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专利号: 2014106035729
申请人: 华为技术有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种光发射机,其特征在于,包括:

横向由下至上层层连接的激光发射器TO底座,热电制冷器TEC和热沉;

设置于所述热沉上方的第二监控光电二极管MPD,10G直接调制激光器DML,准直透镜和窄带光滤波器,其中,所述第二MPD和所述准直透镜位于所述10GDML两侧,所述窄带光滤波器位于所述准直透镜的另一侧,且面向所述准直透镜的一侧以预设倾角与所述热沉相连;

设置于所述窄带光滤波器上方的第一监控电二极管MPD;

与设置于所述TO底座一侧的TO管脚相连的锁波监测电路,与所述锁波监测电路相连的锁波控制电路;

其中,所述10GDML发出的前向发射光经所述准直透镜输入所述窄带光滤波器,发出的后向发射光输入所述第二MPD;所述窄带光滤波器将所述前向发射光分为前向透射光和后向反射光,并将所述后向反射光以预设仰角发射至所述第二MPD,将所述前向透射光部分反射至与所述窄带光滤波器相连的所述第一MPD中;

所述第一MPD接收并监测所述前向透射光的第一光功率,所述第二MPD接收并监测所述后向发射光和所述后向反射光互补后的第二光功率;

通过所述TO管脚接收所述第一光功率和所述第二光功率的锁波监测电路,将监测到的所述第一光功率和第二光功率的变化量,以及锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节TEC温度进行波长对准,其中,所述锁波因子K0为所述第一光功率和第二光功率的比值或差值。

2.根据权利要求1所述的光发射机,其特征在于,所述将监测到的所述第一光功率和第二光功率的变化量,以及锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路的锁波监测电路包括:当所述第一光功率和第二光功率的变化量,以及所述锁波因子K0的变化量超过相应阈值时,比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小,若所述第一光功率小于所述上一次监测到的第一光功率,且所述第二光功率大于所述上一次监测到的第二光功率,得到第一比较结果,并将所述第一比较结果发送至所述锁波控制电路;否则得到第二比较结果,将所述第二比较结果发送至所述锁波控制电路;

其中,所述第一比较结果为所述10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向长波漂移;所述第二比较结果为所述10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向短波漂移。

3.根据权利要求2所述的光发射机,其特征在于,所述依据比较结果通过所述TO管脚调节TEC温度进行波长对准的锁波控制电路包括:当接收到所述第一比较结果,通过所述TO管脚发送降低热电制冷器TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0;当接收到所述第二比较结果,通过所述TO管脚发送升高TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0。

4.一种波长对准方法,其特征在于,应用于权利要求1~3中任意一项所述光发射机,该方法包括:锁波监测电路通过TO管脚接收第一MPD监测前向透射光的第一光功率和第二MPD监测后向发射光和后向反射光互补后的第二光功率,将所述第一光功率和第二光功率的比值或差值作为锁波因子K0;

所述锁波监测电路监测所述第一光功率和第二光功率的变化量,以及所述锁波因子K0的变化量是否超过相应阈值;

当所述第一光功率和第二光功率的变化量,以及所述锁波因子K0的变化量超过相应阈值时,比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节热电制冷器TEC温度进行波长对准。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述锁波监测电路通过TO管脚接收第一MPD监测前向透射光的第一光功率和第二MPD监测第二光功率后向发射光和后向反射光互补后的第二光功率之前,还包括:所述锁波监测电路读取标准工作点的TEC温度,第一MPD的第一标准光功率M1,以及第二MPD的第二标准光功率M2,在预设波长有效区以t*M1+M2计算平均光功率Pa,将所述Pa作为自动光功率控制环路的输入,其中,所述自动功率控制环路的输入端与所述第一MPD或所述第二MPD相连,t为预设比例系数。

6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节热电制冷器TEC温度,包括:比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小;

若所述第一光功率小于所述上一次监测到的第一光功率,且所述第二光功率大于所述上一次监测到的第二光功率,得到第一比较结果,所述第一比较结果为10G直接调制激光器DML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向长波漂移;

将得到的所述第一比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送降低热电制冷器TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,所述锁波因子K0为当前的所述第一光功率和第二光功率的比值或差值;

否则,得到第二比较结果,所述第二比较结果为所述10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向短波漂移;

