專利名稱：一種多路激光器的波長控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通訊領(lǐng)域，尤其設(shè)計一種多if各激光器的波長控制方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)對傳輸帶寬的要求越來越大，相應(yīng)的產(chǎn)生了將多個波長光 信號合成一路信號(波分復(fù)用)在光纖中傳輸?shù)募夹g(shù)。在波分復(fù)用系統(tǒng)中，特
別是密集波分系統(tǒng)(例如各個波長間隔小于或等于50GHz的波分系統(tǒng))中，對 波分復(fù)用的每個光信號的波長有很高的精度和穩(wěn)定度要求。由于激光器輸出的 波長會隨著關(guān)心溫度的變化而產(chǎn)生變化，因此需要一個系統(tǒng)對各激光器的管芯 溫度進行鎖定和控制。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對激光器波長的控制和鎖定都是通過單個控制系統(tǒng)實現(xiàn)對 多個激光器管芯溫度的鎖定和控制來實現(xiàn)的。如圖1所示，為一個多路激光器 的波長控制系統(tǒng)光發(fā)射機產(chǎn)生光信號并通過合波器合成一路信號，該信號通 過一系列信號處理后獲得相關(guān)的波長信息，控制器經(jīng)過計算后得出各激光器(即 光發(fā)射機)的管芯溫度的控制量，并下發(fā)到相應(yīng)的激光器。在這個系統(tǒng)中通過 輪循的方法輪流控制各個獨立的激光器的管芯溫度，以最終實現(xiàn)對激光器波長 的控制和鎖定。
現(xiàn)在，在上述多路波分系統(tǒng)中， 一般使用集成的激光器陣列輸出合成的多 路光信號。激光器的這種陣列排布增加了各路激光器的管芯溫度之間存在的串 擾耦合，即某一路激光器波長的調(diào)整會帶來其他激光器波長不期望的變化。而 上述的多路激光器的波長控制系統(tǒng)沒有考慮到這種串擾耦合，即無法對激光器 之間的熱串擾進行解耦控制，使得波長控制的收斂時間變長。同時上述的波長 控制系統(tǒng)采用輪循方式進行激光器控制，當系統(tǒng)中存在多個激光器時，就會延 長單個激光器輪循的時間，因此也不適合在多激光器陣列中使用
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例提供一種多路激光器的波長控制方法和系統(tǒng)，可有效解決多 路激光器中的激光器之間的熱串擾問題。
為了解決上述技術(shù)問題， 一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種多路激光器
的波長控制方法，所述方法包括獲得各路激光器的實際輸出波長和目標輸出 波長的差值；根據(jù)所述差值通過解耦合計算獲得所述各路激光器的溫度控制器 的控制量，所述解耦合計算是指在計算每一路激光器的溫度控制器的控制量時， 計算其他各路激光器的控制量將對該路激光器造成的影響量，通過其他各路激 光器的控制量對其造成的影響量對控制量進行修正；根據(jù)所述修正的控制量對 所述各路溫度控制器進行控制以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度。
另一方面，本發(fā)明的實施例提供了一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)，所述 系統(tǒng)包括多路激光器，用于產(chǎn)生并輸出激光；差值模塊，用于計算所述多路 激光器輸出的光信號的實際輸出波長和目標輸出波長的差值；解耦合模塊，用 于根據(jù)所述差值模塊計算出的差值通過解耦合計算獲得所述各路激光器的溫度 控制器的控制量，所述解耦合計算是指在計算每一路激光器的溫度控制器的控 制量時，計算其他各路激光器的控制量將對該路激光器造成的影響量，通過其 他各路激光器的控制量對其造成的影響量對控制量進行修正；溫度控制模塊， 用于根據(jù)所述解耦合模塊獲得的修正后的控制量對所述各路溫度控制器進行控 制以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度。
在本發(fā)明具體實施例中，由于對各路激光器的溫度控制器進行控制時，考 慮到了該路管芯溫度的變化對其他各路的影響，并將該影響從對其他各路管芯 溫度的控制中去除，有效的解決了多路激光器中各路激光器之間的熱串擾問題， 縮短了多路激光器的波長調(diào)整時間，提高了系統(tǒng)的效率。


圖l是現(xiàn)有的一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)；
