Brevet FR2817083A1 — publié le 20020524

Dispositif de contrôle d'un transmetteur optique à laser stabilisé en longueur d'onde. Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un transmetteur optique à laser stabilisé en longueur d'onde, comprenant : - un module laser composé d'une diode émettrice laser reliée à une fibre optique, d'une photodiode destinée à mesurer la puissance optique transmise par la diode émettrice laser, et d'un élément de refroidissement thermoélectrique, un circuit de contrôle de la température de l'élément de refroidissement thermoélectrique, et un deuxième circuit de contrôle du courrant d'alimentation de la diode émettrice laser. Etat de la technique Dans les dispositifs connus du genre mentionné, le circuit de contrôle de la température de l'élément de refroidissement thermoélectrique, comporte généralement un amplificateur à courant continu sensible à une température différentielle. La dissipation thermique dans l'amplificateur est de l'ordre de 15W, laquelle est proportionnelle au nombre de modules laser de l'équipement, et nécessite l'emploi de dispositifs de refroidissement par radiateur pour dissiper la chaleur vers l'extérieur. Il en résulte une perte d'énergie électrique, et une diminution du rendement de l'installation. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un transmetteur optique à laser stabilisé en longueur d'onde, et équipé d'un circuit de contrôle de la température autorisant un bon rendement par abaissement du courant, et une dissipation thermique réduite au minimum. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le premier circuit de contrôle comporte une alimentation à découpage à inversion de courant, formée par un pont de transistors associé à un circuit hacheur bipolaire, lequel est piloté par un circuit de contre-réaction après comparaison du signal de mesure de la température du module laser à un signal de référence correspondant à la température de consigne. Le pont de transistors comporte une sortie connectée à un circuit de filtrage en liaison avec l'élément de refroidissement thermoélectrique. La commutation alternée de deux transistors du pont provoque l'inversion du courant dans ledit l'élément de refroidissement thermoélectrique. Selon une caractéristique de l'invention, l'entrée du circuit de contre-réaction est connecté : - à un premier circuit de mesure de la température comprenant un amplificateur opérationnel dont l'une des entrées est reliée à une thermistance logée à proximité de l'élément de refroidissement thermoélectrique, et à un deuxième circuit de mesure de la tension aux bornes de sortie du pont de transistors. L'autre entrée de l'amplificateur opérationnel est reliée à un diviseur résistif pour définir le signal de référence correspondant à la température de consigne. Selon une caractéristique de l'invention, un circuit d'initialisation comporte un retardateur délivrant un signal temporisé au circuit hacheur pour limiter le courant d'appel dans l'émetteur laser lors du démarrage. Selon une autre caractéristique de l'invention, un circuit de limitation de courant comporte un transistor de commutation branché à la sortie du circuit de contre-réaction, et des moyens pour inhiber la tension de commande du circuit hacheur lorsque le courant de sortie du pont de transistors dépasse un seuil prédéterminé. Le circuit hacheur bipolaire est déclenché par un générateur de triangle délivrant des signaux de référence à modulation de largeur d'impulsions. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : ta figure 1 est un schéma synoptique du transmetteur optique à laser selon l'invention ; - la figure 2 représente le circuit détaillé du transmetteur optique. Description d'un mode de réalisation préférentiel En référence à la figure 1, un transmetteur optique 10 utilisé dans un système de multiplexage DOOM, comporte un module laser 12 stabilisé en longueur d'onde, lequel est commandé par un premier circuit de contrôle 14 de la température, et un deuxième circuit de contrôle 16 de la puissance optique délivrée par le module laser 12. Le module laser 12 est un composant de commerce, par exemple commercialisé sous la référence A1915LMI par la société Alcatel ou sous la référence A1751A par la société Lucent Technologies, comprenant une diode émettrice laser 18 reliée par une fibre optique 20 à un connecteur optique EC de sortie, et une photodiode 22 destinée à piloter le deuxième circuit de contrôle 16 pour stabiliser la puissance de l'émetteur laser 18. Un élément de refroidissement thermoélectrique TEC du type Peltier est intégré à l'intérieur du module laser 12, et est connecté au premier circuit de contrôle 14 pour réguler la température du composant. La longueur d'onde du signal optique émis par l'émetteur laser 18 peut ainsi être stabilisée avec une précision de l'ordre de 0, 1 nom. L'anode de l'émetteur laser 18 est connectée électriquement à une ligne 24 dans laquelle circule un courant HF compris dans une gamme de fréquences de 40-850MHz. La cathode de la diode émettrice laser 18 est au potentiel de la masse, ainsi que l'anode de la photodiode 22. La ligne 24 est branchée à l'entrée RF d'un équipement électronique d'émission par l'intermédiaire d'un atténuateur 26 d'impédance, d'un coupleur RF 28, et d'un amplificateur 30. Un signal de mesure représentant l'image de la puissance optique transmise par l'émetteur laser 18, est appliqué à l'entrée du deuxième circuit de contrôle 16 de la photodiode 22 par l'intermédiaire d'un premier conducteur de liaison 32. Un deuxième conducteur de liaison 34 est relié entre la sortie du deuxième circuit de contrôle 16 et la ligne 24 pour adapter le courant d'alimentation de l'émetteur laser 18. Un circuit de commande 36 manuel ou à distance est connecté au deuxième circuit de contrôle 16 pour la mise en service ou l'arrêt