将得到的所述第二比较结果发送至锁波控制电路,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送升高TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,所述锁波因子K0为当前的所述第一光功率和第二光功率的比值或差值。

7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节热电制冷器TEC温度,包括:比较所述第一光功率与上一次监测到的第一光功率的大小,比较所述第二光功率与上一次监测到的第二光功率的大小;

若所述第一光功率小于所述上一次监测到的第一光功率,且所述第二光功率大于所述上一次监测到的第二光功率,得到第一比较结果,所述第一比较结果为10G直接调制激光器DML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向长波漂移;

将得到的所述第一比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送降低热电制冷器TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,所述锁波因子K0为当前的所述第一光功率和第二光功率的比值或差值;

否则,得到第二比较结果,所述第二比较结果为所述10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长向短波漂移;

将得到的所述第二比较结果发送至锁波控制电路,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送升高TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,所述锁波因子K0为当前的所述第一光功率和第二光功率的比值或差值。

8.一种光发射机,其特征在于,包括:

横向由下至上层层连接的激光发射器TO底座,热电制冷器TEC和热沉;

设置于所述热沉上方的第一监控光电二极管MPD,10G直接调制激光器DML,准直透镜和窄带光滤波器,其中,所述第一MPD集成于所述10GDML中,所述准直透镜位于所述10GDML与所述窄带光滤波器之间,所述窄带光滤波器面向所述准直透镜的一侧以预设倾角与所述热沉相连;

设置于集成所述第一MPD的所述10GDML上方的第二监测光电二极管MPD;

与设置于所述TO底座一侧的TO管脚相连的锁波监测电路,与所述锁波监测电路相连的锁波控制电路;

其中,所述10GDML激光器发出的前向发射光经所述准直透镜输入所述窄带光滤波器,发出的后向发射光输入所述第一MPD;所述窄带光滤波器将所述前向发射光以预设仰角反射至所述第二MPD;

所述第一MPD接收并监测所述后向发射光的第三光功率,所述第二MPD接收并监测所述窄带光滤波器的反射光的第四光功率;

通过所述TO管脚接收所述第三光功率和所述第四光功率的锁波监测电路,基于所述第三光功率和第四光功率的变化量,将锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节TEC温度进行波长对准,其中,所述锁波因子K0为所述第一光功率和第二光功率的比值或差值。

9.根据权利要求8所述的光发射机,其特征在于,所述基于所述第三光功率和第四光功率的变化量,将锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路的锁波监测电路,包括:所述锁波监测电路,用于基于锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设a摄氏度和减小预设a摄氏度时,获取的所述第一MPD的第三光功率测量值的平均值和所述第二MPD的第四光功率测量值的平均值计算锁波因子K1,判断所述锁波因子K1和预先计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果是,则基于所述锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设b摄氏度和减小预设b摄氏度时,获取的所述第一MPD的第三光功率测量值的平均值和所述第二MPD的第四光功率测量值的平均值计算锁波因子K2,判断所述锁波因子K2和初始计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果是,则判断10G DML所发出的前向发射光和后向发射光的波长漂移,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调节TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0;

其中,预设b摄氏度大于预设a摄氏度。

10.一种波长对准方法,其特征在于,应用于权利要求7或8中任意一项所述光发射机,该方法包括:依据预设间隔时间,以当前标准工作点为基准,控制锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设a摄氏度和减小预设a摄氏度,获取两次监测得到的所述第一MPD的第三光功率测量值的平均值,得到的所述第二MPD的第四光功率测量值的平均值计算锁波因子K1;

判断所述锁波因子K1和预先计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果否,则返回依据预设间隔时间以所述标准工作点为基准计算锁波因子K1这一步骤;

如果是,则以所述当前标准工作点为基准,控制锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设b摄氏度和减小预设b摄氏度,获取两次监测得到的所述第一MPD的第三光功率测量值的平均值,得到的所述第二MPD的第四光功率测量值的平均值计算锁波因子K2,其中预设b摄氏度大于预设a摄氏度;

判断所述锁波因子K2和初始计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果否,则返回依据预设间隔时间以所述当前标准工作点为基准计算锁波因子K1这一步骤;

如果是,则判断10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长漂移,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调节TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0。

11.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述预先计算得到锁波因子K0,包括:所述锁波监测电路读取当前标准工作点的TEC温度,第一MPD的第三标准光功率的测量值M3和第二MPD的第四标准光功率的测量值M4,以及读取对TEC的温度调整预设摄氏度之后的第一MPD的光功率测量值M5和第二MPD的光功率测量值M6;

