用于光模塊電流分段補償的電路及方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于光模塊電流分段補償的電路及方法，涉及光通信領域，方法包括：將第三電阻與工作電源相連，電路產生正偏壓，激光器導通；第二晶體管吸收激光器的偏置電流和調制電流，阻尼電阻和第二電容調制激光器；測量第一電阻的壓差，計算激光器的偏置電流值；測量第二電阻的壓差，計算激光器的調制電流值；將第三電阻與工作電源斷開，電激光器關閉，在測量溫度下，測量激光器的偏置電流和調制電流；在測量溫度段內，計算激光器的偏置電流的斜效率和調制電流的斜效率。本發明對光模塊的補償穩定度和補償精度均較高，不僅提高了光模塊的穩定度和精度，保證在全溫范圍內，光模塊的光功率和消光比的穩定，而且通信過程中不易出現誤碼。
【專利說明】用于光模塊電流分段補償的電路及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光通信領域，具體涉及一種用于光模塊電流分段補償的電路及方法。【背景技術】
[0002]隨著光通信行業的快速發展，數據通信、IP通信、語音通信的三網融合加速，光模塊的需求與日俱增。由于光模塊的應用環境越來越復雜，傳統APC (Automatic PowerControl,自動功率控制）光功率補償和線性消光比補償無法保證模塊在全溫范圍內光功率和消光比的穩定。
[0003]傳統的光模塊使用時，隨著溫度的變化，MCU (微處理單元)需要對光模塊的發射光功率和消光比進行補償，以保證光模塊的發射光功率和消光比的穩定。調節光模塊的發射光功率和消光比時，通過調節光模塊內部LD (Laser Diode，激光器二極管）芯片的可調電位器、或者外部電阻進行設置；當溫度變化時，LD芯片的斜效率會發生變化，為了保持光模塊的發射光功率的穩定，需要對光模塊的偏置電流進行補償。由于光模塊的偏置電流變化，為了維持光模塊的發射消光比的穩定，需要對光模塊的調制電流進行補償。
[0004]目前，補償光模塊的調制電流的補償方式一般為：溫度查找表、K系數補償、熱敏電阻等；由于所述補償方式均為線性補償，在實際情況中，由于LD芯片的差異性和一致性，有部分光模塊在高溫環境下，光模塊的偏置電流和調制電流會出現非線性的特點，因此，MCU通過線性補償會出現較大的偏差，導致光模塊的消光比的不穩定，通信過程中容易出現誤碼。
【發明內容】
[0005]針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種用于光模塊電流分段補償的電路及方法，不僅能夠有效的提高光模塊的可靠性和穩定性，保持光模塊的消光比穩定，而且通信過程中不易出現誤碼。
[0006]為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：一種用于光模塊電流分段補償的電路，包括激光器LD和激光器驅動電路，還包括工作電源VCC、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2、阻尼電阻RD、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5 ;所述激光器驅動電路包括第一晶體管Tl和第二晶體管T2 ；
[0007]激光器LD的陽極通過第二電感L2與工作電源VCC相連，激光器LD的陰極通過阻尼電阻RD與第二電容C2連接，第二電容C2與第二晶體管T2連接，激光器LD的陰極通過第三電感L3與第一電阻Rl相連；
[0008]第一晶體管Tl通過第二電感L2上拉至工作電源VCC，第二晶體管T2通過第一電感LI上拉至工作電源VCC ;第一電容Cl的一端與工作電源VCC相連，另一端接地；第一晶體管Tl和第二晶體管T2的公共極通過第二電阻R2接地；
[0009]第三電阻R3的一端與第一晶體管Tl相連，另一端與工作電源VCC活動連接；第四電阻R4的一端與第一晶體管Tl的基極相連，另一端與第二晶體管T2的基極相連；第五電阻R5的一端與第二晶體管T2的基極相連，另一端接地。
[0010]在上述方案的基礎上，所述阻尼電阻RD的阻值為5 Ω。
[0011]在上述方案的基礎上，所述第一電阻Rl的阻值為10 Ω。
[0012]在上述方案的基礎上，所述第二電阻R2的阻值為10 Ω。
