專利名稱：電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種外調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及一種電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在光纖上的傳輸，需要通過光收發(fā)模塊進(jìn)行電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。電光轉(zhuǎn)換是通過半導(dǎo)體激光器完成的。半導(dǎo)體激光器根據(jù)調(diào)制方式不同，主要分兩種直接調(diào)制激光器和外調(diào)制激光器。直接調(diào)制激光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，當(dāng)調(diào)制速率達(dá)到吉比特速率時(shí)，由于受激光器弛豫振蕩和啁啾現(xiàn)象影響，光脈沖光譜展開，傳輸距離較短，一般在40公里以下，不適于遠(yuǎn)距離傳輸。外調(diào)制激光器雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，但能獲得較大的色散容限值，傳輸距離多在40公里以上。外調(diào)制激光器又分為電吸收外調(diào)制激光器和鈮酸鋰調(diào)制激光器，鈮酸鋰調(diào)制激光器多用在超長(zhǎng)距光傳輸中。在中長(zhǎng)距10Gb/s光網(wǎng)絡(luò)中，廣泛使用帶制冷的電吸收調(diào)制激光器，主要包括一半導(dǎo)體激光器、一電吸收調(diào)制器以及一TEC制冷器，電吸收調(diào)制器和半導(dǎo)體激光器通常集成在一個(gè)芯片襯底上，且兩者共陰極連接，即電吸收調(diào)制器的陰極和半導(dǎo)體激光器的陰極，在組件內(nèi)部連接在一起，并通過一個(gè)管腳引出。半導(dǎo)體激光器連續(xù)發(fā)射的光具有固定的波長(zhǎng)和光功率，在發(fā)射的過程中，不受電調(diào)制信號(hào)的影響，因此不產(chǎn)生高速調(diào)制帶來啁啾現(xiàn)象，光譜的譜線寬度維持在最小，電吸收調(diào)制器對(duì)半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光根據(jù)電調(diào)制信號(hào)以允許或者禁止通過的方式進(jìn)行處理，而在調(diào)制的過程中，對(duì)光波的頻譜特性不會(huì)產(chǎn)生任何影響，保證了光譜的質(zhì)量。
如圖1所示的交流耦合型電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路100，該驅(qū)動(dòng)電路由一負(fù)電源106和一正電源109同時(shí)供電。射頻信號(hào)RF通過電吸收調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路110后由電容108交流耦合至T三端口網(wǎng)絡(luò)。正電源109(如，+5V或+3.3V)為半導(dǎo)體激光器101提供正向偏置。電阻103為限流電阻，保護(hù)半導(dǎo)體激光器101。負(fù)電源106通過電吸收調(diào)制器偏置電路107后由電感105連接到電吸收調(diào)制器102的陽極，而電吸收調(diào)制器102與半導(dǎo)體激光器101共陰極并接地。由于電吸收調(diào)制器偏置電路107采用負(fù)電源106供電，其輸出為負(fù)電壓，這樣電吸收調(diào)制器102陽極負(fù)電位低于陰極零電位，從而實(shí)現(xiàn)電吸收調(diào)制器102的反向偏置。電感105對(duì)于直流電源為低阻抗，對(duì)于射頻信號(hào)為高阻抗。而電阻104為射頻信號(hào)RF提供終端匹配。由于電感105的取值多為數(shù)微亨，體積大，導(dǎo)致安裝時(shí)需要占用較大面積的電路板，不適用SFP或XFP光收發(fā)模塊的小型化封裝。
如圖2所示的直流耦合型電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路200。電吸收調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路207由負(fù)電源206供電。射頻信號(hào)RF通過電吸收調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路207直流耦合到電吸收調(diào)制器202，為電吸收調(diào)制器202提供調(diào)制電流和直流偏置。因?yàn)殡娢照{(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路207的內(nèi)集成的偏置電路的輸出為負(fù)電壓，該負(fù)電壓提供給電吸收調(diào)制器202的陽極，而電吸收調(diào)制器202與半導(dǎo)體激光器201共陰極并接地，所以電吸收調(diào)制器202工作于反向偏置。正電源208(如，+5V或+3.3V)為激光器201提供正向偏置。電阻203為限流電阻，保護(hù)半導(dǎo)體激光器201。電阻204一端與電吸收調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電路207輸出端連接，另一端接地，為射頻信號(hào)RF提供終端匹配。
根據(jù)10Gb/s XFP光收發(fā)模塊的多元協(xié)議(XFP MSA)規(guī)定，XFP光收發(fā)模塊只能采用+5V，+3.3V，+1.8V和-5.2V四種電源中的一種電源或多種電源供。由于上述結(jié)構(gòu)的電吸收調(diào)制激光器的驅(qū)動(dòng)電路均需采用正負(fù)兩個(gè)電源同時(shí)供電，成本高，且采用負(fù)電源-5.2V供電時(shí)，系統(tǒng)廠商使用時(shí)極其不便。

發(fā)明內(nèi)容
