專利名稱：一種無致冷半導體激光器波長隨溫度漂移的自動補償電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新的基于熱敏電阻的自動補償用于光通信的無致冷(Uncooled) 半導體激光器波長隨溫度漂移的電路，本發(fā)明能自動補償激光器波長的溫度漂移，且非常 簡單實用，不需要外加控制電路來調節(jié)波長，也不需要測定激光器的溫度，可大大降低光發(fā) 射機的體積和成本。
背景技術：
稀疏波分復用(CffDM, Coarse Wavelength Division Multiplexing)是一種更 經濟和更實用的光通信網絡的解決方案，近年來受到很大的關注，CWDM技術的主要優(yōu)勢之 一是它采用Uncooled半導體激光器作光發(fā)射機，Uncooled半導體激光器由于不需要熱電 致冷器(TEC)致冷，因此其體積可以較小，功耗和系統(tǒng)的復雜性也大大降低。但是，半導體 激光器的波長是隨溫度變化的，其值約為0. lnm/°C，如果要求Uncooled激光器在_20°C 60°C的溫度范圍內輸出波長都有效的話，由于單信道波 長的變化范圍可達近8nm，CffDM的 信道間隔就要在20nm以上，可用的信道數就很少，總傳輸速率就不高。因此需要一種簡單 有效的解決波長隨溫度漂移的補償方法，以解決信道間隔過大和總可用信道數很少的問 題。近年來，已有國外的研究機構研究了這一問題，其所采用的方法可以保證Uncooled激 光器在 20°C 70°C范圍內波長基本不變[“Uncooled DBR Laser Directly Modulated at 3. 125Gb/s as Athermal Transmitter for Low-Cost WDM Systems，，，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 17，NO. 10，OCTOBER 2005]，但這種方法需要外加相應的控制電 路系統(tǒng)來實現波長控制，而且需要測量溫度，仍然較復雜，制作成本也相對較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提出一種無致冷半導體激光器波長隨溫度漂移的 自動補償電路，本發(fā)明利用熱敏電阻的溫度特性自動補償激光器波長的隨溫度漂移，使激 光器波長在20°C 70°C溫度范圍內變化都很小，不需要外加控制電路系統(tǒng)來調節(jié)波長，也 不需要測定激光器的溫度。該方法同樣也可以用于含有TEC的激光器模塊。本發(fā)明所采用的技術方案是本電路包括無致冷半導體激光器和熱敏電阻，用熱 敏電阻與無致冷半導體激光器的調諧段相連接，再通過恒壓源或恒流源驅動該電路。本發(fā)明采用一種簡單有效的方法自動補償Uncooled半導體激光器波長隨溫度漂 移，與其他針對該問題的技術相比，本發(fā)明不需要外加控制電路系統(tǒng)來調節(jié)波長，也不需要 測定激光器的溫度，大大降低了 Uncooled光發(fā)射機模塊的復雜性和成本，滿足了 CWDM實現 更經濟和更實用光網絡的要求，同時增加了 CWDM網絡的可用的信道數和總傳輸速率。


圖1是采用恒壓源的實施例的電路原理圖。圖2是采用恒流源的實施例的電路原理圖。
圖中，L 激光器；R 熱敏電阻；U 恒壓源；I 恒流源。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。 如圖1、圖2所示，無致冷半導體激光器波長隨溫度漂移的自動補償電路包括無致 冷半導體激光器L和熱敏電阻R，熱敏電阻R與無致冷激光器L的調諧段相連接，再通過恒 壓源U或恒流源I驅動該電路。 在優(yōu)選的實施方式中，若通過恒壓源U驅動電路，則熱敏電阻R采用負溫度系數。在優(yōu)選的實施方式中，若通過恒流源I驅動電路，則熱敏電阻R采用正溫度系數。