專利名稱：基于單片機(jī)的平均光功率和消光比恒定的自動(dòng)控制光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域中的光模塊，尤其涉及基于單片機(jī)的平均光功率 和消光比恒定的自動(dòng)控制光模塊；具體地說(shuō)，涉及光模塊的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著光通信網(wǎng)絡(luò)傳輸容量的發(fā)展，對(duì)小型封裝的光模塊需求越來(lái)越多，通過(guò) 更小的體積和更低的成本，提供更高的接入密度，最終提高用戶接入容量。光模 塊體積的減小，使得模塊內(nèi)部溫度升高，再加上整個(gè)系統(tǒng)中模塊間距更加接近， 模塊工作的周邊溫度也升高了，這對(duì)模塊的性能影響很大。由于激光器的特性隨 溫度變化而變化，在設(shè)計(jì)光模塊時(shí)，需仔細(xì)考慮激光器參數(shù)與溫度之間的關(guān)系。
在設(shè)計(jì)光模塊時(shí)，有兩個(gè)十分重要的參數(shù)要重點(diǎn)考慮平均光功率和消光比。 這兩個(gè)參數(shù)與激光二極管的光功率-電流曲線的斜率和閾值電流息息相關(guān)，激光 器的性能表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)就是隨溫度變化而變化。光模塊在板上整個(gè)溫度工作范 圍內(nèi)，要保持平均光功率和消光比恒定。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就在于針對(duì)光模塊特性隨溫度變化的特點(diǎn)，提供基于單片 機(jī)的平均光功率和消光比恒定的自動(dòng)控制光模塊。 本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
采用單片機(jī)、高精度數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過(guò)軟件控制和査表的方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)光模 塊平均光功率和消光比的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定。 1、平均光功率恒定控制
由于背光二極管線性度隨溫度變化小，故利用此特性可做光功率監(jiān)測(cè)用； 單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器組件、背光電流取樣電路和單片機(jī)依次連接組成閉環(huán)控制電路； 具體控制步驟如下
① 通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行功率上報(bào)校準(zhǔn)，設(shè)置一偏置電流點(diǎn)，讀取功率計(jì)讀數(shù)輸 入上位機(jī)界面，背光電流取樣電路把此功率轉(zhuǎn)化為電壓，輸入到單片機(jī)進(jìn)行模數(shù) 轉(zhuǎn)化后，輸出背光二極管電流給上位機(jī)；同樣的方法設(shè)置另外一偏置電流點(diǎn)，讀 取功率計(jì)讀數(shù)輸入上位機(jī)界面，單片機(jī)輸出背光二極管電流給上位機(jī)。通過(guò)以上
數(shù)據(jù)計(jì)算公式戶二"pb+6中常數(shù)K、 b;
② 通過(guò)上位機(jī)界面設(shè)置輸出平均光功率點(diǎn)，即給定值、偏置電流調(diào)整步進(jìn) 值、允許控制的誤差范圍；
③ 單片機(jī)通過(guò)反復(fù)采樣背光二極管電流，來(lái)判斷平均光功率是否達(dá)到設(shè)置 值允許的誤差范圍內(nèi)；如果超出誤差范圍，單片機(jī)通過(guò)設(shè)置的步進(jìn)增加或者減小 偏置電流，來(lái)控制平均光功率在誤差允許范圍內(nèi)。
2、消光比恒定控制
通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)確定溫度與調(diào)制電流設(shè)置表，利用査表方式設(shè)置調(diào)制電流來(lái)保 持消光比恒定；
溫度取樣電路、單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、激光器驅(qū)動(dòng)電路和激光器組件依次連 接組成開(kāi)環(huán)電路；
具體控制步驟如下-
① 通過(guò)熱敏電阻取樣激光器溫度對(duì)應(yīng)的電壓，輸入單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
② 單片機(jī)通過(guò)公式運(yùn)算r二"廠3+Z^2+c^ + "把電壓轉(zhuǎn)換為溫度査表；
◎單片機(jī)査出相應(yīng)溫度下的調(diào)制電流值，輸出去控制激光器驅(qū)動(dòng)器。
另外，溫度和調(diào)制電流表是經(jīng)驗(yàn)值，由于器件一致性問(wèn)題，此經(jīng)驗(yàn)值存在一 定的誤差，為修正此誤差采用了四點(diǎn)校準(zhǔn)法測(cè)試模塊四個(gè)溫度下，保持消光比 恒定所需的調(diào)制電流，這些數(shù)據(jù)輸入上位機(jī)計(jì)算得到一組平滑數(shù)據(jù)，然后和經(jīng)驗(yàn) 值求算術(shù)平均值，后得到的表存入單片機(jī)。
光模塊主要包括單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、溫度取樣電路、激光器驅(qū)動(dòng)電路、背 光電流取樣電路、保護(hù)電路和激光器組件；
單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器組件、背光電流取樣電路5 和單片機(jī)依次連接，實(shí)現(xiàn)平均光功率恒定控制；單片機(jī)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器組件、溫度取樣電路和單片 機(jī)依次連接，實(shí)現(xiàn)消光比恒定控制；
溫度取樣電路設(shè)置在激光器組件附近，獲取激光器組件的溫度；