為克服以上缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種使用方便，成本低，適合高速小型化封裝光收發(fā)模塊用的電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括一半導(dǎo)體激光器、一電吸收調(diào)制器、一正電源、一射頻信號(hào)RF和正偏壓、一限流電阻和一終端匹配電阻，所述半導(dǎo)體激光器和電吸收調(diào)制器兩者共陰極并與正電源的輸出端連接，且該輸出端還與PWM升壓電路的輸入端連接，限流電阻的一端與PWM升壓電路的輸出端連接，另一端連接半導(dǎo)體激光器陽極，射頻信號(hào)RF和正偏壓的輸出端連接電吸收調(diào)制器的陽極，終端匹配電阻一端與射頻信號(hào)RF和正偏壓輸出端連接，另一端接地。
所述PWM升壓電路，包括一PWM升壓控制器、一開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管、一電感、一二極管和一電容，所述電感、二極管和電容依序串聯(lián)電路，電感的輸入端與正電源的輸出端連接，電容的輸出端接地；開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極接電感的輸出端，源極接地，柵極接PWM升壓控制器的輸出端，PWM升壓控制器的輸入端與二極管的陰極連接，其連接點(diǎn)向外引出作為PWM升壓電路的輸出端。
所述PWM升壓控制器可以采用Maxim公司的集成電路芯片MAX1522、MAX1523、MAX1896或MAX1523。
由于本實(shí)用新型電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，通過在正電源的輸出端與激光器的陽極之間增加了一個(gè)PWM升壓電路，激光器的陽極電壓就高于正電源的輸出端，而正電源的輸出端又與激光器的陰極連接，這樣就保證了激光器的正向偏置。射頻信號(hào)RF和正偏壓連接電吸收調(diào)制器的陽極為電吸收調(diào)制器提供反向偏置。整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路只需一個(gè)正電源，元件少，成本低，占用電路板空間小，適合用于SFP或XFP光收發(fā)模塊的小型化封裝。


圖1表示一種現(xiàn)有技術(shù)電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖2表示另一種現(xiàn)有技術(shù)的電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖3表示本實(shí)用新型電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖4表示圖3所示PWM升壓電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明最佳實(shí)施例。
如圖3所示電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括包括一半導(dǎo)體激光器301、一電吸收調(diào)制器302、一正電源307、一射頻信號(hào)RF和正偏壓306、一限流電阻303和一終端匹配電阻304，所述半導(dǎo)體激光器301和電吸收調(diào)制器302兩者共陰極并與正電源307的輸出端309連接，且該輸出端309還與PWM升壓電路308的輸入端連接，該輸出端309的電壓為5V。一限流電阻303一端與PWM升壓電路308的輸出端410連接，另一端連接半導(dǎo)體激光器301陽極，由于PWM升壓電路308的升壓作用，其輸出端410的電壓約為7～8V高于正電源307的輸出端309電壓5V，從而保證半導(dǎo)體激光器301正向偏置。射頻信號(hào)RF和正偏壓306的輸出端連接電吸收調(diào)制器302的陽極，以便為電吸收調(diào)制器302提供驅(qū)動(dòng)和反向偏置工作點(diǎn)，射頻信號(hào)RF和正偏壓306的輸出端電壓為0～5V，終端匹配電阻304一端與射頻信號(hào)RF和正偏壓306輸出端連接，另一端接地，為射頻信號(hào)RF提供終端匹配。
如圖4所示PWM升壓電路308，包括一PWM升壓控制器3086、一開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082、一電感3081、一二極管3083和一電容3084。其中PWM升壓控制器3086可以采用Maxim公司的集成電路芯片MAX1522、MAX1523、MAX1896或MAX1523。電感3081、二極管3083和電容3084依序組成串聯(lián)電路，其中，電感3081的輸入端與正電源307的輸出端309連接，約4.7μH～10μH；電容3084的輸出端接地，容值約1～10μF；開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082的漏極接電感3081的輸出端，源極接地，柵極接PWM升壓控制器3086的輸出端，PWM升壓控制器3086的輸入端與二極管3083的陰極連接，其連接點(diǎn)向外引出作為PWM升壓電路308的輸出端410。
PWM升壓電路308的工作原理如下當(dāng)開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082導(dǎo)通時(shí)，由于其導(dǎo)通電阻很小，電感3081與二極管3083陽極間的連接點(diǎn)3087相當(dāng)于接地，二極管3083處于截止?fàn)顟B(tài)，正電源307輸出的電流流經(jīng)電感3081后，只產(chǎn)生一個(gè)回路，即電流全部通過開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082的漏極輸入后，由開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082的源極輸出到地，此過程中，電感3081儲(chǔ)存能量。而當(dāng)開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082由此導(dǎo)通狀態(tài)再切換至斷開時(shí)，由于流經(jīng)電感3081的電流突然被截?cái)鄷r(shí)，就會(huì)在電感3081兩端產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)E′，電感3081就會(huì)將開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082導(dǎo)通時(shí)儲(chǔ)存的能量進(jìn)行釋放，以促使二極管3083導(dǎo)通，這樣由電感3081輸出的電流經(jīng)二極管3083后，由其陰極端即PWM升壓電路308的輸出端410端會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)回路一個(gè)是對(duì)接地電容3084進(jìn)行充電的回路；另一個(gè)為激光器301提供正向偏壓的回路。