计算M3/M4,M5/M6随温度的变化率,将所述变化率作为锁波因子K0,或将所述M5/M6的比值作为锁波因子K0。

12.根据权利要求10所述的方法,其特征在于,所述使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调整TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,包括:以所述当前标准工作点为基准,获取所述锁波控制电路调整所述TEC的温度后监测到的所述第一MPD和第二MPD的光功率测量值计算锁波因子K3;

若所述锁波因子K3未位于参考锁波因子范围内,继续使所述锁波控制电路调整所述TEC的温度,直至所述锁波因子K3位于所述参考锁波因子范围内;

其中,所述参考锁波因子范围为[K0-K,K0+K’],所述K和K’的值取相同值或不同值,且都小于K0;

控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0;

若所述锁波因子K3位于所述参考锁波因子范围内且小于所述阈值时,设置当前所述TEC的温度,所述第一MPD和所述第二MPD的光功率测量值为下一标准工作点上的值。

13.根据权利要求11所述的方法,其特征在于,所述使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调整TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,包括:以所述当前标准工作点为基准,获取所述锁波控制电路调整所述TEC的温度后监测到的所述第一MPD和第二MPD的光功率测量值计算锁波因子K3;

若所述锁波因子K3未位于参考锁波因子范围内,继续使所述锁波控制电路调整所述TEC的温度,直至所述锁波因子K3位于所述参考锁波因子范围内;

其中,所述参考锁波因子范围为[K0-K,K0+K’],所述K和K’的值取相同值或不同值,且都小于K0;

控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0;

若所述锁波因子K3位于所述参考锁波因子范围内且小于所述阈值时,设置当前所述TEC的温度,所述第一MPD和所述第二MPD的光功率测量值为下一标准工作点上的值。

14.一种光发射机,其特征在于,包括:

横向由下至上层层连接的激光发射器TO底座,热电制冷器TEC和热沉;

设置于所述热沉上方的第一监控光电二极管MPD,10G直接调制激光器DML,准直透镜和窄带光滤波器,其中,所述第一MPD集成于所述10GDML中,所述准直透镜位于所述10GDML与所述窄带光滤波器之间,所述窄带光滤波器面向所述准直透镜的一侧以预设倾角与所述热沉相连;

设置于所述窄带光滤波器上方,与所述窄带光滤波器5相连的第二MPD;

与设置于所述TO底座一侧的TO管脚相连的锁波监测电路,与所述锁波监测电路相连的锁波控制电路;

其中,所述10GDML激光器发出的前向发射光经所述准直透镜输入所述窄带光滤波器,发出的后向发射光输入所述第一MPD;所述窄带光滤波器将所述前向发射光中分出的前向透射光反射至与所述窄带光滤波器相连的第二MPD中;

所述第一MPD接收并监测所述后向发射光的第五光功率,所述第二MPD接收并监测所述前向透射光的第六光功率;

通过所述TO管脚接收所述第五光功率和所述第六光功率的锁波监测电路,基于所述第五光功率和第六光功率的变化量,将锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路,使所述锁波控制电路依据比较结果通过所述TO管脚调节TEC温度进行波长对准。

15.根据权利要求14所述的光发射机,其特征在于,所述基于所述第五光功率和第六光功率的变化量,将锁波因子K0的变化量分别与相应阈值比较,并将比较结果发送至所述锁波控制电路的锁波监测电路,包括:所述锁波监测电路,用于基于所述锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设d摄氏度和减小预设d摄氏度时,获取的所述第一MPD的第五光功率测量值的平均值和所述第二MPD的第六光功率测量值的平均值计算锁波因子K4,判断所述锁波因子K4和初始化计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果是,则基于所述锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设e摄氏度和减小预设e摄氏度时,获取的所述第一MPD的第五光功率测量值的平均值和所述第二MPD的第六光功率测量值的平均值计算锁波因子K5,判断所述锁波因子K5和初始化计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果是,则判断10G DML所发出的前向发射光和后向发射光的波长漂移,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调节TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0;