保護(hù)電路設(shè)置在激光器驅(qū)動(dòng)電路和激光器組件之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器組件的保護(hù)。
本實(shí)用新型具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果
電路簡(jiǎn)潔，控制效果好，精確度高，響應(yīng)快、應(yīng)用方便，同時(shí)加入保護(hù)電路 保證了激光二極管的安全。
經(jīng)實(shí)際檢測(cè)，本實(shí)用新型控制平均光功率的誤差為士0.3dbm，消光比的誤差 為±0. 3db。


圖l是本模塊的結(jié)構(gòu)框圖； 其中
1一單片機(jī)；
2— 數(shù)模轉(zhuǎn)換器；
3— 溫度取樣電路；
4— 激光器驅(qū)動(dòng)電路；
5— 背光電流取樣電路；
6— 保護(hù)電路；
7— 激光器組件。
具體實(shí)施方式
一、光模塊的結(jié)構(gòu)
如圖l，光模塊主要包括單片機(jī)l、數(shù)模轉(zhuǎn)換器2、溫度取樣電路3、激光器 驅(qū)動(dòng)電路4、背光電流取樣電路5、保護(hù)電路6和激光器組件7;
單片機(jī)l、數(shù)模轉(zhuǎn)換器2、激光器驅(qū)動(dòng)電路4、激光器組件7、背光電流取樣 電路5和單片機(jī)1依次連接，實(shí)現(xiàn)平均光功率恒定控制；
單片機(jī)l、數(shù)模轉(zhuǎn)換器2、激光器驅(qū)動(dòng)電路4、激光器組件7、溫度取樣電路3和單片機(jī)1依次連接，實(shí)現(xiàn)消光比恒定控制；
溫度取樣電路3設(shè)置在激光器組件7附近，獲取激光器組件7的溫度； 保護(hù)電路6設(shè)置在激光器驅(qū)動(dòng)電路4和激光器組件7之間，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器組
件7的保護(hù)。 二、元器件
1、 單片機(jī)l
單片機(jī)1采用Silicon Laboratories C8051F330，監(jiān)控激光器(LD)的溫 度、光功率，控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 2設(shè)置偏置電流和調(diào)制電流。 軟件包括
(1) 光功率和偏置電流公式計(jì)算；
(2) Rth熱敏電阻和T溫度換算；
(3) 調(diào)制電流和溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)表。
2、 數(shù)模轉(zhuǎn)換器2
數(shù)模轉(zhuǎn)換器2采用ADI精度較高的10位DAC AD5315帶I2C接口。
3、 溫度取樣電路3
溫度取樣電路3采用村田負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻。
4、 激光器驅(qū)動(dòng)電路(LDD) 4
激光器驅(qū)動(dòng)電路(LDD) 4即由TI的0NET1101L組成。
5、 背光電流取樣電路5 背光電流取樣電路5采用高精度運(yùn)算放大器。
6、 保護(hù)電路6
保護(hù)電路6由相互連接的三極管和電阻組成，通過(guò)軟件控制。
7、 激光器組件7
VCSEL、 F-P或DFB激光器均可。
權(quán)利要求1、基于單片機(jī)的平均光功率和消光比恒定的自動(dòng)控制光模塊，其特征在于主要包括單片機(jī)(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)、溫度取樣電路(3)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)、背光電流取樣電路(5)、保護(hù)電路(6)和激光器組件(7)；單片機(jī)(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)、激光器組件(7)、背光電流取樣電路(5)和單片機(jī)(1)依次連接；單片機(jī)(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)、激光器組件(7)、溫度取樣電路(3)和單片機(jī)(1)依次連接；溫度取樣電路(3)設(shè)置在激光器組件(7)附近；保護(hù)電路(6)設(shè)置在激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)和激光器組件(7)之間。
2、 按權(quán)利要求l所述的自動(dòng)控制光模塊，其特征在于單片機(jī)(1)采用Silicon Laboratories C8051F330。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于單片機(jī)的平均光功率和消光比恒定的自動(dòng)控制光模塊，涉及光通信領(lǐng)域中的光模塊；具體地說(shuō)，涉及光模塊的結(jié)構(gòu)。本光模塊的主要結(jié)構(gòu)是單片機(jī)(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)、激光器組件(7)、背光電流取樣電路(5)和單片機(jī)(1)依次連接，實(shí)現(xiàn)平均光功率恒定控制；單片機(jī)(1)、數(shù)模轉(zhuǎn)換器(2)、激光器驅(qū)動(dòng)電路(4)、激光器組件(7)、溫度取樣電路(3)和單片機(jī)(1)依次連接，實(shí)現(xiàn)消光比恒定控制。本實(shí)用新型電路簡(jiǎn)潔，控制效果好，精確度高，響應(yīng)快、應(yīng)用方便。
文檔編號(hào)H04B10/12GK201383813SQ20082023032
公開(kāi)日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2008年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月16日
發(fā)明者丹 李, 穎 汪, 飚 王, 濤 袁, 辛華強(qiáng) 申請(qǐng)人:武漢電信器件有限公司