專利名稱：一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路及其調(diào)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字光纖傳輸技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路
及其調(diào)試方法。
背景技術(shù)：
隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光收發(fā)合一模塊已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到光纖 通訊系統(tǒng)中。光收發(fā)合一模塊是光纖通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，起著電/光、光/電 轉(zhuǎn)換的作用，其性能對(duì)光纖通訊系統(tǒng)性能指標(biāo)有著重要影響。光收發(fā)合一模塊通常采 用電吸收調(diào)制激光器(Electroabsorption Modulated Laser, EML) ， EML主要包括 光電探測(cè)器(Photodetector， PD)、激光二極管(Laser Diode， LD)和電吸收調(diào)制器 (Electro-absorption Modulator, EAM)，其中PD用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。LD用于產(chǎn) 生激光，對(duì)于LD來說，要使其產(chǎn)生激光，必須往LD注入偏置電流，即偏置電流由LD的陽極 流入LD的陰極，要保證偏置電流從LD的陽極流入LD的陰極，LD必須正向偏置。EAM以LD 產(chǎn)生的激光作為光載波，將調(diào)制電壓調(diào)制到光載波上，得到調(diào)制后的光信號(hào)。EAM對(duì)LD產(chǎn) 生的激光進(jìn)行調(diào)制的原理為給EAM加上適當(dāng)?shù)姆聪蚱珘?，由于EAM的非線性吸收特性，在 EAM的調(diào)制范圍內(nèi)，隨著反向偏壓的增加，EAM對(duì)光強(qiáng)的吸收以接近于指數(shù)的形式增加，使 得反向偏壓增大時(shí)，只有很小的光功率透過，因此，經(jīng)EAM調(diào)制后輸出的光載波上攜帶了調(diào) 制電壓信號(hào)。 傳統(tǒng)的電吸收調(diào)制激光器中，用于提供調(diào)制電壓的驅(qū)動(dòng)器和EAM之間的耦合方式 有兩種， 一種是傳統(tǒng)的直流DC耦合方式，如圖1所示，驅(qū)動(dòng)器的輸出直接連接到EAM的陽 極，EAM的陰極接地，&為匹配電阻并接在EAM的兩端。另一種是傳統(tǒng)的交流AC耦合方式， 見圖2所示，驅(qū)動(dòng)器的輸出經(jīng)電容Q連接到EAM的陽極，EAM的陰極接地，由于采用交流耦 合，需要在驅(qū)動(dòng)器上加直流偏置電壓電路BIAS-T1 ，在EAM上加直流偏置電壓電路BIAS-T2， BIAS-T1和BIAS-T2用來分別為驅(qū)動(dòng)器和EAM提供直流偏置電壓，主要由磁珠和電感組成， 用來通直流，阻交流。因此，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器和EAM采用AC耦合方式時(shí)，需要在EAM上加直流偏置 電壓電路(即電路BIAS-T2)，使EAM的反向偏壓落入EAM的調(diào)制范圍內(nèi)，即滿足隨著反向偏 壓的增加，電吸收調(diào)制器對(duì)光強(qiáng)的吸收以接近于指數(shù)的形式增加。 對(duì)于光通訊系統(tǒng)，光載波的均值光功率對(duì)于系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到至關(guān)重要的作用。 為了使LD產(chǎn)生激光，需要在LD上加偏置電流，而EML的輸出功率主要由LD的偏置電流決 定，只要LD的偏置電流穩(wěn)定，就可以保證EML輸出光功率穩(wěn)定。 但目前上述結(jié)構(gòu)及連接方式的EML存在很大的缺點(diǎn)如果驅(qū)動(dòng)器和EAM采用DC耦 合的方式，為了獲得好的消光比和色散代價(jià)指標(biāo)，驅(qū)動(dòng)器輸出交流信號(hào)的幅度要足夠大，因 此對(duì)驅(qū)動(dòng)器的功耗要求大，驅(qū)動(dòng)器功耗大，造成EML的功耗大。如果驅(qū)動(dòng)器和EAM采用AC耦 合的方式，可以降低驅(qū)動(dòng)器的功耗，但是需要在EAM上增加直流偏置電壓電路(BIAS-T2)， EAM上增加直流偏置電壓電路能夠保證激光器輸出光功率穩(wěn)定，但直流偏置電壓電路的存 在會(huì)降低激光器的高頻性能。這是因?yàn)橹绷髌秒妷弘娐纺康氖菫镋AM提供直流偏置電
