一种可调谐激光器关键参数的检测电路的制作方法

本技术涉及激光器，特别是涉及一种可调谐激光器关键参数的检测电路。背景技术：：：1、伴随着现代光通信网络对激光器的要求，可调谐激光器(integratable tunablelaser assembly，简写为：itla)在通道数、功率、线宽及相对强度噪声(relativeintensity noise，简写为：rin)上的优势注定了其在未来光通信网络的应用越来越广泛。itla的主要作用是为激光器提供稳定可调谐的波长，其中频率及相位是itla的重要指标。2、频率与相位的影响因素主要分为：(1)长周期的频率抖动，反映为激光器受各种电信号、热信号影响导致的慢速的频率漂移与抖动；(2)短周期的相位抖动，反映为激光器本征相位噪声；(3)幅度抖动，反映为激光器rin噪声。故而，对itla的功率、温度、波长等参数的闭环控制是我们开发itla产品中需要重点研究的对象。3、可调谐激光器itla由于其频率和相位容易受电信号、热信号的影响引发故障，所以对其激光器的功率、温度以及波长等关键参数的闭环控制是必不可少的。4、首先，基于采用硅光和三五族等材料设计的itla芯片所采用的驱动电压差异很大，对电路的spec(规范)要求很宽，要求我们在电路设计中考虑兼容不同的电压，对小型化和功耗有很大要求。参考图1所示，itla中有很多电流源的设计，按主要功能划分为：增益控制类，包括半导体光放大器(semi-conductor optical amplifier，简写为：soa)、gain(增益器)；相位控制类，包括phase(相位控制反馈装置)、前光栅(front grating)、后光栅(back grating)。不同的电流源有着电压差异(0～12v)，电流差异(0～300ma)，设计一种通用小型化的恒流源电路及功率检测电路是本领域一直在寻找的方向。其实，我们虽然可以借助很多集成电路(integrated circuit，简写为：ic)或者临时数字-模拟转换器(interimdigital-analog converter，简写为：idac)去实现恒流的功率控制，但诸如nano itla这种微型化的结构受限于其尺寸太小无法将过多的ic芯片塞入到狭小的空间。综上，受以上因素影响，现有的功率探测方法和电路均无法满足itla应用中的小型化、差异化需求。5、其次，激光器在工作过程中，波长容易受诸多因素影响：激光器对于温度是极其敏感的，普遍具备温度监控功能。温度变化会引发温漂效应，对温度控制电路的稳定性产生负面影响，进而直接影响激光器低频分段的相位噪声以及线宽。所以，设计优秀可靠的温度采样电路是激光器一直以来研究的热点。传统的热敏电阻分压检测，容易造成误差影响，检测精度不够满足itla的温度监控需求。6、最后，激光器若在工作中发生了波长漂移，需要实时对波长进行检测以便通过调频锁频加以纠正。传统实现的闭环控制，通过给电流源引入小信号低频率的正弦波或方波，再通过交流放大电路将激光器的输出端部分光信号进行放大探测，后端采样电路及控制电路实现同频或倍频电信号的检测，通过控制锁波光路将同频或倍频信号调节至最小来实现锁频的闭环控制，这种方法实现复杂，需要信号发生器，多级交流放大电路，高阶模拟带通滤波器以及同频信号探测器，且相关的电路元件很难放入到超小型封装例的激光器中。7、鉴于以上情况，如何克服现有技术所存在的缺陷，解决上述技术问题，是本技术领域：：待解决的难题。技术实现思路1、针对现有技术的缺陷或改进需求。本实用新型提出一种可调谐激光器关键参数的检测电路，通过小型化的v-i转换电路，也即fm恒功率控制电路，可以实现itla中各通道中电流的线性调节，同时监控实时功率，得到恒定的功率控制和监控，从而保证了itla中电信号的稳定性；其次通过电阻式温度检测器(resistance temperature detector，简写为：rtc)三线式采样电路，也即三线式rtd电路，实现高精度的温度测量；最后，提供了自动偏置控制电路的采样电路，也即mpd探测电路，基于该电路可以采用扰动探测法来实现调频锁频。