光功率补偿方法及电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光功率补偿方法及电路，特别涉及一种适合高速光通信的光功率补偿方法及电路。
【背景技术】
[0002]光通信的应用日益广泛，对LDD(激光二极管驱动)芯片有高速、低功耗和低成本方面的考量。同时为了获得稳定的光输出功率和稳定的消光比，在TOSA(发射光组件)的驱动电路中必须对TOSA的温度特性进行补偿，使其输出功率和消光比保持恒定。
【发明内容】
[0003]为此，本发明提供了一种光功率补偿方法，包括:检测发射光组件中的监测光电管的峰值电流和谷值电流，将所述峰值电流和谷值电流分别与峰值参考电流和谷值参考电流相比较，其中，若所述峰值电流大于所述峰值参考电流，则将输入到所述发射光组件中的激光二极管的驱动电流中的调制电流减小第一变化量；若所述峰值电流小于所述峰值参考电流，则将所述调制电流增大第二变化量；若所述谷值电流大于所述谷值参考电流，则将所述驱动电流中的偏置电流减小第三变化量；若所述谷值电流小于所述谷值参考电流，则将所述偏置电流增大第四变化量。
[0004]进一步地，根据当前的温度值以及预定的参数表，来确定所述峰值参考电流和所述谷值参考电流。所述预定的参数表包括用于确定所述峰值参考电流的M段线段的各段的起点和斜率、以及用于确定所述谷值参考电流的N段线段的各段的起点和斜率，其根据如下方法得到:选取K个温度测试点，在每个所述温度测试点，通过调整峰值参考电流和谷值参考电流，使得所述激光二极管的输出光功率和消光比满足要求，并分别记录此时的峰值参考电流和谷值参考电流为该温度测试点的第一电流值和第二电流值；以温度值作为直角坐标系的一个坐标，以电流值作为该直角坐标系的另一个坐标，对K个所述温度测试点和K个所述第一电流值进行数据拟合，得到M段线段，记录所述M段线段的各段的起点和斜率；以温度值作为直角坐标系的一个坐标，以电流值作为该直角坐标系的另一个坐标，对K个所述温度测试点和K个所述第二电流值进行数据拟合，得到N段线段，记录所述N段线段的各段的起点和斜率，其中，所述起点为所述数据拟合得到的线段的起点所对应的温度值和电流值，所述斜率为所述数据拟合得到的线段中的电流值的变化量与温度值的变化量之间的比值。
[0005]本发明还提供了一种光功率补偿电路，包括:依次串联连接的峰值电流检测器、峰值电流比较器和可调调制电流源，以及依次串联连接的谷值电流检测器、谷值电流比较器和可调偏置电流源，所述峰值电流检测器和所述谷值电流检测器均连接到发射光组件中的监测光电管的输出端，所述可调调制电流源和所述可调偏置电流源均连接到发射光组件中的激光二极管的驱动端，其中，所述峰值电流检测器和所述谷值电流检测器分别输出检测到的所述监测光电管的输出电流的峰值电流和谷值电流；所述峰值电流比较器将所述峰值电流与峰值参考电流相比较，并输出第一判决信号，所述可调调制电流源根据所述第一判决信号调整其输出的调制电流；所述谷值电流比较器将所述谷值电流与谷值参考电流相比较，并输出第二判决信号，所述可调偏置电流源根据所述第二判决信号调整其输出的偏置电流。
[0006]进一步地，所述可调调制电流源进一步配置为:当所述第一判决信号表示所述峰值电流大于所述峰值参考电流，则将所述调制电流减小第一变化量；当所述第一判决信号表示所述峰值电流小于所述峰值参考电流，则将所述调制电流增大第二变化量；所述可调偏置电流源进一步配置为:当所述第二判决信号表示所述谷值电流大于所述谷值参考电流，则将所述偏置电流减小第三变化量；当所述第二判决信号表示所述谷值电流小于所述谷值参考电流，则将所述偏置电流增大第四变化量。
[0007]进一步地，可调峰值参考电流源和可调谷值参考电流源，分别输出所述峰值参考电流和所述谷值参考电流；温度传感器，其输出当前的温度值；峰值偏移计算器和谷值偏移计算器，根据所述当前的温度值和预定的参数表，分别确定所述峰值参考电流和所述谷值参考电流。优选地，所述温度传感器为带迟滞的温度传感器。
[0008]进一步地，在所述峰值电流比较器与所述可调调制电流源之间、以及在所述谷值电流比较器与所述可调偏置电流源之间，还分别连接有第一和第二滤波器，用于滤除变化速度超过预定的速度的所述第一和第二判决信号。优选地，所述第一和第二滤波器为低通滤波器。
[0009]本发明的光功率补偿方法及电路，能够补偿TOSA (发射光组件)中LD (激光二极管)的功率一电流温度特性以及MPD(监测光电管)的光功率一输出电流温度特性，以使得LD的输出功率和消光比保持稳定。其可应用于高速数据传输，适合于不同种类的TOSA，可精确补偿LD和MPD的温度特性，并且适合主流CMOS工艺制造。
【附图说明】
[0010]图1为本发明的光功率补偿电路的优选的实施方式的电路结构示意图；