[0013]在上述方案的基礎上，所述第三電阻R3的阻值為16ΚΩ。
[0014]在上述方案的基礎上，所述第四電阻R4的阻值為100 Ω。
[0015]在上述方案的基礎上，所述第五電阻R5的阻值為24ΚΩ。
[0016]本發明提供的用于光模塊電流分段補償的方法包括以下步驟：
[0017]A、將第三電阻R3與工作電源VCC相連，電路產生正偏壓，工作電流經第一晶體管Tl流至激光器LD，激光器LD導通；第二晶體管T2吸收激光器LD的偏置電流和調制電流，阻尼電阻RD和第二電容C2調制激光器LD ；
[0018]B、激光器LD的偏置電流流至第一電阻R1，激光器LD的調制電流流至第二電阻R2 ;測量第一電阻Rl的壓差，根據第一電阻Rl的壓差計算得到激光器LD的偏置電流值；測量第二電阻R2的壓差，根據第二電阻R2的壓差計算得到激光器LD的調制電流值；
[0019]C、將第三電阻R3與工作電源VCC斷開，電路產生負偏壓，激光器關閉，激光器LD的偏置電流和調制電流依次經過第二電感L2和第一晶體管Tl后接地；
[0020]D、將激光器LD的功率調至_6dBm，消光比調至8dB，在測量溫度下，測量得到激光器LD的偏置電流和調制電流；在測量溫度段內，根據激光器LD的偏置電流和測量溫度，計算激光器LD的偏置電流的斜效率；在測量溫度段內，根據激光器LD的調制電流和測量溫度，計算激光器LD的調制電流的斜效率。
[0021]在上述方案的基礎上，步驟D中計算激光器LD的偏置電流的斜效率的公式為：Px=(II - Il ; )/ (T-Tr )，計算激光器LD的調制電流的斜效率的公式為：Px ^ = (12 —
12; ) / (T — Iw );其中，T為激光器的第一溫度，T丨為激光器的第二溫度，T > Iw ；Px為激光器的斜效率，Il為激光器在溫度為T時的偏置電流，Il ’為激光器在溫度為T ’的偏置電流；Px丨為激光器的斜效率，12為激光器在溫度為T時的調制電流，12丨為激光器在溫度為Iw的調制電流。
[0022]在上述方案的基礎上，步驟D中的測量溫度為25°C、45°C、65°C和85°C，測量溫度段為 25°C~45°C，45°C~65°C，65°C~85°C。
[0023]與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0024]本發明中的用于光模塊電流分段補償的電路工作時，能夠得到激光器不同溫度下的偏置電流和調制電流；根據激光器的偏置電流和調制效率，計算不同溫度段內激光器的偏置電流的斜效率、以及激光器調制電流的斜效率，進而對光模塊的消光比、發射光功率、偏置電流和調制電流進行分段補償，補償穩定度和補償精度均較高，不易出現誤差，不僅提高了光模塊的穩定度和精度，保證在全溫范圍內，光模塊的光功率和消光比的穩定，而且通信過程中不易出現誤碼。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖I為本發明實施例中激光器的功率電流圖；
[0026]圖2為本發明實施例中用于光模塊電流分段補償的電路的電路圖。[0027]圖中：激光器-LD、工作電-VCC、第一電感-LI、第二電感-L2、第三電感-L3、第一電容-CI、第二電容-C2、阻尼電阻-RD、第一電阻-Rl、第二電阻-R2、第三電阻-R3、第四電阻-R4、第五電阻-R5 ;第一晶體管-Tl和第二晶體管-T2。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0029]本發明實施例中的用于光模塊電流分段補償的電路及方法，是在研究激光器的特性之下得出。參見圖I所示，為了了解激光器的溫度特性，對激光器做了溫度試驗，進而得到了激光器的PI (功率、電流）圖；圖I中各項英文縮寫的解釋如下：
[0030]Pl :激光器在信號為I時的光功率；P0 :激光器在信號為O時的光功率；PAve :平均光功率，Pavg= (Pl+P0)/2 ；
[0031]Tl ：25°C ；Ibiasi :激光器在25°C下的偏置電流；Imqdi :激光器在25°C下的調制電流；
[0032]T2 ：85°C ； Ibias2 :激光器在85 °C下的偏置電流；Imqd2 :激光器在85 °C下的調制電流。