由于正電源307的輸出端309的電壓為E，電感3081的反電動(dòng)勢(shì)E′，這樣電感3081與二極管3083陽極間的連接點(diǎn)3087的電壓為E+E′。如果二極管3083的正向壓降為VF，則整個(gè)PWM升壓電路輸出端410的電壓Vo＝E+E′-VF。PWM升壓電路輸出端410的電壓Vo反饋給PWM升壓控制器3086以控制其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)3085的占空比，該脈沖信號(hào)用于控制開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082的導(dǎo)通和斷開，使PWM升壓電路輸出端410的電壓升高并穩(wěn)定輸出。當(dāng)開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082從斷開狀態(tài)再次導(dǎo)通時(shí)，電容3084便進(jìn)行放電，此時(shí)PWM升壓電路輸出端410的電壓下降，當(dāng)下降到一定程度時(shí)，由于脈沖信號(hào)3085的作用，開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082又再次斷開，電感3081又再存儲(chǔ)的能量，又再次給電容3084充電，使PWM升壓電路輸出端410的電壓升高，開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082以此反復(fù)的導(dǎo)通或斷開，從而使PWM升壓電路輸出端410的電壓始終維持在一個(gè)較高的輸出電壓。
脈沖信號(hào)3085的頻率取決于電感3081和電容3084的值。頻率越低，所需電感3081和電容3082的值越大。為了減小電感3081和電容3084的體積，脈沖信號(hào)3085的頻率越來越高，可達(dá)到10MHz。因此，PWM升壓控制器3086必須是快速的階躍響應(yīng)，以防止因負(fù)載半導(dǎo)體激光器301的變化而引起的輸出端410的電壓有較大的波動(dòng)。通過連續(xù)的脈沖信號(hào)3085連續(xù)不斷的控制開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管3082的導(dǎo)通和斷開動(dòng)作，輸出端410的電壓始終保持高于正電源的輸出端309的電壓，以便為半導(dǎo)體激光器301提供正向偏置電壓。
權(quán)利要求1.一種電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路(300)，其特征在于，包括一半導(dǎo)體激光器(301)、一電吸收調(diào)制器(302)、一正電源(307)、一射頻信號(hào)RF和正偏壓(306)、一限流電阻(303)和一終端匹配電阻(304)，所述半導(dǎo)體激光器(301)和電吸收調(diào)制器(302)兩者共陰極并與正電源(307)的輸出端(309)連接，且該輸出端(309)還與PWM升壓電路(308)的輸入端連接，一限流電阻(303)一端與PWM升壓電路(308)的輸出端(410)連接，另一端連接半導(dǎo)體激光器(301)陽極，射頻信號(hào)RF和正偏壓(306)的輸出端連接電吸收調(diào)制器(302)的陽極，終端匹配電阻(304)一端與射頻信號(hào)RF和正偏壓(306)輸出端連接，另一端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路(300)，其特征在于，所述PWM升壓電路(308)，包括一PWM升壓控制器(3086)、一開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管(3082)、一電感(3081)、一二極管(3083)和一電容(3084)，所述電感(3081)、二極管(3083)和電容(3084)依序串聯(lián)電路，電感(3081)的輸入端與正電源(307)的輸出端(309)連接，電容(3084)的輸出端接地；開關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管(3082)的漏極接電感(3081)的輸出端，源極接地，柵極接PWM升壓控制器(3086)的輸出端，PWM升壓控制器(3086)的輸入端與二極管(3083)的陰極連接，其連接點(diǎn)向外引出作為PWM升壓電路(308)的輸出端(410)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路(300)，其特征在于，所述PWM升壓控制器(3086)可以采用Maxim公司的集成電路芯片MAX1522、MAX1523、MAX1896或MAX1523。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括一種電吸收調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電路，包括一半導(dǎo)體激光器、一電吸收調(diào)制器、一正電源、一射頻信號(hào)RF和正偏壓、一限流電阻和一終端匹配電阻，所述半導(dǎo)體激光器和電吸收調(diào)制器兩者共陰極并與正電源的輸出端連接，且該輸出端還與PWM升壓電路的輸入端連接，限流電阻的一端與PWM升壓電路的輸出端連接，另一端連接半導(dǎo)體激光器陽極，射頻信號(hào)RF和正偏壓的輸出端連接電吸收調(diào)制器的陽極，終端匹配電阻一端與射頻信號(hào)RF和正偏壓輸出端連接，另一端接地。整個(gè)驅(qū)動(dòng)路只需一個(gè)正電源，元件少，成本低，占用電路板空間小，適合用于SFP或XFP光收發(fā)模塊的小型化封裝。
文檔編號(hào)H01S3/00GK2917038SQ20062001327
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者夏京盛, 夏哲, 任禮霞 申請(qǐng)人:深圳飛通光電子技術(shù)有限公司