[0011]图2为本发明的光功率补偿方法及电路的预定的参数表的示意图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的光功率补偿方法及电路作进一步的详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0013]参照图1，为本发明的光功率补偿电路的优选的实施方式的电路结构示意图。在发射光组件TOSA的封装内，激光二极管LD的输出光功率一部分被耦合到监测光电管MPD，监测光电管MPD输出实时的监测电流。激光二极管LD的光功率一驱动电流曲线具有强烈的非线性，监测光电管MPD的电流一光功率曲线也并非定值。在工作温度范围内，典型的斜率效率和跟踪误差都有接近3dB的变化。本发明旨在补偿激光二极管LD和监测光电管MPD的温度特性，使得工作温度范围内激光二极管LD的输出光功率和消光比保持稳定。
[0014]本发明的光功率补偿电路包括，依次串联连接的峰值电流检测器110、峰值电流比较器210和可调调制电流源310，以及依次串联连接的谷值电流检测器120、谷值电流比较器220和可调偏置电流源320。
[0015]峰值电流检测器110和谷值电流检测器120均连接到发射光组件TOSA中的监测光电管MPD的输出端，可调调制电流源310和可调偏置电流源320均连接到发射光组件TOSA中的激光二极管LD的驱动端。
[0016]峰值电流检测器110的输入为监测光电管MPD的输出电流，即高速电流信号，输出为检测到的监测光电管MPD的输出电流的峰值电流II，即低速电流信号。峰值电流比较器210将峰值电流Il与峰值参考电流Irefl相比较，并输出第一判决信号Icl。可调调制电流源310根据第一判决信号Icl调整其输出的调制电流Im:当第一判决信号Icl表示峰值电流Il大于峰值参考电流Irefl时，将调制电流Im减小第一变化量Λ I ;当第一判决信号Icl表示峰值电流Il小于峰值参考电流Irefl，则将调制电流Im增大第二变化量Λ 2。
[0017]相应地，谷值电流检测器120的输入为监测光电管MPD的输出电流，即高速电流信号，输出为检测到的监测光电管MPD的输出电流的谷值电流12，即低速电流信号。谷值电流比较器220将谷值电流12与谷值参考电流Iref2相比较，并输出第二判决信号Ic2。可调偏置电流源320根据第二判决信号Ic2调整其输出的偏置电流Ib:当第二判决信号IC2表示谷值电流12大于谷值参考电流Iref2，则将偏置电流Ib减小第三变化量Λ 3 ;当第二判决信号Ic2表示谷值电流12小于谷值参考电流Iref2，则将偏置电流Ib增大第四变化量Δ4。
[0018]由于峰值和谷值电流检测器110、120的输出均为低速电流信号，因此，可以将峰值和谷值电流比较器210、220均设计为低速电流比较器，以降低功耗。
[0019]其中，第一、第二、第三、第四变化量Λ 1-4可以根据需要进行设置，例如，可以均设置为最小的调整单位。由于应用场景中大多数的温度变化均可以认为是缓慢的，因此，在数字化的电路中，每次调制电流Im和偏置电流Ib调整的幅度可以设置为电流码的1LSB，SP电流码的最小调整幅度。
[0020]由此，本发明的光功率补偿电路，实现了相应的光功率补偿方法，即通过检测监测光电管MPD的输出电流的峰值和谷值，并根据该峰值和谷值与参考值的比较结果，对激光二极管LD的驱动电流(包括调制电流和偏置电流)进行调整，逐步调整到与参考电流相同或相近，从而充分补偿激光二极管LD的斜率效率的温度特性，使得工作温度范围内的激光二极管LD的输出光功率和消光比保持稳定。
[0021]进一步地，监测光电管MPD的跟踪误差的温度特性也需要补偿，该补偿可以由芯片定时触发。为此，继续参照图1，本发明的光功率补偿电路还包括:可调峰值参考电流源410、可调谷值参考电流源420、温度传感器500、峰值偏移计算器610和谷值偏移计算器620。
[0022]其中，温度传感器500输出当前的温度值到峰值偏移计算器610和谷值偏移计算器620。峰值偏移计算器610和谷值偏移计算器620，根据当前的温度值和预定的参数表，分别确定峰值参考电流Irefl和谷值参考电流Iref2。可调峰值参考电流源410和可调谷值参考电流源420，根据峰值偏移计算器610和谷值偏移计算器620确定出的峰值参考电流Irefl和谷值参考电流Iref2的值，分别相应地输出峰值参考电流Irefl和谷值参考电流 Iref2o
[0023]其中，峰值和谷值偏移计算器610、620可以用来确定参考电流的实际值，也可以用来确定当前温度下的参考电流与当前参考电流源输出的参考电流之间的差值，还可以确定当前温度下的参考电流与参考电流初始值或者是当前温度所在线性区域的起点之间的差值等，即偏移值，从而使