圖2是本發(fā)明中一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)的一個具體實施例的組成 示意圖3是圖2中所示的解耦合模塊的一個具體實施例的組成示意圖； 圖4是圖3中所示的初始量子模塊的一個具體實施例的組成示意圖； 圖5是圖3中所示的抵消量子模塊的一個具體實施例的組成示意圖；圖6是本發(fā)明中的一種多路激光器的波長控制方法的一個具體實施例的流 程示意圖7是本發(fā)明中的一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)的另一具體實施例的組 成示意圖8是本發(fā)明中的一種多路激光器的波長控制方法的另一具體實施例的流 程示意圖。
具體實施例方式
下面參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行描述。在所參照的附圖中，不同 的圖中相同的部件使用相同的附圖標號來表示。
參見圖2，為本發(fā)明中一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)的一個具體實施例的 組成示意圖。該系統(tǒng)包括多路激光器10、差值模塊12、解耦合模塊14以及溫 度控制模塊16。
其中，多路激光器IO用于產(chǎn)生需要的多路光信號，所述多路激光器可以是 包括激光器陣列，如圖中所示的多路激光器中共有n路激光器。
差值模塊12用于計算所述多路激光器10輸出的各路光信號的實際輸出波 長和目標輸出波長的差值。實際計算時可通過加入擾動分時來實現(xiàn)，具體為 將一個擾動分時加入到每路激光器的調(diào)制驅(qū)動和控制電路，該擾動分時為一個 預(yù)先設(shè)定固定值；這樣激光器輸出的光信號中也含有相應(yīng)的低頻擾動成分，將
化而產(chǎn)生的變化，將該變化后的擾動分時與原來預(yù)先加入的擾動分時相減即可 獲得波長的差值。
解耦合模塊14用于根據(jù)所述差值模塊計算出的差值通過解耦合計算獲得所 述各路激光器的溫度控制器的控制量，所述解耦合計算是指在計算每一路激光 器的溫度控制器的控制量時，計算其他各路激光器的控制量將對該路激光器造 成的影響量，通過其他各路激光器的控制量對其造成的影響量對控制量進行修 正。參見圖3，解耦合模塊14具體可包括初始量子模塊140用于根據(jù)所述差 值模塊12計算的各路激光器輸出波長的差值計算各路激光器的初始控制量；抵 消量子模塊142，用于根據(jù)所述初始量子模塊140獲得的各路激光器的初始控制 量計算各路激光器對其他路激光器的抵消控制量；控制量子模塊144，用于根據(jù)所述初始量子模塊140和抵消量子模塊142獲得的初始控制量和抵消控制量計 算各路激光器的修正后的控制量。
進一步的，如圖4所示，上述初始量子模塊140還可進一步包括積分子 模塊1400,用于對所述各路激光器的差值分別進行積分，獲得積分差值；放大 子模塊1402,用于對所述各路激光器的差值分別進行比例放大，獲得放大差值； 加和子模塊1404，用于對所述積分子模塊1400獲得的各路激光器的積分差值分 別與所述放大子模塊1402獲得的各路激光器的放大差值相加，獲得各路激光器 的初始控制量。
如圖5所示，上述抵消量子模塊142可進一步包括熱影響量子模塊1420, 用于獲得根據(jù)所述各路激光器的初始控制量對各路激光器的管芯溫度進行控制 后，對其他各路激光器的管芯溫度的熱影響量；轉(zhuǎn)換子模塊1422，用于根據(jù)所 述熱影響量子^t塊1420獲得的熱影響量，計算各路初始控制量對所述其他各路 激光器的抵消控制量。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種多路激光器的波長控制方法，其流程如圖6 所示，包括
步驟S601、獲得各路激光器的實際輸出波長和目標輸出波長的差值。這個 差值如上所示，可通過加入一個固定的擾動分時獲得。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知 道，本發(fā)明實施例僅用于舉例，在其它實施例中也可以通過其它方法計算波長 差值，本實施例不再詳述。
步驟S602、根據(jù)所述差值，通過解耦合計算獲得所述各路激光器的溫度控 制器的控制量。具體可為
a、 對所述各路激光器的差值分別進行積分，獲得積分差值。
b、 對所述各路激光器的差值分別進行比例放大，獲得放大差值。本步驟可 與步驟a同時進行。
c、 將通過步驟a和b獲得的各路激光器的積分差值分別和各路激光器的放 大差值相加，獲得各^^激光器的初始控制量。
d、 獲得根據(jù)所述各路激光器的初始控制量對各路激光器的管芯溫度進行控 制后對其他各路激光器的管芯溫度的熱影響量。
e、 根據(jù)所述熱影響量計算各路初始控制量對所述其他各路激光器的抵消控 制量。f、根據(jù)所述初始控制量和抵消控制量計算各路激光器的修正后的控制量。 具體可為將所述各路初始控制量分別與其他各路對本路的抵消控制量的總和相
加獲得各路激光器的控制量。
