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《半导体激光器的自动功率控制_APC_功能模块.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、半导体激光器的自动功率控制!∀功能模块魏继明马晓春摘要#半导体激光器的自动功率控制∃∀是光纤通信系统实用化过。,程中提出来的重要课题之一为了保证激光器工作的安全可靠∃模块除、,了稳定%&的预偏笠以外还采用了粉位限流和反向电压过冲等保护措施并。设置了激光器信号终断和寿命告警等监浏点及偷出端子∋(。一)∗访+,一∃∗−(,∗.)∃/∋−+(01−2.3∗迁∋.+4∗,∀5+60+∗−7∋+(∗,%28+,89+:;060−<一32=02∗+>∋−?8≅Α+≅#∋(∗一)∗Β+,一+∗−(,∗.)∃∀∗8++∗−∋+(∗,4607.28+,8:
2、Χ2−06)∗,(2−(8∋ΔΕ++(4∗,),2+(0+2.∋(0.0(Φ∗4∗)(0∃2.Γ40Δ+,+266∋−0+2(0∗−8Φ8(+68/∗,824+(Φ2−7,+.02Δ0.0(Φ∗4.28+,8一(>+∃6∗7∋.++6).∗了Χ(>+),∗(++(0Η+6+28∋,+8,8∋+>28+2−一+∋,,+−一−2−,+Η+−−+,+Η+,8+Η∗Ι.6)0<(.060(0<7)(0<(>.Γ(2<+4,∗6∗Η+,8>∗∗(Δ+807+8(40+8(2Δ.+%&),+Δ028≅>+,+2,+2.8∗(>+(+8()∗0−(82−7∗∋()∋((+,6
3、0−2.84∗,72(2420.∋,+2−72<0−<22,Γ.6Χ0<−2.8∗4.28+,80几(>+6∗7∋.+脚口·&言衫吟卜/武!叭次嚷磷目前半导体激光器尤其是单模半导体激光器是用于高速率光纤传输系统的有吸引力的光介作一一00。,∃!、、之卜源然而遗憾的是∀#的阑值随温度一11一。且和寿命而变化不同的器件表现出较大的,、,,差异从图∃图%可以看出随着温度的升高,,∃!、,&∋、外微分量子效率降低增大符合“口,%口才口才夕介“()。。了2“.∗+,−,.关系式、图3激光器的&户刀随温度的变化趋势,,、典型的激光器温度特性曲线表明&随温∃4,(Ν。测Μ∃
4、放大后送至比姚器Μ∃的反相输入端,哆梦ϑΚ(另一方面,唁严输入信号和从直流稳压电源中取出的直流参考电压通过Μ∃#比较放大后送至Μ∃Ν。。。的同相输入端Μ∃和?Ο组成在直流恒流源向,全%&提供自Μ?,调动调整的偏流节直流参考电压可。以实现人工调节偏流引入输入信号码流作为参考以防止控制电路在无信号码流或”,长连,’Κ码流时偏流自动上升而造成误Μ。码%&∃功能模块可以保证在输入信号码>Γ浦“,%&工作在激射区,Λ流为:,码时输出的光“,“,脉冲表示:,码当输入为Κ,码时%&激光器Μ”随温度变化的曲线工作在荧光区,“Π输出光信号Κ,码无输入,,度升高而明显增大%&一外量
5、子效率也明显降,信号时调节直流参考电压可以得到合适的偏。,低%&的闽值漂移给使用带来了很大不。?#、,置工作点Μ通常选在Μ附近当有输入信号。便时,ΜΘ,%&∃才能背向才能检出光信号,若采用固定偏流则势必引起输出光脉冲,ΧΡϑΧ,起控制作用模块在℃的温度范围以内。,。峰值功率的浮动而且阂值漂移破坏了已设功率输出不稳定可达到△Σ三ΧΤ、,计好的工作点从而引起有害的光电延迟张。&高速工作时,弛振荡等现象在%这些现象、。三控制环路的分析的危害是不可忽视的为了克服这些弊病必须。对功率进行控制Ν,可以做出包括%&在内的闭环控根据图,。、制系统的结构图如图ϑ所示二%&的自动功
6、率控制从光源的讨论可知,激光器的输出光功率。,与环境温度和老化效应有关为了稳定光功率设计了通过反馈来自动调整预偏置电流的所谓。图自动功率控制Ν是%&自动功率控制功能模。块的完整电路简称%&∃∀其平面无源网图ϑ%&∃控制系统的简化结构图我们可以写出各个控制环节的静态特性方。,即得程消去中间变量闭环系统的静态特性。方程习,,对控制对象%&忽略自发辐射则输出一门#Υ的平均光功率为ς17:Ω一,,、二∀令,。、7声鲁鲁:1图Ν%&∃模块ΞΩ一Μ,、则):∀络和最后完成的结构形式见本期第Ν页图ϑ#,Π式中为外微分量子效率、。Δ∀!∀从电路可见它的基本工
7、作>#为光子能量Π。ΜΘ检+。Π情况从%&背向输出的光功率经为电子电荷绝对值1为占空比Π,出,若用固定偏流系统输出光功率Ξ7为符号率Π由。式得[固Ξ、#、。一:Κ∀Μ为%&阂值电流会对于ΜΘ检测环节可以写成若用自动控制偏置,则由式∴∀得Ξ;5Ω∀Γ玻一77一Μ曰一7刀人,。[控一Ξ一:]⊥5::∀其中5为ΜΘ灵敏度#对于电流放大环节可以写成比较:Κ∀和::∀,若用控制偏置,。,·:ΨΞ一Α:Ν∀%&输出功率不稳定性减少为固定偏流的/,Μ,其中Α为放大器的综合等效反馈电阻为放,。,·,。Μ下仄灭弓倍即[控Ξ了子入:瓦[固:Ω∀大器反相端注入的光电
8、流Ψ为放大