4壓，但同時(shí)要保證驅(qū)動(dòng)器輸出的高頻交流信號(hào)完全進(jìn)入EAM，所以直流偏置電流一般包括電 感等器件，可以通直流，阻交流，但是由于所用器件為非理想器件，不可避免存在寄生參數(shù)， 即存在寄生電阻和寄生電容，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器輸出的高頻交流信號(hào)存在分流，流入EAM的高頻 交流信號(hào)受到損傷，造成激光器輸出光載波抖動(dòng)大，眼圖模板裕量小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路及其調(diào)試方法，用于為電吸收調(diào)制 激光器中LD提供正向偏置電壓使其產(chǎn)生偏置電流，及向電吸收調(diào)制器提供直流偏置電壓， 該偏置電路及調(diào)制方法降低了電吸收調(diào)制激光器功耗，優(yōu)化交流耦合，提高電吸收調(diào)制激 光器的高頻性能。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其包括 驅(qū)動(dòng)電路，用于向電吸收調(diào)制激光器中的激光二極管提供使其產(chǎn)生激光的正向偏
置電壓； 直流偏置電壓電路，與電吸收調(diào)制激光器中的電吸收調(diào)制器的陰極連接，用于向 所述電吸收調(diào)制器的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使電吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào) 制范圍內(nèi)，所述電吸收調(diào)制器在其反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)情況下，以激光二極管產(chǎn)生的 激光為光載波，將調(diào)制電壓調(diào)制到所述光載波上，輸出調(diào)制后的光信號(hào)。 本發(fā)明還提供了一種基于上述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路的調(diào)試方法，該方法 包括步驟 調(diào)節(jié)直流偏置電壓電路為電吸收調(diào)制器的陰極提供的正的直流偏置電壓，使得電 吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)； 改變功率預(yù)設(shè)電壓和第一放大器的增益，使比較器輸出的差值信號(hào)為光功率誤差 信號(hào)； 利用比較器輸出的差值信號(hào)和偏置電流檢測(cè)電路輸出的第一電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)反饋 控制器輸出的電壓控制信號(hào)，使得偏置電流檢測(cè)電路所檢測(cè)的偏置電流滿足電吸收調(diào)制激 光器的輸出光功率要求。 本發(fā)明提出的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路及其調(diào)試方法具有有益效果 1)由于在EAM的陰極提供了正的直流偏置電壓，使驅(qū)動(dòng)器輸出交流信號(hào)的幅度降
低，從而進(jìn)一步降低了其匹配電阻上的功耗； 2)用地線與EAM的陰極交流耦合，去掉了現(xiàn)有直流偏置電壓電路的電感和磁珠等 器件，從而優(yōu)化了交流耦合，可以提高電吸收調(diào)制激光器的高頻性能； 3)利用反饋控制電路提高了電吸收調(diào)制激光器輸出光信號(hào)的質(zhì)量，即輸出光信號(hào) 抖動(dòng)小，眼圖模板裕量大，色散代價(jià)小，從而提升電吸收調(diào)制激光器的整體性能。


圖1為現(xiàn)有電吸收調(diào)制激光器中驅(qū)動(dòng)器與EAM采用DC耦合連接電路圖；
圖2為現(xiàn)有電吸收調(diào)制激光器中驅(qū)動(dòng)器與EAM采用AC耦合連接電路圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例中電吸收調(diào)制激光器的偏置電路與電吸收調(diào)制激光器連接 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)5
圖4為本發(fā)明實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)電路及偏置電流檢測(cè)電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及連接電路圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例中反饋控制器采用比例積分控制電路時(shí)的電路圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例中直流偏置電壓電路的電路圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例中電吸收調(diào)制激光器封裝圖； 圖8為本發(fā)明提供的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路的調(diào)試方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，將對(duì)本發(fā)明提出的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路及其調(diào)試方法的 具體實(shí)施例加以詳細(xì)描述。 