步驟S603、根據(jù)所述控制量對所述各路溫度控制器進行控制以設(shè)置所述各 路激光器的管芯溫度。
為了使多路激光器的各路實際輸出波長分別與各路激光器的目標輸出波長 的差值在預(yù)定范圍內(nèi)，上述步驟可以循環(huán)執(zhí)行直至獲得需要的激光器輸出波長。
下面參考圖7中所示的本發(fā)明中一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)的另一具 體實施例的為上述流程做進一步說明，該流程如圖8所示，包括
步驟S801 、將固定的擾動分時加入到每路激光器的調(diào)制驅(qū)動和控制電路中。
步驟S802、激光器陣列輸出帶有擾動成分的多路光信號經(jīng)過合波器、分光 器、數(shù)字濾波器、模擬濾波器、波長檢測后獲得加入的擾動分時的波長差值， 并將該擾動分時的差值以及波長值存儲起來。
步驟S803、分別對各路激光器的擾動分時的波長差值進行積分和放大，獲 得差值的積分值和差值的放大值。
步驟S804、將上一步驟中獲得各路的積分值分別與各路的差分值相加，獲 得相加值后，再將該相加值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的各路激光器的溫度控制器的初始控制 量。
步驟S805、進行解耦合計算獲得溫度控制器的實際控制量(即修正后的控 制量)。
具體為，假設(shè)激光器陣列中第l路的溫度初始控制量為W!，則初始控制量 Wt加熱第l路管芯溫度對第n路的熱影響量Y^為Yi.ffLn(n)(該公式由經(jīng)驗 數(shù)據(jù)推導(dǎo)出)，那么相應(yīng)的對其它路的熱影響量就可以表示是Y2_n=f2.n(n)、 Y3-n =f3.n(n)、 ...、 Yn.n =fn.n(n)。再將相應(yīng)的熱影響量轉(zhuǎn)化為控制量表示為C-K(f(n))。 相當于在控制第一路激光器時第n路激光器也間接的加入了控制量Q-n
通過軟件的減法器在進行溫度控制之前將這個間接的控制量抵消，可以將 這個抵消量表示為TVn --Kk(W!)加入到第n通道，所以在控制量Wl設(shè)置第1 路時分別加入對其它路的抵消控制量為T1_2=-K1.2(W1)、 TN3--Kw(Wi)、 ...、 TNn 《n(W,)。再同理計算第2路的溫度初始控制量\￥2對第1、 3、 4,……，n路的激光
器的溫度控制器的抵消量，以及其他3、 4........ n路的溫度初始控制量對其
他各路的激光器溫度控制的抵消量。
獲得各抵消量后，計算各路激光器的修正后的溫度控制量。則第1路的控 制量是W!+Tw+Tw十T^+.M+Tn.!,……，第n路的控制量是Wn+T，_n+T2.n+
T3-n+…+T(n-i)隱n。
步驟S806、將上述修正后的控制量經(jīng)過溫度控制器設(shè)置到管芯溫度，以控 制各路激光器輸出的波長值。本系統(tǒng)的所有通道的控制量是同時下發(fā)到各溫度 控制器的。
上述過程為一閉環(huán)控制過程，步驟S803中的積分和放大處理有利于穩(wěn)定本
閉環(huán)控制系統(tǒng)。
在本發(fā)明具體實施例中，由于對各路激光器的溫度控制器進行控制時，考 慮到了該路管芯溫度的變化對其他各路的影響，并將該影響從對其他各路管芯 溫度的控制中去除，有效的解決了多路激光器中各路激光器之間的熱串擾問題， 縮短了多路激光器的波長調(diào)整時間，提高了系統(tǒng)的效率。同時，本系統(tǒng)中增加 了比例積分控制環(huán)節(jié)，穩(wěn)定了閉環(huán)控制系統(tǒng)。另一方面，上述過程中的涉及到 計算的步驟均可以采用軟件來實現(xiàn)，可以減少光電器件集成度的上限。
以上所揭露的僅為本發(fā)明實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利 范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1、一種多路激光器的波長控制方法，所述方法包括獲得各路激光器的實際輸出波長和目標輸出波長的差值；根據(jù)所述差值通過解耦合計算獲得所述各路激光器的溫度控制器的控制量，所述解耦合計算是指在計算每一路激光器的溫度控制器的控制量時，計算其他各路激光器的控制量將對該路激光器造成的影響量，通過其他各路激光器的控制量對其造成的影響量對控制量進行修正；根據(jù)修正后的控制量對各路溫度控制器進行控制，以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述差值通過解耦合 計算獲得所述各路激光器的溫度控制器的控制量步驟具體為根據(jù)各路激光器的所述差值計算各路激光器的初始控制量；根據(jù)所述初始控制量計算各路激光器對其他路激光器的抵消控制量；根據(jù)所述初始控制量和抵消控制量計算各路激光器的修正后的控制量。