本發(fā)明涉及一種棱鏡裝置、光路偏移補償方法和光模塊，屬于光模塊，尤其涉及一種具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置、光路偏移補償方法和光模塊。

背景技術：

1、隨著光通信技術的快速發(fā)展，數據傳輸的速率及容量需求不斷攀升。光模塊已廣泛應用于光通信領，現有技術中的光模塊在工作時，當發(fā)射端激光器工作時會產生熱量，光束在濾片和棱鏡中傳導，熱量積聚使得棱鏡在發(fā)生輕微位移以及角度偏差略微變化，從而對光路產生偏移。這種偏移會導致損耗、隔離度等參數受到極大影響，嚴重干擾信號的傳輸。故亟待開發(fā)一種具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置以解決上述技術問題。

技術實現思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題在于針對現有技術中存在的技術缺陷，提供一種具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置、光路偏移補償方法和光模塊，其能夠實時監(jiān)測溫度變化并自動調整棱鏡角度，改善輕微位移，以補償光路偏移，確保信號的穩(wěn)定傳輸。

2、本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：本發(fā)明公開了一種具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置，包括印刷電路板，所述印刷電路板上設置有第一板、第二板、熱敏電阻反饋電路單元、中央處理器、電源、分光棱鏡光信號反饋單元和pd光電探測器，所述第一板固接于所述印刷電路板，所述第一板上設置有一一對應布置的光源和透鏡，所述第二板與所述印刷電路板之間通過微電機系統(tǒng)連接，所述第二板上設置有棱鏡，所述棱鏡的入射端設置有與所述透鏡一一對應布置的濾鏡，所述棱鏡的出射端設置有分光棱鏡，光波經所述分光棱鏡一分為二，一部分光波傳輸到準直器，另一部分傳輸到pd光電探測器所述，所述微電機系統(tǒng)、熱敏電阻反饋電路單元、中央處理器、電源、分光棱鏡光信號反饋單元和pd光電探測器電連接。

3、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，所述微電機系統(tǒng)包括pcba，所述pcba上設置有控制組件和微型機械諧振轉軸裝置，所述控制組件包括傳感器模塊、電壓控制模、存儲模塊和傳動控制模塊，所述微型機械諧振轉軸裝置包括機械旋轉中軸，所述機械旋轉中軸通過電壓控制模實現旋轉調節(jié)，所述機械旋轉中軸上設置兩個鏡像對稱布置的x軸微型諧振軸和兩個鏡像對稱布置的y軸微型諧振軸，x軸微型諧振軸的中軸線和y軸微型諧振軸的中軸線相互垂直，所述pcba上還設置有用于x軸微型諧振軸和y軸微型諧振軸轉動軸向的圓弧狀限位片。

4、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，所述微電機系統(tǒng)通過控制轉軸旋轉及轉軸諧振動來帶動機械軸上方連接的鋸齒光柵在x/y/z三個方向上微變化，最終實現調節(jié)鋸齒光柵接收來自光傳輸波導結構的輸出光信號的入射角度，使接收到的入射光束信號與鋸齒光柵鋸齒狀斜槽面的角度不同，達到改變反射光信號的波長。

5、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，所述微電機系統(tǒng)通過電壓模塊電路調節(jié)電壓，不同的電壓形成不同的轉軸位移位置，以及不同幅度的諧振軸變化幅度，進而聯動控制所述鋸齒光柵在x、y、z方向的位移。

6、本發(fā)明還公開了一種使用棱鏡裝置實現光路偏移補償的方法，其特征在于，檢測電子元件發(fā)熱引起的溫度變化；通過光電探測器檢測由溫度變化導致的光路變化；將光電探測器的檢測結果反饋給中央處理器；中央處理器驅動熱敏電阻反饋電路分析溫度變化；根據分析結果，通過反饋信號驅動微電機控制單元控制棱鏡位移；移動棱鏡后，進行光路分析確認。

7、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，建立溫度與光路偏移角度的關系模型；建立溫度與透鏡形變量的關系模型；根據上述模型計算溫度補償函數；利用溫度補償函數確定棱鏡的位移量和角度調整量。