[0033]參見圖I所示，光模塊的溫度為Tl時的斜效率，比光模塊的溫度為T2時的斜效率大，光模塊的溫度從Tl上升至T2的階段中，為了保持光模塊的發射光功率的穩定，激光器的偏置電流Ibiasi會逐漸增大至IBIAS2。為了保持光模塊的消光比的穩定，激光器的調制電流Imodi會逐漸增大至Imod2。
[0034]大部分激光器(線性激光器）的驅動電流(偏置電流和調制電流）均是與溫度相關的線性函數，對線性激光器進行補償時，可以簡單的采用線性補償的方式；但是少部分激光器(非線性激光器）的驅動電流是與溫度相關的非線性函數，對非線性激光器進行補償時，若采用線性補償的方式，則無法保證在溫度上升過程中，光模塊的消光比的穩定。為了保持光模塊的消光比的穩定，本發明將補償溫度進行分段，得到每個溫度段之間的斜效率，對每個溫度段進行分段補償。
[0035]本發明實施例提供的用于光模塊電流分段補償的電路，包括激光器LD、激光器驅動電路、工作電源VCC、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2、阻尼電阻RD、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5 ;激光器驅動電路包括第一晶體管Tl和第二晶體管T2。第一電容Cl的值為O. I μ F，第二電容C2的值為O. I μ F ;第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3均為IOnH ;阻尼電阻RD的阻值為5 Ω，第一電阻Rl的阻值為10Ω，第二電阻R2的阻值為10Ω、第三電阻R3的阻值為16ΚΩ、第四電阻R4的阻值為100 Ω、第五電阻R5的阻值為24Κ Ω。
[0036]激光器LD的陽極通過第二電感L2與工作電源VCC相連，激光器LD的陰極通過阻尼電阻RD交流耦合第二晶體管Τ2 (激光器LD的陰極通過阻尼電阻RD與第二電容C2連接，第二電容C2與第二晶體管Τ2連接)，激光器LD的陰極通過第三電感L3與第一電阻Rl相連。第一晶體管Tl通過第二電感L2上拉至工作電源VCC，第二晶體管Τ2通過第一電感LI上拉至工作電源VCC ;第一電容Cl的一端與工作電源VCC相連，另一端接地。第一晶體管Tl和第二晶體管Τ2的公共極通過第二電阻R2接地。第三電阻R3的一端與第一晶體管Tl相連，另一端與工作電源VCC活動連接；第四電阻R4的一端與第一晶體管Tl的基極相連，另一端與第二晶體管Τ2的基極相連；第五電阻R5的一端與第二晶體管Τ2的基極相連，另一端接地。[0037]本發明實施例提供的用于光模塊電流分段補償的方法，包括以下步驟：
[0038]SI :將第三電阻R3與工作電源VCC相連，電路產生正偏壓（強制輸出為I電平），工作電流經第一晶體管Tl流至激光器LD，激光器LD導通。
[0039]S2 :第二晶體管T2吸收激光器LD的偏置電流和調制電流，阻尼電阻RD和第二電容C2調制激光器LD。
[0040]S3 :激光器LD的偏置電流流至第一電阻R1，激光器LD的調制電流流至第二電阻R2。
[0041]S4 :測量第一電阻Rl的壓差，根據第一電阻Rl的壓差計算得到激光器LD的偏置電流值；測量第二電阻R2的壓差，根據第二電阻R2的壓差計算得到激光器LD的調制電流值。
[0042]S5 :將第三電阻R3與工作電源VCC斷開，電路產生負偏壓（強制輸出為O電平），激光器關閉，驅動電流(激光器LD的偏置電流和調制電流）依次經過第二電感L2和第一晶體管Tl后接地)。
[0043]S6 :將激光器LD的功率調至_6dBm，消光比調至8dB，在測量溫度下，測量得到激光器LD的偏置電流和調制電流；在測量溫度段內，根據激光器LD的偏置電流和測量溫度，計算激光器LD的偏置電流的斜效率；在測量溫度段內，根據激光器LD的調制電流和測量溫度，計算激光器LD的調制電流的斜效率。
[0044]參見表一所示，分別在25°C、45°C、65°C、85°C的溫度下，計算激光器LD的偏置電流值和調制電流值。根據激光器LD在不同溫度下的偏置電流值和調制電流值，分別計算溫度段內偏置電流的斜效率 、以及溫度段內調制電流的斜效率。
[0045]表一：激光器不同溫度下的驅動電流參數表
[0046]
【權利要求】