本發(fā)明所提供的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，包括 驅(qū)動(dòng)電路，用于向電吸收調(diào)制激光器中的激光二極管LD提供使其產(chǎn)生激光的正 向偏置電壓，電吸收調(diào)制激光器中的激光二極管LD，用于在正向偏置電壓驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生激光， 如前所述，LD只有滿足正向偏置電壓情況下，才會(huì)存在偏置電流進(jìn)而產(chǎn)生激光；
直流偏置電壓電路，與電吸收調(diào)制激光器中的電吸收調(diào)制器EAM的陰極連接，用 于向EAM的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使EAM的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)，所述EAM 在其反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)情況下，以LD產(chǎn)生的激光為光載波，將調(diào)制電壓調(diào)制到所述 光載波上，輸出調(diào)制后的光信號(hào)。如前所述，在反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)時(shí)，隨著反向偏壓 的增加，EAM對(duì)光強(qiáng)的吸收以接近于指數(shù)的形式增加，使得反向偏壓增大時(shí)，只有很小的光 功率透過，達(dá)到調(diào)制目的。直流偏置電壓電路向EAM的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使 驅(qū)動(dòng)器輸出交流信號(hào)的幅度降低，從而使加在驅(qū)動(dòng)器和熱電制冷器上匹配電阻上的電壓的 有效值降低，降低匹配電阻上的功耗，也就降低了電吸收調(diào)制激光器的功耗。上述熱電制冷 器用于降低電吸收調(diào)制器管芯的溫度。 電吸收調(diào)制激光器中的驅(qū)動(dòng)器向EAM的陽極提供調(diào)制電壓，與電吸收調(diào)制器的陽 極采用耦合連接方式連接，所以調(diào)制電壓為幅值較小的交流電壓。 優(yōu)選地，電吸收調(diào)制激光器的偏置電路還包括地線，該地線與電吸收調(diào)制器的陰
極交流耦合，具體為EAM的陰極通過電容與地連接，該電容用于隔直流、通交流。這樣去掉
了現(xiàn)有直流偏置電壓電路的電感和磁珠等器件，從而優(yōu)化了交流耦合，可以提高電吸收調(diào)
制激光器的高頻性能。電吸收調(diào)制器中的EAM的陰極與LD的陰極連接在一起。 該電吸收調(diào)制器還包括反饋控制電路，以調(diào)制后的光信號(hào)為第一反饋信號(hào)，及以
LD在正向偏置電壓驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的偏置電流為第二反饋信號(hào)，獲取用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓
控制信號(hào)VOT ;在VOT的控制下，驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整向LD提供的正向偏置電壓，以調(diào)整所述激光
二極管中的偏置電流，由于偏置電流決定了輸出光功率的穩(wěn)定性，因而通過反饋調(diào)制機(jī)制
使電吸收調(diào)制器輸出的光功率穩(wěn)定，提高了電吸收調(diào)制激光器輸出光信號(hào)的質(zhì)量。 依照本發(fā)明的實(shí)施一中的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，如圖3所示，該電吸收
調(diào)制激光器的偏置電路包括驅(qū)動(dòng)電路，與LD陽極連接，用于向電吸收調(diào)制激光器中的LD
提供使其產(chǎn)生激光的正向偏置電壓；直流偏置電壓電路，與電吸收調(diào)制激光器中的EAM的
陰極連接，用于向EAM的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使EAM的反向偏壓落在調(diào)制范圍
內(nèi)；地線，與EAM的陰極交流耦合，即EAM的陰極交流耦合到地，且EAM的陰極與LD的陰極
連接。電吸收調(diào)制激光器中驅(qū)動(dòng)器的輸出端與EAM的陽極采用交流耦合連接。反饋控制電
6路，以調(diào)制后的光信號(hào)為第一反饋信號(hào)，及以LD在正向偏置電壓驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的偏置電流為 第二反饋信號(hào)，獲取用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號(hào)Ve。N ;驅(qū)動(dòng)電路在電壓控制信號(hào)VOT 的控制下，調(diào)整向LD提供的正向偏置電壓，以調(diào)整LD中的偏置電流。
