEC加热或致冷，在激光器温度没有稳定前设定动态目标温度进行温度补偿，使激光器开始发光30ms后，其发光波长误差在±100pm以内。2.如权利要求1所述在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法，其特征在于：所述的动态目标温度是在最终的稳态目标温度基础上添加一个随时间变化的温度偏移量。3.如权利要求2所述在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法，其特征在于：所述的稳态目标温度由以下步骤确定，首先开启激光器直至进入稳定工作状态，然后观察光网络单元的发光波长是否达到预设值，如果没有达到波长预设值，则调整稳态目标温度，使波长最终能落入所述波长预设值±50pm范围内，最后记录下此时的稳态目标温度值。4.如权利要3所述在光网络单元ONU突发光模式下快速锁定波长的方法，其特征在于：激光器进入稳态工作过程中，采用快速的温度采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：向泽松，姚东，
申请(专利权)人：成都优博创通信技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51