用于光模块电流分段补偿的电路及方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于光模块电流分段补偿的电路及方法，涉及光通信领域，方法包括：将第三电阻与工作电源相连，电路产生正偏压，激光器导通；第二晶体管吸收激光器的偏置电流和调制电流，阻尼电阻和第二电容调制激光器；测量第一电阻的压差，计算激光器的偏置电流值；测量第二电阻的压差，计算激光器的调制电流值；将第三电阻与工作电源断开，电激光器关闭，在测量温度下，测量激光器的偏置电流和调制电流；在测量温度段内，计算激光器的偏置电流的斜效率和调制电流的斜效率。本发明对光模块的补偿稳定度和补偿精度均较高，不仅提高了光模块的稳定度和精度，保证在全温范围内，光模块的光功率和消光比的稳定，而且通信过程中不易出现误码。
【专利说明】用于光模块电流分段补偿的电路及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光通信领域，具体涉及一种用于光模块电流分段补偿的电路及方法。【背景技术】
[0002]随着光通信行业的快速发展，数据通信、IP通信、语音通信的三网融合加速，光模块的需求与日俱增。由于光模块的应用环境越来越复杂，传统APC (Automatic PowerControl,自动功率控制）光功率补偿和线性消光比补偿无法保证模块在全温范围内光功率和消光比的稳定。
[0003]传统的光模块使用时，随着温度的变化，MCU (微处理单元)需要对光模块的发射光功率和消光比进行补偿，以保证光模块的发射光功率和消光比的稳定。调节光模块的发射光功率和消光比时，通过调节光模块内部LD (Laser Diode，激光器二极管）芯片的可调电位器、或者外部电阻进行设置；当温度变化时，LD芯片的斜效率会发生变化，为了保持光模块的发射光功率的稳定，需要对光模块的偏置电流进行补偿。由于光模块的偏置电流变化，为了维持光模块的发射消光比的稳定，需要对光模块的调制电流进行补偿。
[0004]目前，补偿光模块的调制电流的补偿方式一般为：温度查找表、K系数补偿、热敏电阻等；由于所述补偿方式均为线性补偿，在实际情况中，由于LD芯片的差异性和一致性，有部分光模块在高温环境下，光模块的偏置电流和调制电流会出现非线性的特点，因此，MCU通过线性补偿会出现较大的偏差，导致光模块的消光比的不稳定，通信过程中容易出现误码。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于光模块电流分段补偿的电路及方法，不仅能够有效的提高光模块的可靠性和稳定性，保持光模块的消光比稳定，而且通信过程中不易出现误码。
[0006]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种用于光模块电流分段补偿的电路，包括激光器LD和激光器驱动电路，还包括工作电源VCC、第一电感LI、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、阻尼电阻RD、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5 ;所述激光器驱动电路包括第一晶体管Tl和第二晶体管T2 ；
[0007]激光器LD的阳极通过第二电感L2与工作电源VCC相连，激光器LD的阴极通过阻尼电阻RD与第二电容C2连接，第二电容C2与第二晶体管T2连接，激光器LD的阴极通过第三电感L3与第一电阻Rl相连；
[0008]第一晶体管Tl通过第二电感L2上拉至工作电源VCC，第二晶体管T2通过第一电感LI上拉至工作电源VCC ;第一电容Cl的一端与工作电源VCC相连，另一端接地；第一晶体管Tl和第二晶体管T2的公共极通过第二电阻R2接地；
[0009]第三电阻R3的一端与第一晶体管Tl相连，另一端与工作电源VCC活动连接；第四电阻R4的一端与第一晶体管Tl的基极相连，另一端与第二晶体管T2的基极相连；第五电阻R5的一端与第二晶体管T2的基极相连，另一端接地。
[0010]在上述方案的基础上，所述阻尼电阻RD的阻值为5 Ω。
[0011]在上述方案的基础上，所述第一电阻Rl的阻值为10 Ω。
[0012]在上述方案的基础上，所述第二电阻R2的阻值为10 Ω。
