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      一種ddmi光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法

      文檔序號:7955572閱讀:573來源:國知局
      專利名稱:一種ddmi光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法
      技術領域
      本發(fā)明涉及一種光電通訊技術,特別涉及一種DDMI光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法。
      背景技術
      現有技術的光模塊發(fā)端監(jiān)控電路,該監(jiān)控電路包括激光器組件、激光器驅動器、采樣電阻和單片機。電路正常工作時,激光器組件內設置的激光二極管發(fā)光,背向光電二極管產生背向電流,該電流回路中由于串接了采樣電阻,只要通過單片機采集到采樣電阻兩端的共模電壓,利用其兩端的電壓差值除以采樣電阻就能得到背向光電流的大小。通過光功率校準寫入一個系數就可以得到某一光功率對應某一固定的光電流,只要知道光電流值也就可得出光功率大小,由此達到監(jiān)控目的。但是單片機采集到采樣電阻兩端的電壓會隨溫度等各種因素而變化,兩端的電壓不穩(wěn)定,這樣采集的精度就會降低,不能滿足光模塊發(fā)端監(jiān)控電路在商業(yè)檔和工業(yè)檔全溫范圍內保證精度的要求。

      發(fā)明內容
      本發(fā)明的目的在于克服現有技術中所存在的上述不足,提供一種提高監(jiān)控精度的 DDMI光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法。本發(fā)明的提供了一種DDMI光模塊發(fā)端電路,包括激光器驅動電路、微處理器、激光器和光敏二極管;所述微處理器通過激光器驅動電路驅動激光器發(fā)光;所述光敏二極管感應激光器發(fā)出的光,并轉換成電信號;所述微處理器通過光敏二極管的電信號來獲得光功率。根據本發(fā)明的實施例,所述激光驅動電路包括鏡像電流源,用于轉換光敏二極管的電信號;所述微處理器通過鏡像電流源轉換信號來獲取光功率。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述光敏二極管的電信號為電流信號。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述微處理器通過數模轉換后的信號驅動激光器。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述鏡像電流源通過模數轉換后輸入到微處理器。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述激光器為二極管激光器。
      根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,在所述微處理器和激光驅動電路之間串連有第一電阻,用于控制二極管激光器輸出功率調試范圍。 根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述鏡像電流源通過第二電阻接地,用于控制激光驅動電路對二極管激光器輸出功率的監(jiān)控精度和功率監(jiān)控范圍。
      根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述鏡像電流源轉換比為1 K。本發(fā)明還提供了一種DDMI光模塊發(fā)端電路,包括激光驅動器、激光驅動器內部的鏡像電流源、微處理器、二極管激光器和光敏二極管;其中微處理器包括數模轉換端口和模數轉換端口 ;所述微處理器的數模轉換端口連接激光驅動器,激光驅動器的負極端通過第四電阻連接二極管激光器的負極端,激光驅動器與二極管激光器的負極端還連接有電感, 激光驅動器的正極端通過第三電阻連接二極管激光器的正極端和電源,第四電阻、第三電阻和電感為激光驅動器高速信號的匹配網絡,用于優(yōu)化激光器輸出信號特性,光敏二極管的負極端與電源連接,光敏二極管的正極端與鏡像電流源連接,鏡像電流源與微處理器的模數轉換端口連接。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述微處理器數模轉換端口通過第一電路連接激光驅動器;所述微處理器輸出第一電流;第一電阻接收第一電流,并將該第一電流傳送至激光器驅動電路。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述激光驅動器接收第一電
      流,并將該第一電流傳送至二極管激光器。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述光敏二極管感應二極管激光器所發(fā)的光并產生第二電流。據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述第二電流被鏡像電流源接收后輸出,流經第二電阻后被轉化為電壓信號,該電壓信號被輸送至微處理器的模數轉換端□。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述微處理器為單片機。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述鏡像電流源的轉換比為
