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用于將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。LD用于產(chǎn) 生激光，對于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。EAM對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)姆聪蚱珘海捎贓AM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。 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)制器對光強(qiáng)的吸收以接近于指數(shù)的形式增加。 對于光通訊系統(tǒng)，光載波的均值光功率對于系統(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)器輸出交流信號的幅度要足夠大，因 此對驅(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存在分流，流入EAM的高頻 交流信號受到損傷，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。 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為光功率誤差 信號； 利用比較器輸出的差值信號和偏置電流檢測電路輸出的第一電壓信號，調(diào)節(jié)反饋 控制器輸出的電壓控制信號，使得偏置電流檢測電路所檢測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的質(zhì)量，即輸出光信號 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。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)制后的光信號為第一反饋信號，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，獲取用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓
控制信號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)制后的光信號為第一反饋信號，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，獲取用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號Ve。N ;驅(qū)動(dòng)電路在電壓控制信號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 偏置電流檢測電路，用于檢測LD中的偏置電流，將其轉(zhuǎn)換為第一電壓信號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器PD輸出的光電流Ipd轉(zhuǎn)換為 第二電壓信號并放大，所述PD用于感應(yīng)EAM調(diào)制后的光信號的光功率，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 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VEKK和偏置電流檢測電路輸出 的第一電壓信號Ve^，產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號并輸出，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VEKK獲得有功光率誤差時(shí)，根據(jù)偏置電流檢測電路 所檢測的偏置電流獲得調(diào)制的方向，進(jìn)行計(jì)算獲得電壓控制信號。 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，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V，和偏 置電流檢測電路檢測到第一電壓信號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)換為電壓信號并放大輸出第一電壓信號。達(dá)到對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V，和偏置電流檢 測電路檢測到第一電壓信號V^s，采用比例積分控制算法獲得電壓控制信號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VBIAS，正相輸入端接入 差值信號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 級運(yùn)放。本實(shí)施例中直流偏置電壓電路包括級聯(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，但是信號幅度小，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電路形成一個(gè)反饋控制環(huán)路，對激光器的偏置電流實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。對 采用本電路的40G電吸收調(diào)制激光器進(jìn)行測試，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為光功
率誤差信號，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為功率誤差信號； S103，利用比較器輸出的差值信號和偏置電流檢測電路輸出的第一 電壓信號，調(diào)
節(jié)輸出的電壓控制信號，使得偏置電流檢測電路所檢測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。
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；在所述電壓控制信號的控制下，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 包括偏置電流檢測電路，用于檢測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器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為第二電壓信 號并放大，所述光電探測器用于感應(yīng)調(diào)制后的光信號的光功率，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；反饋控制器，用于依據(jù)所述比較器得到的差值信號和所述偏置電流檢測電路輸出的第 一電壓信號，產(chǎn)生用于控制驅(qū)動(dòng)電路的電壓控制信號并輸出。
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，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 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)換為電壓信號并放大輸出第一電壓信號。
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，正相輸入端接入所述差值信號，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為<formula>formula see original document page 2</formula>其中V，為電壓控制信號，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，VBIAS為第一電壓信號，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為光功率誤差信號；利用比較器輸出的差值信號和偏置電流檢測電路輸出的第一電壓信號，調(diào)節(jié)反饋控制 器輸出的電壓控制信號，使得偏置電流檢測電路所檢測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。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H01S5/00GK101702489SQ20091020745
公開日2010年5月5日 申請日期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 申請人:中興通訊股份有限公司