8、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，通過熱敏電阻實時感知棱鏡的溫度變化；利用熱敏電阻反饋單元的比較電路計算熱敏電阻值的變化；根據熱敏電阻值的變化計算溫度變化；將計算得到的溫度變化數據傳輸給中央處理器。

9、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，中央處理器比對原始波長和偏移后的光波波長數據；當波長偏移超過預設限制時，觸發(fā)熱敏電阻反饋電路單元工作；根據熱敏電阻反饋電路單元的輸出，計算微電機控制單元的控制參數。

10、在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方案中，中央處理器根據計算得到的參數自動計算出棱鏡的位移量；驅動微電機控制單元控制棱鏡運動；棱鏡移動完成后，再次驅動光電探測器實時探測光波信號；分析探測到的信號，計算光波波長；比對計算得到的波長是否在預設范圍內，若不在預設范圍內，則重復上述步驟直至波長滿足要求。

11、本發(fā)明還公開了一種光模塊，包具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置。

12、本發(fā)明產生的有益效果是：本發(fā)明提供了一種具有光路偏移補償功能的棱鏡裝置及其使用方法，具有以下顯著的技術效果：

13、首先，本發(fā)明有效解決了因激光器發(fā)熱導致的光路角度偏移問題，顯著提高了光路的穩(wěn)定性和可靠性。通過集成熱敏電阻反饋電路單元、中央處理器、分光棱鏡光信號反饋單元和pd光電探測器等關鍵組件，構建了一個完整的光路偏移檢測和補償系統(tǒng)。這種系統(tǒng)設計能夠實時監(jiān)測電子元件發(fā)熱引起的溫度變化，并及時檢測由此導致的光路變化，從而為后續(xù)的補償操作提供準確的數據支持。

14、其次，本發(fā)明的自動補償機制能夠實時響應溫度變化，無需人工干預，大大提高了系統(tǒng)的工作效率。采用了精密的微電機系統(tǒng)，包括pcba上設置的控制組件和微型機械諧振轉軸裝置。這種設計允許通過電壓控制模實現機械旋轉中軸的旋轉調節(jié)，并利用x軸和y軸的微型諧振軸進行精細調整。這種多維度的調節(jié)機制極大地提高了光路補償的精度和靈活性，能夠有效應對復雜的光路偏移情況，實現全自動化操作。

15、再者，本發(fā)明顯著降低了光路偏移對損耗、隔離度等參數的影響，保證了信號傳輸的質量。微電機系統(tǒng)通過控制轉軸旋轉及轉軸諧振動，能夠在x/y/z三個方向上實現鋸齒光柵的微調。這種設計巧妙地利用了鋸齒光柵的特性，通過改變入射光束與鋸齒狀斜槽面的角度，實現對反射光信號波長的精確調控。這一特性使得本發(fā)明在光信號處理和波長調節(jié)方面具有顯著優(yōu)勢，有效減少了光路偏移對系統(tǒng)性能的負面影響。

16、此外，本發(fā)明還建立了溫度與光路偏移角度、溫度與透鏡形變量的關系模型，并據此計算溫度補償函數。這種基于模型的補償方法大大提高了光路補償的準確性和可靠性，能夠更好地應對溫度變化帶來的復雜影響，進一步確保了光信號的穩(wěn)定性。

17、最后，本發(fā)明采用了閉環(huán)控制策略。在完成棱鏡位移調整后，系統(tǒng)會再次驅動光電探測器實時探測光波信號，并進行波長計算和比對。如果計算得到的波長不在預設范圍內，系統(tǒng)會重復補償步驟直至滿足要求。這種反復迭代的方法確保了光路補償的高精度和穩(wěn)定性，進一步提高了系統(tǒng)的可靠性。

18、綜上所述，本發(fā)明通過綜合運用先進的硬件設計和智能算法，實現了對光路偏移的高精度、實時、自動化補償。這不僅顯著提高了光學系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，還為高精度光學應用提供了強有力的技術支持。通過有效解決激光器發(fā)熱導致的光路角度偏移問題，實現自動實時補償，以及降低光路偏移對關鍵參數的影響，本發(fā)明在光通信、光學測量等領域具有廣闊的應用前景，可大幅提升相關系統(tǒng)的性能和效率。