du module laser 12. Les deux circuits de contrôle 14 et 16 sont en liaison avec des bornes susceptibles d'être reliées à un circuit d'alarme 38, lequel est rendu actif en cas de fonctionnement anormal du transmetteur optique 10. En référence à la figure 2, le premier circuit de contrôle 14 de l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC comporte une alimentation à découpage, formée par un pont de transistors 40 MOSFET, commandé par un circuit hacheur 42 bipolaire. Une thermistance 44 signale en permanence l'échauffement du module laser 12 à un premier circuit de mesure 46 de température à amplificateur opérationnel 48 qui compare le signal de mesure de la thermistance 44 à un signal de référence d'un diviseur résistif 62 représentatif de la température de consigne. Le signal différentiel issu de la comparaison pilote le circuit hacheur 42 de manière à stabiliser la température du module laser 12. L'entrée du circuit de contre-réaction 47 est connecté en plus à un deuxième circuit de mesure 60 de la tension U aux bornes de sortie du pont de transistors 40. Un circuit d'initialisation 50 comporte un retardateur 51 délivrant un signal temporisé au circuit hacheur 42 pour limiter le courant d'appel dans l'émetteur laser 18 lors du démarrage. Le circuit hacheur 42 est déclenché par un générateur de triangle 64 délivrant des signaux de référence à modulation de largeur d'impulsions. Pendant les opérations de réglage et de mise au point, l'étage de sortie du pont de transistors 40 est protégé contre les surcharges par un circuit de limitation de courant 52, ayant un transistor de commutation 54 branché à la sortie du circuit de contre-réaction 47, et des moyens pour inhiber la tension de commande du circuit hacheur 42 lorsque le courant de sortie du pont de transistors 40 dépasse un seuil prédéterminé. La puissance optique délivrée par l'émetteur laser 18 est stabilisée par le deuxième circuit de contrôle 16, comprenant un transistor 53 relié à la photodiode 22 par le conducteur 32, et un comparateur 56 relié à l'émetteur laser 18 par le conducteur 34. Les deux sorties Si et S2 du pont de transistors 40 MOSFET délivrent des signaux redressés filtrés dans un circuit de filtrage 58 à inductance et condensateurs. Pour réguler la température du module laser 12, le courant continu peut circuler dans l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC dans les deux sens selon l'état de conduction du pont de transistors 40, entraînant la stabilisation de la longueur d'onde du signal optique émis. L'utilisation du circuit hacheur 42 bipolaire associé au pont de transistors 40 MOSFET évite l'emploi de radiateur à cause de la très faible dissipation thermique. Le rendement du module laser 12 est amélioré, et la fabrication de la carte est simplifiée. Le transmetteur optique 10 selon l'invention peut être utilisé dans les réseaux de télécommunication à fibres optiques et à multiplexage DWDM. Revendications 1. Transmetteur optique à laser stabilisé en longueur d'onde, comprenant : -un module laser (12) composé d'une diode émettrice laser (18) reliée à une fibre optique (20), d'une photodiode (22) destinée à mesurer la puissance optique transmise par la diode émettrice laser (18), et d'un élément de refroidissement thermoélectrique TEC, un premier circuit de contrôle (14) de la température de l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC, et un deuxième circuit de contrôle (16) du courrant d'alimentation de la diode émettrice laser (18), caractérisé en ce que le premier circuit de contrôle (14) comporte une alimentation à découpage à inversion de courant, formée par un pont de transistors (40) associé à un circuit hacheur (42) bipolaire, lequel est piloté par un circuit de contre-réaction (47) après comparaison du signal de mesure de la température du module laser (12) à un signal de référence correspondant à la température de consigne. 2. Transmetteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entrée du circuit de contre-réaction (47) est connecté : - à un premier circuit de mesure (46) de la température comprenant un amplificateur opérationnel (48) dont l'une des entrées est reliée à une thermistance (44) logée à proximité de l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC, et à un deuxième circuit de mesure (60) de la tension aux bornes de sortie du pont de transistors (40). 3. Transmetteur optique selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'autre entrée de l'amplificateur opérationnel (48) est reliée à un diviseur résistif (62) pour définir le signal de référence correspondant à la température de consigne. 4. Transmetteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit d'initialisation (50) comporte un retardateur (51) délivrant un signal temporisé au circuit hacheur (42) pour limiter le courant d'appel dans l'émetteur laser (18) lors du démarrage. 5. Transmetteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un circuit de limitation de courant (52) comporte un transistor de commutation (54) branché à la sortie du circuit de contre-réaction (47), et des moyens pour inhiber la tension de commande du circuit hacheur (42) lorsque le courant de sortie du pont de transistors (40) dépasse un seuil prédéterminé. 6. Transmetteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pont de transistors (40) MOSFET comporte une sortie (S1, S2) connectée à un circuit de filtrage (58) en liaison avec l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC, la commutation alternée de deux transistors (40) du pont provoquant l'inversion du courant dans ledit l'élément de refroidissement thermoélectrique TEC. 7. Transmetteur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit hacheur (42) bipolaire est déclenché par un générateur de triangle (64) délivrant des signaux de référence à modulation de largeur d'impulsions.