[0013]在上述方案的基础上，所述第三电阻R3的阻值为16ΚΩ。
[0014]在上述方案的基础上，所述第四电阻R4的阻值为100 Ω。
[0015]在上述方案的基础上，所述第五电阻R5的阻值为24ΚΩ。
[0016]本发明提供的用于光模块电流分段补偿的方法包括以下步骤：
[0017]A、将第三电阻R3与工作电源VCC相连，电路产生正偏压，工作电流经第一晶体管Tl流至激光器LD，激光器LD导通；第二晶体管T2吸收激光器LD的偏置电流和调制电流，阻尼电阻RD和第二电容C2调制激光器LD ；
[0018]B、激光器LD的偏置电流流至第一电阻R1，激光器LD的调制电流流至第二电阻R2 ;测量第一电阻Rl的压差，根据第一电阻Rl的压差计算得到激光器LD的偏置电流值；测量第二电阻R2的压差，根据第二电阻R2的压差计算得到激光器LD的调制电流值；
[0019]C、将第三电阻R3与工作电源VCC断开，电路产生负偏压，激光器关闭，激光器LD的偏置电流和调制电流依次经过第二电感L2和第一晶体管Tl后接地；
[0020]D、将激光器LD的功率调至_6dBm，消光比调至8dB，在测量温度下，测量得到激光器LD的偏置电流和调制电流；在测量温度段内，根据激光器LD的偏置电流和测量温度，计算激光器LD的偏置电流的斜效率；在测量温度段内，根据激光器LD的调制电流和测量温度，计算激光器LD的调制电流的斜效率。
[0021]在上述方案的基础上，步骤D中计算激光器LD的偏置电流的斜效率的公式为：Px=(II - Il ; )/ (T-Tr )，计算激光器LD的调制电流的斜效率的公式为：Px ^ = (12 —
12; ) / (T — Iw );其中，T为激光器的第一温度，T丨为激光器的第二温度，T > Iw ；Px为激光器的斜效率，Il为激光器在温度为T时的偏置电流，Il ’为激光器在温度为T ’的偏置电流；Px丨为激光器的斜效率，12为激光器在温度为T时的调制电流，12丨为激光器在温度为Iw的调制电流。
[0022]在上述方案的基础上，步骤D中的测量温度为25°C、45°C、65°C和85°C，测量温度段为 25°C~45°C，45°C~65°C，65°C~85°C。
[0023]与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0024]本发明中的用于光模块电流分段补偿的电路工作时，能够得到激光器不同温度下的偏置电流和调制电流；根据激光器的偏置电流和调制效率，计算不同温度段内激光器的偏置电流的斜效率、以及激光器调制电流的斜效率，进而对光模块的消光比、发射光功率、偏置电流和调制电流进行分段补偿，补偿稳定度和补偿精度均较高，不易出现误差，不仅提高了光模块的稳定度和精度，保证在全温范围内，光模块的光功率和消光比的稳定，而且通信过程中不易出现误码。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图I为本发明实施例中激光器的功率电流图；
[0026]图2为本发明实施例中用于光模块电流分段补偿的电路的电路图。[0027]图中：激光器-LD、工作电-VCC、第一电感-LI、第二电感-L2、第三电感-L3、第一电容-CI、第二电容-C2、阻尼电阻-RD、第一电阻-Rl、第二电阻-R2、第三电阻-R3、第四电阻-R4、第五电阻-R5 ;第一晶体管-Tl和第二晶体管-T2。
【具体实施方式】
[0028]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0029]本发明实施例中的用于光模块电流分段补偿的电路及方法，是在研究激光器的特性之下得出。参见图I所示，为了了解激光器的温度特性，对激光器做了温度试验，进而得到了激光器的PI (功率、电流）图；图I中各项英文缩写的解释如下：
[0030]Pl :激光器在信号为I时的光功率；P0 :激光器在信号为O时的光功率；PAve :平均光功率，Pavg= (Pl+P0)/2 ；
[0031]Tl ：25°C ；Ibiasi :激光器在25°C下的偏置电流；Imqdi :激光器在25°C下的调制电流；
[0032]T2 ：85°C ； Ibias2 :激光器在85 °C下的偏置电流；Imqd2 :激光器在85 °C下的调制电流。
