通信用的LD数字化驱动电源研制

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半导体激光器(LD,Laser Diode)的出现催生了光通信的诞生,波分复用(Wavelength-Division-Multiplexing,WDM)又再次促进了光通信的发展。WDM需要由多路LD联合组成通信光源,发出波长各异的载波光,在一根光纤中传输。因此,需要为其设计一套数字化驱动电源,包括恒值单元和监控系统。恒值单元确保各路LD波长和功率的稳定,直接影响到信息传输的准确率。监控系统统一管理各路恒值单元,合理分配各路光的波长和功率后完成高效调制,并可同步监测各路LD状态。本文首先根据LD的发光原理和功率-电流特性曲线,结合当今功率和波长的调制原理,确定了功率-电流和波长-温度的调制方法。针对恒值单元和监控系统需要实现的功能,展开了LD数字化驱动电源的研制。恒值单元根据负反馈控制原理,分别设计出功率和温度负反馈稳定电路,并针对温度-波长调制速度慢的缺点,引入了比例积分分离电路,有效加快了温度调制速率。另外,为恒值单元外扩D/A和A/D等数字I/O,用于与监控系统连接。监控系统由上位机作为监控平台,基于USB2.0与DSP和FPGA组成的双控制器通信,通过数字I/O灵活管理各路LD。此外,本系统设计有本地/远程两种工作模式。在仅需单路LD的工作环境下,为方便其独立工作,将恒值单元设计于箱体内,连接LD可直接工作。对需要多路LD联合工作的环境,可将多套箱体与监控系统连接,由上位机统一管理。最后,对所研制的LD数字化驱动电源进行了监控系统的功能性验证和恒值单元的稳定性分析实验。经实验验证,本系统具有高效调制多路LD功率和波长,同步采集数据,并实时监测等功能,所研究的功率及温度恒值控制具有良好的控制精度,在1h内功率稳定性达±0.015W,温度稳定性达±0.01℃,满足光通信对LD数字化驱动电源的需求。
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