如圖3所示，本實(shí)施例中反饋控制電路包括 偏置電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)LD中的偏置電流，將其轉(zhuǎn)換為第一電壓信號(hào)VBIAS并 輸出，由于驅(qū)動(dòng)電路與LD有串聯(lián)連接部分，所以對(duì)驅(qū)動(dòng)電路中該串聯(lián)連接部分的電流取樣 即可獲得LD中的偏置電流。 第一放大器，用于將電吸收調(diào)制激光器中光電探測(cè)器PD輸出的光電流Ipd轉(zhuǎn)換為 第二電壓信號(hào)并放大，所述PD用于感應(yīng)EAM調(diào)制后的光信號(hào)的光功率，并將其轉(zhuǎn)換為光電 流Ipd ;—般直接轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)比較小所以進(jìn)行預(yù)設(shè)倍數(shù)的放大，本實(shí)施例第一放大 器采用跨阻放大器，跨阻放大器采用高輸入阻抗負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，具有設(shè)計(jì)簡單和帶寬高的特 點(diǎn)；跨阻放大器的跨阻增益通過一個(gè)8位的數(shù)字電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)；第一放大器的輸出作為 功率反饋電壓輸入到比較器中。 比較器，將功率反饋電壓與預(yù)設(shè)功率電壓V^比較，比較得到的差值信號(hào)V，，該預(yù) 設(shè)功率電壓由理想功率電壓經(jīng)相同預(yù)設(shè)倍數(shù)的放大后得到，本實(shí)施例中預(yù)設(shè)功率電壓信號(hào) 通過一個(gè)12位的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)； 反饋控制器C(z)，用于依據(jù)比較器得到的差值信號(hào)VEKK和偏置電流檢測(cè)電路輸出 的第一電壓信號(hào)Ve^，產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號(hào)并輸出，由于LD中偏置電流 決定了輸出光功率，因此在通過差值信號(hào)VEKK獲得有功光率誤差時(shí)，根據(jù)偏置電流檢測(cè)電路 所檢測(cè)的偏置電流獲得調(diào)制的方向，進(jìn)行計(jì)算獲得電壓控制信號(hào)。 本實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路采用三極管驅(qū)動(dòng)電路，如圖4所示，三極管驅(qū)動(dòng)電路包括 正電源基準(zhǔn)、三極管、限流電阻1 4和電流取樣電阻1 3組成，正電源基準(zhǔn)采用+5V。使用反饋 控制器的輸出來控制三極管基極電壓，從而控制三極管的集電極電流，再用集電極電流來 驅(qū)動(dòng)LD。該三極管的基極接入電壓控制信號(hào)，所述三極管的集電極與LD陽極連接，向其提 供正向偏置電壓，三極管的發(fā)射極與正電源連接。因此反饋控制器根據(jù)差值信號(hào)V，和偏 置電流檢測(cè)電路檢測(cè)到第一電壓信號(hào)Ve^，控制三極管基極的電壓，三極管再用集電極電 流驅(qū)動(dòng)LD，三極管集電極中的電流即為偏置電流。該偏置電流檢測(cè)電路包括電流取樣電 阻R3， R3串聯(lián)連接在所述三極管的集電極；第二放大器，其兩個(gè)輸入端分別與R3兩端連接， 用于將^中的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大輸出第一電壓信號(hào)。達(dá)到對(duì)LD中偏置電流的取 樣。 本實(shí)施例中反饋控制器采用比例積分控制電路，根據(jù)差值信號(hào)V，和偏置電流檢 測(cè)電路檢測(cè)到第一電壓信號(hào)V^s，采用比例積分控制算法獲得電壓控制信號(hào)VOT。如圖5所 示，該比例積分控制電路包括 第三放大器，其反相輸入經(jīng)第一電阻&連接第一電壓信號(hào)VBIAS，正相輸入端接入 差值信號(hào)V，，輸出端經(jīng)串聯(lián)連接的第一電容Q和第二電阻R2接入反相輸入端，&和R2構(gòu) 成比例環(huán)節(jié)，&和Q構(gòu)成積分環(huán)節(jié)，通過修改這三個(gè)阻容器件的參數(shù)來調(diào)節(jié)比例系數(shù)和積 分系數(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)的性能。其中比例系數(shù)等于IVX，積分系數(shù)等于1/RA。第三放大器的輸 出端所輸出的電壓控制信號(hào)VC。N為 VC。N = V腳-((l+R^iS)/R^S) VBIAS， S為設(shè)定的復(fù)變量。
7