[0033]参见图I所示，光模块的温度为Tl时的斜效率，比光模块的温度为T2时的斜效率大，光模块的温度从Tl上升至T2的阶段中，为了保持光模块的发射光功率的稳定，激光器的偏置电流Ibiasi会逐渐增大至IBIAS2。为了保持光模块的消光比的稳定，激光器的调制电流Imodi会逐渐增大至Imod2。
[0034]大部分激光器(线性激光器）的驱动电流(偏置电流和调制电流）均是与温度相关的线性函数，对线性激光器进行补偿时，可以简单的采用线性补偿的方式；但是少部分激光器(非线性激光器）的驱动电流是与温度相关的非线性函数，对非线性激光器进行补偿时，若采用线性补偿的方式，则无法保证在温度上升过程中，光模块的消光比的稳定。为了保持光模块的消光比的稳定，本发明将补偿温度进行分段，得到每个温度段之间的斜效率，对每个温度段进行分段补偿。
[0035]本发明实施例提供的用于光模块电流分段补偿的电路，包括激光器LD、激光器驱动电路、工作电源VCC、第一电感LI、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、阻尼电阻RD、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5 ;激光器驱动电路包括第一晶体管Tl和第二晶体管T2。第一电容Cl的值为O. I μ F，第二电容C2的值为O. I μ F ;第一电感LI、第二电感L2、第三电感L3均为IOnH ;阻尼电阻RD的阻值为5 Ω，第一电阻Rl的阻值为10Ω，第二电阻R2的阻值为10Ω、第三电阻R3的阻值为16ΚΩ、第四电阻R4的阻值为100 Ω、第五电阻R5的阻值为24Κ Ω。
[0036]激光器LD的阳极通过第二电感L2与工作电源VCC相连，激光器LD的阴极通过阻尼电阻RD交流耦合第二晶体管Τ2 (激光器LD的阴极通过阻尼电阻RD与第二电容C2连接，第二电容C2与第二晶体管Τ2连接)，激光器LD的阴极通过第三电感L3与第一电阻Rl相连。第一晶体管Tl通过第二电感L2上拉至工作电源VCC，第二晶体管Τ2通过第一电感LI上拉至工作电源VCC ;第一电容Cl的一端与工作电源VCC相连，另一端接地。第一晶体管Tl和第二晶体管Τ2的公共极通过第二电阻R2接地。第三电阻R3的一端与第一晶体管Tl相连，另一端与工作电源VCC活动连接；第四电阻R4的一端与第一晶体管Tl的基极相连，另一端与第二晶体管Τ2的基极相连；第五电阻R5的一端与第二晶体管Τ2的基极相连，另一端接地。[0037]本发明实施例提供的用于光模块电流分段补偿的方法，包括以下步骤：
[0038]SI :将第三电阻R3与工作电源VCC相连，电路产生正偏压（强制输出为I电平），工作电流经第一晶体管Tl流至激光器LD，激光器LD导通。
[0039]S2 :第二晶体管T2吸收激光器LD的偏置电流和调制电流，阻尼电阻RD和第二电容C2调制激光器LD。
[0040]S3 :激光器LD的偏置电流流至第一电阻R1，激光器LD的调制电流流至第二电阻R2。
[0041]S4 :测量第一电阻Rl的压差，根据第一电阻Rl的压差计算得到激光器LD的偏置电流值；测量第二电阻R2的压差，根据第二电阻R2的压差计算得到激光器LD的调制电流值。
[0042]S5 :将第三电阻R3与工作电源VCC断开，电路产生负偏压（强制输出为O电平），激光器关闭，驱动电流(激光器LD的偏置电流和调制电流）依次经过第二电感L2和第一晶体管Tl后接地)。
[0043]S6 :将激光器LD的功率调至_6dBm，消光比调至8dB，在测量温度下，测量得到激光器LD的偏置电流和调制电流；在测量温度段内，根据激光器LD的偏置电流和测量温度，计算激光器LD的偏置电流的斜效率；在测量温度段内，根据激光器LD的调制电流和测量温度，计算激光器LD的调制电流的斜效率。
[0044]参见表一所示，分别在25°C、45°C、65°C、85°C的温度下，计算激光器LD的偏置电流值和调制电流值。根据激光器LD在不同温度下的偏置电流值和调制电流值，分别计算温度段内偏置电流的斜效率 、以及温度段内调制电流的斜效率。
[0045]表一：激光器不同温度下的驱动电流参数表
[0046]
【权利要求】