1.一種用于光模塊電流分段補償的電路，包括激光器LD和激光器驅動電路，其特征在于：還包括工作電源VCC、第一電感LI、第二電感L2、第三電感L3、第一電容Cl、第二電容C2、阻尼電阻RD、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5 ;所述激光器驅動電路包括第一晶體管Tl和第二晶體管T2 ； 激光器LD的陽極通過第二電感L2與工作電源VCC相連，激光器LD的陰極通過阻尼電阻RD與第二電容C2連接，第二電容C2與第二晶體管T2連接，激光器LD的陰極通過第三電感L3與第一電阻Rl相連； 第一晶體管Tl通過第二電感L2上拉至工作電源VCC，第二晶體管T2通過第一電感LI上拉至工作電源VCC ;第一電容Cl的一端與工作電源VCC相連，另一端接地；第一晶體管Tl和第二晶體管T2的公共極通過第二電阻R2接地； 第三電阻R3的一端與第一晶體管Tl相連，另一端與工作電源VCC活動連接；第四電阻R4的一端與第一晶體管Tl的基極相連,另一端與第二晶體管T2的基極相連；第五電阻R5的一端與第二晶體管T2的基極相連，另一端接地。
2.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述阻尼電阻RD的阻值為5Ω。
3.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述第一電阻Rl的阻值為10 Ω。
4.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述第二電阻R2的阻值為10 Ω。
5.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述第三電阻R3的阻值為16ΚΩ。
6.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述第四電阻R4的阻值為100 Ω。
7.如權利要求1所述的用于光模塊電流分段補償的電路，其特征在于：所述第五電阻R5的阻值為24ΚΩ。
8.一種基于權利要求1至7任一項所述電路的用于光模塊電流分段補償的方法，其特征在于，包括以下步驟： A、將第三電阻R3與工作電源VCC相連，電路產生正偏壓，工作電流經第一晶體管Tl流至激光器LD，激光器LD導通；第二晶體管T2吸收激光器LD的偏置電流和調制電流，阻尼電阻RD和第二電容C2調制激光器LD ； B、激光器LD的偏置電流流至第一電阻Rl，激光器LD的調制電流流至第二電阻R2;測量第一電阻Rl的壓差，根據第一電阻Rl的壓差計算得到激光器LD的偏置電流值；測量第二電阻R2的壓差，根據第二電阻R2的壓差計算得到激光器LD的調制電流值； C、將第三電阻R3與工作電源VCC斷開，電路產生負偏壓，激光器關閉，激光器LD的偏置電流和調制電流依次經過第二電感L2和第一晶體管Tl后接地； D、將激光器LD的功率調至_6dBm，消光比調至8dB，在測量溫度下，測量得到激光器LD的偏置電流和調制電流；在測量溫度段內，根據激光器LD的偏置電流和測量溫度，計算激光器LD的偏置電流的斜效率；在測量溫度段內，根據激光器LD的調制電流和測量溫度，計算激光器LD的調制電流的斜效率。
9.如權利要求8所述的用于光模塊電流分段補償的方法，其特征在于，步驟D中計算激光器LD的偏置電流的斜效率的公式為：PX= (II - Il ; )/ (T-Tr )，計算激光器LD的調制電流的斜效率的公式為=Px ' = (12 - 12 ; )/ (T - T ;);其中，T為激光器的第一溫度，T丨為激光器的第二溫度，T > T丨；PX為激光器的斜效率，Il為激光器在溫度為T時的偏置電流，Il丨為激光器在溫度為T丨的偏置電流；PX丨為激光器的斜效率，12為激光器在溫度為T時的調制電流，12 '為激光器在溫度為T'的調制電流。
10.如權利要求8所述的用于光模塊電流分段補償的方法，其特征在于：步驟D中的測量溫度為 25°C、45°C、65°C和 85°C`，測量溫度段為 25°C~45°C，45°C~65°C，65°C~85°C。
【文檔編號】H04B10/2507GK103490819SQ201310439860
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月25日 優先權日:2013年9月25日
【發明者】肖海清, 張品華 申請人:武漢恒泰通技術有限公司