本實(shí)施例中電吸收調(diào)制激光器的偏置電路用于為LD提供偏置偏流和為EAM提供 反向偏壓，通過封裝后電路板的外圍接口與電吸收調(diào)制激光器實(shí)現(xiàn)連接。如圖3所示，電吸 收調(diào)制激光器包括驅(qū)動(dòng)器、EAM、 LD和PD ;電吸收調(diào)制激光器的偏置電路包括為EAM提供 直流偏置電壓的直流偏置電壓電路和為LD提供偏置電流的驅(qū)動(dòng)電路，及對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行 控制的反饋控制電路中的第一放大器、比較器、反饋控制器和偏置電流檢測(cè)電路。本發(fā)明中 將為EAM提供直流偏置電壓的電路和為LD提供直流偏置電流的電路集成在一起，即將EAM 陰極和LD的陰極接在一起。EAM陰極和LD的陰極連接到直流偏置電壓電路上，所以如圖3 所示，直流偏置電壓電路為偏置電流提供了回路。 因?yàn)樵O(shè)定正電壓來自數(shù)字器件，其供電只能采用正電源，一級(jí)運(yùn)放得到的電壓極 性與原電壓極性相反，而直流偏置電壓要求為正電壓，因此極性需再反轉(zhuǎn)一次，即要采用兩 級(jí)運(yùn)放。本實(shí)施例中直流偏置電壓電路包括級(jí)聯(lián)連接的第一運(yùn)算放大器(簡稱第一運(yùn)放) 和第二運(yùn)算放大器(簡稱第二運(yùn)放)，第一運(yùn)放的反相端接入設(shè)定正電壓，第二運(yùn)放的輸出 端經(jīng)擴(kuò)流電路接入電吸收調(diào)制器的陰極；級(jí)聯(lián)連接的第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器構(gòu) 成同相比例放大電路，設(shè)定正電壓經(jīng)該同相比例放大電路輸入到電吸收調(diào)制器的陰極。如 圖6所示，本實(shí)施例中的直流偏置電壓電路的結(jié)構(gòu)為第一運(yùn)放大的正相端接地，反相端經(jīng) 第一輸入電阻R5接入設(shè)定正電壓，輸出端經(jīng)第一反饋電路與反相端連接，反相端的第一輸 入電阻Rs和第一反饋電路中的電阻構(gòu)成反相比例放大電路，所以第一運(yùn)放的輸出電壓與設(shè) 定正電壓大小相等，極性相反；第二運(yùn)放的正相端接地，反相端經(jīng)第二輸入電阻Re接入第一 運(yùn)放的輸出端，第二運(yùn)放的輸出端接入擴(kuò)流電路輸入端，擴(kuò)流電路輸出端經(jīng)第二反饋電路 與第二運(yùn)放的反相端連接，擴(kuò)流電路輸出的直流偏置電壓與設(shè)定正電壓大小相等，極性相 同。第二運(yùn)放的反相端的第二輸入電阻R6和第二反饋電路中的電阻構(gòu)成反相比例放大電 路，所以擴(kuò)流電路用于對(duì)第二運(yùn)算放大器輸出進(jìn)行擴(kuò)流，其輸出端接入所述電吸收調(diào)制器 的陰極。本實(shí)施例中擴(kuò)流電路采用PNP三極管實(shí)現(xiàn)，PNP三極管的集電極作為輸出端接LD 和EAM的陰極，基極作為輸入端連接第二級(jí)運(yùn)放的輸出，發(fā)射極接地。設(shè)定正電壓是一個(gè)范 圍可調(diào)的正電壓，其調(diào)節(jié)范圍決定了最后輸出正電壓的調(diào)節(jié)范圍，設(shè)定正電壓由參考電壓 和數(shù)字電位器的數(shù)值決定，通過調(diào)整數(shù)字電位器的數(shù)值，可以對(duì)EAM直流偏置電壓進(jìn)行動(dòng) 態(tài)調(diào)整，調(diào)節(jié)范圍優(yōu)選為0 1. 8V。 以40G電吸收調(diào)制激光器的偏置電路為例，如圖7所示為電吸收調(diào)制激光器封 裝圖，電吸收調(diào)制激光器主要采用了 14腳蝶形封裝結(jié)構(gòu)，電吸收調(diào)制激光器包括驅(qū)動(dòng)器、 EAM、 LD、 PD以及用于EAM管芯溫度控制的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻TH和TEC制冷器。RF1和 RF2是高速的差分交流信號(hào)，但是信號(hào)幅度小，需要經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器放大后才能驅(qū)動(dòng)EAM。電吸 收調(diào)制激光器的LD、 PD與偏置電路中的跨阻放大器、比較器、反饋控制器、三極管驅(qū)動(dòng)電路 和直流偏置電流檢測(cè)電路形成一個(gè)反饋控制環(huán)路，對(duì)激光器的偏置電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。對(duì) 采用本電路的40G電吸收調(diào)制激光器進(jìn)行測(cè)試，7(TC驅(qū)動(dòng)器和TEC的功耗分別為1. 5W和 0. 5W，激光器輸出光信號(hào)眼圖抖動(dòng)小，眼圖模板裕量為16% ，經(jīng)過40ps/nm傳輸，色散代價(jià) 小于1. OdB。 依照本發(fā)明的實(shí)施例二中的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路的調(diào)試方法，用于對(duì)實(shí) 施例一中的電吸收調(diào)制激光器的偏置電路進(jìn)行調(diào)試，如圖8所示，該方法包括以下步驟