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各路激光器的所述差 值計算各路激光器的初始控制量步驟具體為對所述各路激光器的差值分別進行積分，獲得積分差值； 對所述各路激光器的差值分別進行比例放大，獲得放大差值； 分別將各路激光器的積分差值和放大差值相加，獲得各路激光器的初始控 制量。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始控制量計算 各路激光器對其他路激光器的抵消控制量步驟具體為獲得根據(jù)所述各路激光器的初始控制量對各路激光器的管芯溫度進行控制 后對其他各路激光器的管芯溫度的熱影響量；根據(jù)所述熱影響量，計算各路初始控制量對所述其他各路激光器的抵消控 制量。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述初始控制量和抵 消控制量計算各路激光器的修正后的控制量步驟具體為將所述各路初始控制量分別與其他各路對本路的抵消控制量的總和相加獲 得各路激光器的修正后的控制量。
6、 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在步驟根據(jù)所述 控制量對所述各路溫度控制器進行控制，以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度之 后還循環(huán)執(zhí)行所述波長控制方法，直到實際輸出波長與目標輸出波長的差值在 預(yù)定范圍內(nèi)。
7、 一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 多路激光器，用于產(chǎn)生并輸出激光；差值模塊，用于計算所述多路激光器輸出的光信號的實際輸出波長和目標 輸出波長的差值；解耦合模塊，用于根據(jù)所述差值模塊計算出的差值通過解耦合計算獲得所 述各路激光器的溫度控制器的控制量，所述解耦合計算是指在計算每一路激光 器的溫度控制器的控制量時，計算其他各路激光器的控制量將對該路激光器造 成的影響量，通過其他各路激光器的控制量對其造成的影響量對控制量進行修 正；溫度控制模塊，用于根據(jù)所述解耦合模塊獲得的修正后的控制量，對所述 各路溫度控制器進行控制以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述解耦合模塊包括 初始量子模塊，用于根據(jù)所述差值模塊計算的各路激光器輸出波長的差值計算各路激光器的初始控制量；抵消量子模塊，用于根據(jù)所述初始量子模塊獲得的各路激光器的初始控制 量計算各路激光器對其他路激光器的抵消控制量；控制量子模塊，用于根據(jù)所述初始量子模塊和抵消量子模塊獲得的初始控 制量和抵消控制量計算各路激光器的修正后的控制量。
9、如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述初始量子模塊包括 積分子模塊，用于對所述各路激光器的差值分別進行積分，獲得積分差值； 放大子模塊，用于對所述各路激光器的差值分別進行比例放大，獲得放大 差值；加和子模塊，用于對所述積分子模塊獲得各路激光器的積分差值分別與所 述放大子模塊獲得的各路激光器的放大差值相加，獲得各路激光器的初始控制 量。
10、如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抵消量子模塊包括 熱影響量子模塊，用于獲得根據(jù)所述各路激光器的初始控制量對各路激光器的管芯溫度進行控制后，對其他各路激光器的管芯溫度的熱影響量；轉(zhuǎn)換子模塊，用于根據(jù)所述熱影響量子模塊獲得的熱影響量，計算各路初始控制量對所述其他各路激光器的抵消控制量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多路激光器的波長控制方法，所述方法包括獲得各路激光器的實際輸出波長和目標輸出波長的差值；根據(jù)所述差值通過解耦合計算獲得所述各路激光器的溫度控制器的控制量；根據(jù)所述控制量對所述各路溫度控制器進行控制以設(shè)置所述各路激光器的管芯溫度。本發(fā)明還公開了一種多路激光器的波長控制系統(tǒng)。在本發(fā)明具體實施例中，由于對各路激光器的溫度控制器進行控制時，考慮到了該路管芯溫度的變化對其他各路的影響，并將該影響從對其他各路管芯溫度的控制中去除，有效的解決了多路激光器中各路激光器之間的熱串擾問題，縮短了多路激光器的波長調(diào)整時間，提高了系統(tǒng)的效率。
文檔編號H01S5/00GK101471539SQ20071003305
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者丁琪超, 張紅蘋, 陳海慶 申請人:華為技術(shù)有限公司