ADN8831在光器件温度控制中的应用

2.ADN8831的应用

基于MEMS（微机电系统）的F-P（法布里-珀罗）腔可调谐光滤波器（TOF），由于构成其腔长度的支撑材料具有一定的热膨胀系数，因此当环境温度变化时，腔长会随着温度的变化而发生变化，这样TOF的中心波长就会发生漂移，最终会影响信号波的锁定。另外，利用温度对中心波长的影响，可以通过控制TOF的工作温度使起始波长漂移到系统所要求的波长范围，这样通过温度控制克服了工艺过程中起始波长难以控制的问题。

基于G-T（Gires-Tournois）标准具的多波长可调谐色散补偿器（TDC），利用G-T标准具，使光信号中不同的光谱分量所传输的光程差不同，产生周期性的色散补偿效果。影响光程差的因素有标准具谐振腔的折射率、腔长、入射角，当改变G-T腔的温度时，折射率和腔长的变化会造成光程差的改变，使得色散曲线发生平移，从而实现色散的调节。此时利用材料的温度特性，只要温度控制精度高、响应时间快就可以设计出可动态补偿的TDC。

3.实验结果及分析

3.1TOF的稳定性与波长控制实验

调节ADN8831的参数，设定可控制的温度范围，由公式（1）当设定温度控制在50℃-95℃时，计算R1,R2,R3的值。当温度稳定时，目标物体温度电压和设定温度电压是相等的，所以由公式（1）计算出各温度点对应的电压值，进而通过DAC设定TOF的工作温度。

由于TOF芯片的温度敏感性，当环境温度从-5℃变化到65℃时，中心波长随温度的变化如图5-a所示，在此过程中若没有温度控制中心波长将向长波漂移13nm。采用ADN8831控制TOF的温度在92℃，在同样环境温度变化情况下，中心波长仅漂移0.5nm，中心波长稳定性得到很大提高。温度对起始波长的控制如图5-b所示，常温下电压单独作用时，中心波长只能到达1557.94nm，这样就不能满足C波段的信号滤波，此时必须提高TOF的工作温度使中心波长向长波漂移。设定工作电压为65℃时中心波长漂移到1563.32nm。通过温度控制不仅提高了TOF的稳定性同时也提高了成品率。



波长（nm）
图5-a波长-温度变化图5-b起始波长的温度控制

3.2TDC色散补偿实验

ADN8831作为TEC控制器，也可以用来单向控制发热源。其方法就是去掉图4H桥任意对角线上的一对MOSFET，从而控制电流的单向性来加热目标物体。

减小可控的温度范围，可缩短温度的稳定时间。图6说明在不同温度点，色散曲线随温度的变化。当温度每升高0.058℃时，色散曲线整体向长波漂移，对于ITU-T特定波长1550.52，在80.314℃时色散值为正，这时可以降低工作温度使曲线向短波漂移，使得该波长点的色散值为负，进而实现动态的色散补偿。



波长（nm）
图6,不同温度点的色散曲线

结束语

为了提高系统的可靠性，稳定的温度控制始终是光器件设计工作必须解决的问题。ADN8831作为TEC控制器其宽的可控温度范围、高的控制精度大大提高了器件的可靠性。同时ADN8831控制电路如何小型化是今后有待研究的问题。