S101，調(diào)節(jié)直流偏置電壓電路為電吸收調(diào)制器的陰極提供的正的直流偏置電壓，
8使得電吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)，本實(shí)施例中通過調(diào)節(jié)設(shè)定正電壓來改變直 流偏置電壓電路為電吸收調(diào)制器的陰極提供正的直流偏置電壓，調(diào)節(jié)設(shè)定正電壓可以通過 調(diào)節(jié)8位數(shù)字電位器的數(shù)值來實(shí)現(xiàn)； S102，改變功率預(yù)設(shè)電壓和第一放大器的增益，使比較器輸出的差值信號(hào)為光功
率誤差信號(hào)，可以通過調(diào)節(jié)12位的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器的數(shù)值來改變功率預(yù)設(shè)電壓，及通過調(diào)
節(jié)跨阻放大器電路中的8位數(shù)字電位器的數(shù)值來改變跨阻放大器的增益，使跨阻放大器的
增益與理想功率電壓增益相等，從而保證輸出的差值信號(hào)為功率誤差信號(hào)； S103，利用比較器輸出的差值信號(hào)和偏置電流檢測(cè)電路輸出的第一 電壓信號(hào)，調(diào)
節(jié)輸出的電壓控制信號(hào)，使得偏置電流檢測(cè)電路所檢測(cè)的偏置電流滿足電吸收調(diào)制激光器
的輸出光功率要求。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
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權(quán)利要求
一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于，包括驅(qū)動(dòng)電路，用于向電吸收調(diào)制激光器中的激光二極管提供使其產(chǎn)生激光的正向偏置電壓；直流偏置電壓電路，與電吸收調(diào)制激光器中的電吸收調(diào)制器的陰極連接，用于向所述電吸收調(diào)制器的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使電吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)，所述電吸收調(diào)制器在其反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)情況下，以激光二極管產(chǎn)生的激光為光載波，將調(diào)制電壓調(diào)制到所述光載波上，輸出調(diào)制后的光信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于，還包括 反饋控制電路，根據(jù)所述調(diào)制后的光信號(hào)及激光二極管在正向偏置電壓驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生的偏置電流，獲取用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號(hào)；在所述電壓控制信號(hào)的控制下，所述驅(qū)動(dòng)電路調(diào)整向所述激光二極管提供的正向偏置 電壓，以調(diào)整所述激光二極管中的偏置電流。
3. 如權(quán)利要求2所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于，所述反饋控制電路 包括偏置電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)所述激光二極管中的偏置電流，將其轉(zhuǎn)換為第一電壓信 號(hào)并輸出；第一放大器，用于將電吸收調(diào)制激光器中光電探測(cè)器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為第二電壓信 號(hào)并放大，所述光電探測(cè)器用于感應(yīng)調(diào)制后的光信號(hào)的光功率，并將其轉(zhuǎn)換為光電流；比較器，用于將放大后的第二電壓信號(hào)作為功率反饋電壓與預(yù)設(shè)功率電壓比較，比較 得到的差值信號(hào)；反饋控制器，用于依據(jù)所述比較器得到的差值信號(hào)和所述偏置電流檢測(cè)電路輸出的第 一電壓信號(hào)，產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號(hào)并輸出。
4. 如權(quán)利要求2所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括三極管，所述三極管的基極接入所述電壓控制信號(hào)，所述三極管的集電極與所述激光二極管陽極連接，向其提供正向偏置電壓，所述三極管的發(fā)射極與正電 源連接。