在優(yōu)選的實施方式中，若通過恒壓源U驅動電路，則無致冷激光器L和熱敏電阻R串聯。在優(yōu)選的實施方式中，若通過恒流源I驅動電路，則無致冷激光器L和熱敏電阻R并聯。本發(fā)明是把熱敏電阻與激光器調諧段串聯或并聯起來構成簡單電路，采用恒壓或 恒流源驅動該電路，利用熱敏電阻的溫度特性自動補償激光器波長的隨溫度漂移。這里就 以恒壓源驅動熱敏電阻與激光器調諧段串聯構成的電路為例來明它的工作原理。這時所用 的熱敏電阻為半導體材料做成的負溫度系數熱敏電阻，當環(huán)境溫度升高時，單純考慮熱效 應對激光器的影響時，激射波長會變大，不過這時由于熱敏電阻的阻值會有比較明顯的下 降，串聯電路的電流增大，即通過激光器調諧段的電流增大，電流增大又會把波長向短波長 方向調諧，抵消了溫度變化對波長的影響。同樣的道理，當溫度下降時，該串聯電路仍然抵 消了溫度變化對波長的影響。通過計算和實驗可以確定保證激光器波長不隨溫度變化的熱 敏電阻最佳的性能參數和恒壓源電壓，然后根據實驗的結果選擇相應參數的熱敏感電阻， 與激光器調諧段構成串聯電路，即可以使激光器在實用中輸出波長在20°C 70°C溫度范 圍內變化都很小，滿足WDM(波分復用)系統(tǒng)對信道波長穩(wěn)定性要求，增加了可用信道數。實施例下面就舉一個具體的恒壓源驅動串聯電路實例熱敏電阻器的阻值R與溫度的關系可以表示為R = R^gexp (Bg (1/(T+273)-1/293)) +Rc上式中，T是攝氏溫度，Rtl是溫度為20°C時的熱敏電阻阻值。B是負溫度系數(NTC) 熱敏電阻的材料常數，又叫熱敏指數，B值范圍一股在2000K 6000K之間。Re表示根據實 際需要可串接的一個定值電阻。通過實驗和計算可以確定I^B和Rc，以滿足溫度補償的要 求。首先要確定不同溫度下能夠補償波長溫度漂移對應的R值，相關數據如下表 有了不同溫度下的R值，就可以擬和函數R，并得到R表達式中各參數禮、B、Rc的 最佳值，然后去選擇相應參數的熱敏電阻器，本例中R0 = 17. 67 ΩB = 5119ΚRc= 1.583 Ω也可以采用圖2中的正溫度系數熱敏電阻與激光器調諧段構成并聯電路，然后用 恒流源驅動該電路，最終達到的效果是一樣的。本發(fā)明同樣也可以用于含有TEC的激光器模塊。
權利要求
一種無致冷半導體激光器波長隨溫度漂移的自動補償電路，其特征在于本電路包括無致冷半導體激光器和熱敏電阻，熱敏電阻與無致冷半導體激光器的調諧段相連接，再通過恒壓源或恒流源驅動該電路。
2.根據權利要求1所述的自動補償電路，其特征在于通過恒壓源驅動電路時，采用負 溫度系數熱敏電阻。
3.根據權利要求1所述的自動補償電路，其特征在于通過恒流源驅動電路時，采用正 溫度系數熱敏電阻。
4.根據權利要求1所述的自動補償電路，其特征在于通過恒壓源驅動電路時，無致冷 激光器和熱敏電阻串聯。
5.根據權利要求1所述的自動補償電路，其特征在于通過恒流源驅動電路時，無致冷 激光器和熱敏電阻并聯。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無致冷(Uncooled)半導體激光器波長隨溫度漂移的自動補償電路，本電路包括無致冷半導體激光器和熱敏電阻，熱敏電阻與無致冷半導體激光器的調諧段相連接，再通過恒壓源或恒流源驅動該電路。本發(fā)明采用一種簡單有效的方法自動補償用于光通信的Uncooled半導體激光器波長隨溫度漂移，與其他針對該問題的技術相比，本發(fā)明不需要外加控制電路系統(tǒng)來調節(jié)波長，也不需要測定激光器的溫度，大大降低了Uncooled光發(fā)射機模塊的復雜性和成本，滿足了CWDM實現更經濟和更實用光網絡的要求，同時增加了CWDM網絡的可用的信道數和總傳輸速率。
文檔編號H01S5/068GK101867151SQ201010219688
公開日2010年10月20日 申請日期2010年7月8日 優(yōu)先權日2010年7月8日
發(fā)明者余永林, 王皓 申請人:華中科技大學