其中,预设e摄氏度大于预设d摄氏度。

16.一种波长对准方法,其特征在于,应用于权利要求12或13中所述的光发射机,该方法包括:依据预设间隔时间,以初始化的工作点为基准,控制锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设d摄氏度和减小预设d摄氏度,获取两次监测得到的所述第一MPD的第五光功率测量值的平均值,得到的所述第二MPD的第六光功率测量值的平均值计算锁波因子K4;

判断所述锁波因子K4和初始化计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果否,则返回依据预设间隔时间以所述初始化的工作点为基准计算锁波因子K4这一步骤;

如果是,则以所述初始化的工作点为基准,控制锁波控制电路调整所述TEC的温度增大预设e摄氏度和减小预设e摄氏度,获取两次监测得到的所述第一MPD的第五光功率测量值的平均值,得到的所述第二MPD的第六光功率测量值的平均值计算锁波因子K5,其中预设e摄氏度大于预设d摄氏度;

判断所述锁波因子K5和初始计算得到的锁波因子K0的差值是否超过阈值,如果否,则返回依据预设间隔时间以所述初始化的工作点为基准计算锁波因子K4这一步骤;

如果是,则判断10GDML所发出的前向发射光和后向发射光的波长漂移,使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调节TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0。

17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述初始化计算得到锁波因子K0,包括:依据初始化所述10GDML得到的确定温度的TEC,第一MPD的第五光功率和第二MPD的第六光功率测量值计算锁波因子K0;

所述初始化所述10GDML包括:

测试DML的管芯的功率P和驱动电流I的对应关系,并依据所述对应关系设置所述DML的初始偏置电流Ib和调制电流Im;

在添加10G信号的情况下扫描所述TEC的温度,搜索10GDML的最大功率值;

依据所述最大功率值增加所述TEC的温度,并测量出当前的出纤功率,消光比ER和眼图;

当所述当前的出纤功率大于2dBm,确定对应的TEC的温度为所述窄带光滤波器的波长有效区的下限初值;

当所述消光比ER大于预设比值,且所述眼图满足标准mask,则确定对应的TEC的温度为所述窄带光滤波器的波长有效区的上限初值;

在所述上限初值和下限初值构成的范围内,测量所述范围的边界点和中间区的灵敏度是否小于预设灵敏度;

如果是,则设置所述上限初值和下限初值构成的范围内的中间点为初始工作点,初定所述10GDML的初始化状态包括所述初始工作点下的TEC的温度,所述第一MPD的第五光功率和第二MPD的第六光功率测量值;

如果否,则以所述边界点为基准向内缩小所述波长有效区的边界点,直至测量缩小后的边界点和中间区的灵敏度小于预设灵敏度。

18.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调整TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,包括:以所述初始化的工作点为基准,获取所述锁波控制电路调整所述TEC的温度后监测到的所述第一MPD的第五光功率和第二MPD的第六光功率测量值计算锁波因子K6,若所述锁波因子K6未位于参考锁波因子范围内,继续使所述锁波控制电路调整所述TEC的温度,直至所述锁波因子K6位于所述参考锁波因子范围内;

其中,所述参考锁波因子范围为[K0-K,K0+K’],所述K和K’的值取相同值或不同值,且都小于K0;

控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0。

19.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述使所述锁波控制电路通过所述TO管脚发送调整TEC温度的指令,控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0,包括:以所述初始化的工作点为基准,获取所述锁波控制电路调整所述TEC的温度后监测到的所述第一MPD的第五光功率和第二MPD的第六光功率测量值计算锁波因子K6,若所述锁波因子K6未位于参考锁波因子范围内,继续使所述锁波控制电路调整所述TEC的温度,直至所述锁波因子K6位于所述参考锁波因子范围内;

其中,所述参考锁波因子范围为[K0-K,K0+K’],所述K和K’的值取相同值或不同值,且都小于K0;

控制所述10GDML波长对准至所述锁波因子K0。

20.一种无源光网络系统,其特征在于,包括:光线路终端OLT、分光器,光网络单元ONU和光纤;

其中,所述光纤包括:主干光纤和分支光纤,所述OLT中包括上述权利要求1~3,8~9,

14~15中任意一项所述的光发射机;

所述主干光纤的一端连接所述OLT,另一端连接所述分光器;

所述分光器与所述主干光纤相连构成光分配网ODN;

多个所述光网络单元ONU通过所述分支光纤连接到所述分光器,并在汇聚之后通过所述主干光纤连接到所述OLT。