2、本实用新型采用如下技术方案：3、本实用新型提供了一种可调谐激光器关键参数的检测电路，包括itla电流源电路、三线式rtd电路以及mpd探测电路；其中，所述itla电流源电路包括若干个fm恒功率控制电路，每个所述fm恒功率控制电路通过柔板与itla内部的一个功能模块相连，以提供恒流源；所述三线式rtd电路通过柔板连接到itla芯片，且所述三线式rtd电路的rtd电阻设置在itla芯片上，以实现对itla芯片的实时温度监控；所述mpd探测电路设置有至少两个，其中一个mpd探测电路设置在itla末端，实现光源的输出光功率监测，另一个mpd探测电路设置在itla的两个功能模块之间，作为采样电路检测信号的谐波分量来实现对信号的波形锁定。4、在一个具体实施方式中，所述itla内部的功能模块包括增益控制类的soa模块和gain模块，以及相位控制类的phase模块、front grating模块和back grating模块；其中，各个模块沿soa模块、front grating模块、gain模块、phase模块以及back grating模块的顺序设置。5、在一个具体实施方式中，所述mpd探测电路包括第一mpd探测电路以及第二mpd探测电路，其中，所述第一mpd探测电路设置在所述back grating模块后方，所述第二mpd探测电路设置在所述phase模块和所述back grating模块之间。6、在一个具体实施方式中，所述fm恒功率控制电路包括第一运算放大器u2a以及第二运算放大器u2b，所述第一运算放大器u2a的第一输入端连接有电阻r1，所述第一运算放大器u2a的第二输入端连接有电阻r3，所述第一运算放大器u2a的输出端连接有电阻riim后与所述第二运算放大器u2b的第一输入端相连；所述第一运算放大器u2a的第二输入端与所述第一运算放大器u2a的输出端之间连接有电容c1，所述第一运算放大器u2a的第二输入端与所述电阻riim之间连接有电阻r4；所述第一运算放大器u2a的第一输入端与所述第二运算放大器u2b的第一输入端之间连接有电阻r2；所述第二运算放大器u2b的输出端连接有电阻r5以及电阻r6。7、在一个具体实施方式中，所述fm恒功率控制电路的整体功耗为50mw。8、在一个具体实施方式中，所述三线式rtd电路包括adc以及并联在所述adc上的第一导线电阻rlead1、第二导线电阻rlead2、第三导线电阻rlead3；所述第一导线电阻rlead1所在的导线上连接有第一电流源idac1，所述第二导线电阻rlead2所在的导线上连接有第二电流源idac2，所述第三导线电阻rlead3所在的导线与所述adc的接地线之间连接有基准电阻rref。9、在一个具体实施方式中，所述基准电阻rref的精度小于0.1％。10、在一个具体实施方式中，所述三线式rtd电路实测精度达到0.01℃。11、在一个具体实施方式中，所述mpd探测电路包括第三运算放大器u4a以及第四运算放大器u4b，所述第三运算放大器u4a的第一输入端连接mpd_sig端，所述第三运算放大器u4a的第二输入端连接mpd_ref端，所述第三运算放大器u4a的输出端连接mpd_dc_adc端；所述第三运算放大器u4a的第一输入端以及所述第三运算放大器u4a的输出端之间并联有电容c13以及导线电阻r17；所述第四运算放大器u4b的第一输入端连接所述第三运算放大器u4a的输出端，所述第四运算放大器u4b的第二输入端连接mpd_ref端，所述第四运算放大器u4b的输出端连接导线电阻r24后连接mpd_ac_adc端；所述第四运算放大器u4b的第一输入端以及所述第四运算放大器u4b的输出端之间并联有电容c18以及导线电阻r22。12、在一个具体实施方式中，所述mpd探测电路中的信号包括dc信号以及ac信号，所述dc信号的二阶rc滤波器截止频率为61khz，88khz；所述ac信号的一阶rc滤波器截止频率为27khz。13、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：提供一种可调谐激光器关键参数的检测电路，通过运放(运算放大器简称为运放)搭建了高精度的电流源，不仅满足不同通道的电流要求，并且能够满足光芯片不同的供电需求，通过实时的功率检测与反馈调节，保证了itla频率与相位受电信号的影响降到最小。另外，使用三线式rtd检测激光器的tec背板温度，实测精度可以达到0.01℃，相较传统的热敏电阻分压检测，进一步校准了tec控温的反馈环路数据的精度。最后，还通过简单的采样电路实现了扰动检测，有效检测波长所处的位置并加以调整，相较传统的平均光功率闭环控制方法，锁定精度有大幅度提升。当前第1页12当前第1页12