1.一种用于光模块电流分段补偿的电路，包括激光器LD和激光器驱动电路，其特征在于：还包括工作电源VCC、第一电感LI、第二电感L2、第三电感L3、第一电容Cl、第二电容C2、阻尼电阻RD、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5 ;所述激光器驱动电路包括第一晶体管Tl和第二晶体管T2 ； 激光器LD的阳极通过第二电感L2与工作电源VCC相连，激光器LD的阴极通过阻尼电阻RD与第二电容C2连接，第二电容C2与第二晶体管T2连接，激光器LD的阴极通过第三电感L3与第一电阻Rl相连； 第一晶体管Tl通过第二电感L2上拉至工作电源VCC，第二晶体管T2通过第一电感LI上拉至工作电源VCC ;第一电容Cl的一端与工作电源VCC相连，另一端接地；第一晶体管Tl和第二晶体管T2的公共极通过第二电阻R2接地； 第三电阻R3的一端与第一晶体管Tl相连，另一端与工作电源VCC活动连接；第四电阻R4的一端与第一晶体管Tl的基极相连,另一端与第二晶体管T2的基极相连；第五电阻R5的一端与第二晶体管T2的基极相连，另一端接地。
2.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述阻尼电阻RD的阻值为5Ω。
3.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述第一电阻Rl的阻值为10 Ω。
4.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述第二电阻R2的阻值为10 Ω。
5.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述第三电阻R3的阻值为16ΚΩ。
6.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述第四电阻R4的阻值为100 Ω。
7.如权利要求1所述的用于光模块电流分段补偿的电路，其特征在于：所述第五电阻R5的阻值为24ΚΩ。
8.一种基于权利要求1至7任一项所述电路的用于光模块电流分段补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤： A、将第三电阻R3与工作电源VCC相连，电路产生正偏压，工作电流经第一晶体管Tl流至激光器LD，激光器LD导通；第二晶体管T2吸收激光器LD的偏置电流和调制电流，阻尼电阻RD和第二电容C2调制激光器LD ； B、激光器LD的偏置电流流至第一电阻Rl，激光器LD的调制电流流至第二电阻R2;测量第一电阻Rl的压差，根据第一电阻Rl的压差计算得到激光器LD的偏置电流值；测量第二电阻R2的压差，根据第二电阻R2的压差计算得到激光器LD的调制电流值； C、将第三电阻R3与工作电源VCC断开，电路产生负偏压，激光器关闭，激光器LD的偏置电流和调制电流依次经过第二电感L2和第一晶体管Tl后接地； D、将激光器LD的功率调至_6dBm，消光比调至8dB，在测量温度下，测量得到激光器LD的偏置电流和调制电流；在测量温度段内，根据激光器LD的偏置电流和测量温度，计算激光器LD的偏置电流的斜效率；在测量温度段内，根据激光器LD的调制电流和测量温度，计算激光器LD的调制电流的斜效率。
9.如权利要求8所述的用于光模块电流分段补偿的方法，其特征在于，步骤D中计算激光器LD的偏置电流的斜效率的公式为：PX= (II - Il ; )/ (T-Tr )，计算激光器LD的调制电流的斜效率的公式为=Px ' = (12 - 12 ; )/ (T - T ;);其中，T为激光器的第一温度，T丨为激光器的第二温度，T > T丨；PX为激光器的斜效率，Il为激光器在温度为T时的偏置电流，Il丨为激光器在温度为T丨的偏置电流；PX丨为激光器的斜效率，12为激光器在温度为T时的调制电流，12 '为激光器在温度为T'的调制电流。
10.如权利要求8所述的用于光模块电流分段补偿的方法，其特征在于：步骤D中的测量温度为 25°C、45°C、65°C和 85°C`，测量温度段为 25°C~45°C，45°C~65°C，65°C~85°C。
【文档编号】H04B10/2507GK103490819SQ201310439860
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】肖海清, 张品华 申请人:武汉恒泰通技术有限公司