5. 如權(quán)利要求4所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于，所述偏置電流檢測(cè) 電路包括電流取樣電阻，串聯(lián)連接在所述三極管的集電極；第二放大器，其兩個(gè)輸入端分別與所述電流取樣電阻兩端連接，用于將所述電流取樣 電阻中的電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)并放大輸出第一電壓信號(hào)。
6. 如權(quán)利要求3所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于， 所述反饋控制器采用比例積分控制電路，該比例積分控制電路包括 第三放大器，其反相輸入經(jīng)第一電阻連接所述第一電壓信號(hào)，正相輸入端接入所述差值信號(hào)，輸出端經(jīng)串聯(lián)連接的第一電容和第二電阻接入反相輸入端，第三放大器的輸出端 輸出的電壓控制信號(hào)為<formula>formula see original document page 2</formula>其中V，為電壓控制信號(hào)，1^為第一電阻，1 2為第二電阻，Q為第一電容，V，為差值信 號(hào)，VBIAS為第一電壓信號(hào)，S為復(fù)變量。
7. 如權(quán)利要求1 6任一所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于， 所述直流偏置電壓電路包括級(jí)聯(lián)連接的第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器，第一運(yùn)算放大器的反相端接入設(shè)定正電壓，第二運(yùn)算放大器的輸出端經(jīng)擴(kuò)流電路接入電吸收調(diào)制器 的陰極；級(jí)聯(lián)連接的第一運(yùn)算放大器和第二運(yùn)算放大器構(gòu)成同相比例放大電路。
8. 如權(quán)利要求7所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于， 所述第一運(yùn)算放大器的正相端接地，反相端經(jīng)第一輸入電阻接入設(shè)定正電壓，輸出端經(jīng)第一反饋電路與反相端連接，反相端的第一輸入電阻和第一反饋電路中的電阻構(gòu)成反相 比例放大電路；第二運(yùn)算放大器的正相端接地，反相端經(jīng)第二輸入電阻接入第一運(yùn)算放大器的輸出 端，第二運(yùn)算放大器的輸出端接入擴(kuò)流電路輸入端，所述擴(kuò)流電路輸出端經(jīng)第二反饋電路 與第二運(yùn)算放大器的反相端連接，第二運(yùn)算放大器的反相端的第二輸入電阻和第二反饋電 路中的電阻構(gòu)成反相比例放大電路；所述擴(kuò)流電路用于對(duì)第二運(yùn)算放大器輸出進(jìn)行擴(kuò)流，其輸出端同時(shí)接入所述電吸收調(diào) 制器的陰極。
9. 如權(quán)利要求1所述電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，其特征在于，還包括 地線，所述地線與電吸收調(diào)制器的陰極交流耦合，所述電吸收調(diào)制器的陰極與所述激 光二極管的陰極連接。
10. —種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路的調(diào)試方法，其特征在于，該方法包括步驟 調(diào)節(jié)直流偏置電壓電路為電吸收調(diào)制器的陰極提供的正的直流偏置電壓，使得電吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)；改變功率預(yù)設(shè)電壓和第一放大器的增益，使比較器輸出的差值信號(hào)為光功率誤差信號(hào)；利用比較器輸出的差值信號(hào)和偏置電流檢測(cè)電路輸出的第一電壓信號(hào)，調(diào)節(jié)反饋控制 器輸出的電壓控制信號(hào)，使得偏置電流檢測(cè)電路所檢測(cè)的偏置電流滿足電吸收調(diào)制激光器 的輸出光功率要求。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電吸收調(diào)制激光器的偏置電路，包括驅(qū)動(dòng)電路，用于向電吸收調(diào)制激光器中的激光二極管提供使其產(chǎn)生激光的正向偏置電壓；直流偏置電壓電路，與電吸收調(diào)制激光器中的電吸收調(diào)制器的陰極連接，用于向所述電吸收調(diào)制器的陰極提供一個(gè)正的直流偏置電壓，使電吸收調(diào)制器的反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)，所述電吸收調(diào)制器在其反向偏壓落在調(diào)制范圍內(nèi)情況下，以激光二極管產(chǎn)生的激光為光載波，將調(diào)制電壓調(diào)制到所述光載波上，輸出調(diào)制后的光信號(hào)。本發(fā)明進(jìn)一步降低了電吸收調(diào)制激光器功耗并優(yōu)化了交流耦合，提高了電吸收調(diào)制激光器的高頻性能。
文檔編號(hào)H01S5/00GK101702489SQ20091020745
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者呂書生 申請(qǐng)人:中興通訊股份有限公司