      1 Io根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述模數轉換端口的模數轉換為12位二進制數。 根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述模數轉換端口和數模轉換端口滿幅電壓均為2. 5V。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路中,所述微處理器通過鏡像電流源輸出信號來獲取激光驅動器功率。本發(fā)明還提供了一種監(jiān)控上述DDMI光模塊發(fā)端電路的光功率監(jiān)控方法,所述方法包括步驟第一步,采集當前溫度,在feiin值校準擬合曲線中選取當前溫度對應的直線段, 得到相應的斜率和截距,其中kin為光敏二極管的光電轉換比;第二步,根據MCU采樣的ADC值,計算出當前的背光電流1 ,進一步計算出此時 DDMI光模塊發(fā)端的發(fā)光功率Power_DDMI。上述DDMI光模塊發(fā)端的光功率監(jiān)控方法中,所述第一步包括以下步驟a,設定第一微處理器模數轉換端口的數值ADC,計算出背光電流Im ;b,根據等式kin = Power/Im,分別計算出0攝氏度、25攝氏度和70攝氏度時的 Gain 值 Gain_0, Gain_25 禾口 Gain_70 ;c,以溫度為橫坐標,Gain值為縱坐標,通過(0,Gain_0)和05,Gain_25)得到低溫段擬合直線段,得到低溫段擬合直線段的斜率和截距分別為Slope_L和offset_L,通過 (25, Gain_25)和(70,Gain_70)得到高溫段擬合直線段,得到高溫段擬合直線段的斜率和截距分別為offset_H,兩條直線段構成一條校準擬合曲線;d,將采集到的當前溫度值帶入該校準擬合曲線中,找出該溫度段對應的直線段的斜率和截距。上述DDMI光模塊發(fā)端電路的光功率監(jiān)控方法中,所述步驟c中也可以以kin值為橫坐標,溫度為縱坐標,通過(Gain_0,0)和(Gain_25,20得到低溫段擬合直線段,得到低溫段擬合直線段的斜率和截距,通過(Gain_25,25)和(Gain_70,70)得到高溫段擬合直線段,得到高溫段擬合直線段的斜率和截距。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊的光功率監(jiān)控方法中,計算背光電流Isffi的方法是利用等式背光電流Isffi = ADC*V*K/R/2N求出Im,其中模數轉換(A/D)端口和數模轉換(D/A)端口滿幅電壓均為V,R為第二電阻的電阻值,模數轉換為N位二進制數,鏡像電流源的轉換比為1 K。根據本發(fā)明的實施例,上述DDMI光模塊發(fā)端電路的光功率監(jiān)控方法中,所述第二步中計算此時DDMI光模塊發(fā)端的發(fā)光功率Power_DDMI的方法是i 將光功率與背光電流的曲線函數擬合,分別得到高溫段線性函數曲線y = slope_H*x+offset_H,和低溫段線性函數曲線y = slope_L*x+offset_L,其中y代表光功率,χ代表背光電流; 將計算得出的背光電流Im代入此時溫度對應的線性函數曲線,計算得出光功率。與現有技術相比,本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明的DDMI光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法,通過算法和微處理系統實現工業(yè)溫度(-40度 85度)范圍內的監(jiān)控精度補償,可以用于所有光模塊在商業(yè)檔和工業(yè)檔全溫范圍內保證精度,并且監(jiān)控精度可實現+/-ldB,保證了光功率檢測的可靠性。2.本發(fā)明的DDMI光模塊發(fā)端電路及其光功率監(jiān)控方法能夠滿足寬范圍的發(fā)端電路光功率監(jiān)控(_6dBm IOdBm)。3.本發(fā)明的DDMI光模塊發(fā)端電路簡單,易于實現。


      圖1為本發(fā)明的一種DDMI光模塊發(fā)端電路的原理框圖。圖2為圖1的更詳細的原理框圖。圖中標記1-微處理器,2-第一電阻,3-激光驅動電路,4- 二極管激光器,5-光敏二極管,6-鏡像電流源,7-第二電阻,8-激光驅動器,9-第三電阻,10-第四電阻,11-電感。
      具體實施例方式下面結合試驗例及具體實施方式
      對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例,凡基于本發(fā)明內容所實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
      參考圖1所示的一種DDMI光模塊發(fā)端電路,該電路包括微處理器1、第一電阻2、 激光器驅動電路3、二極管激光器4、光敏二極管5、鏡像電流源6、第二電阻7,其中微處理器 1包括數模轉換(D/A)端口和模數轉換(A/D)端口。所述微處理器1的數模轉換端口連接第一電阻2的一端,第一電阻2的另一端連接激光器驅動電路3,激光器驅動電路3還連接二極管激光器4的負極端,二極管激光器4的正極端與電源連接,光敏二極管5的負極端與電源連接,光敏二極管5的正極端與鏡像電流源6連接,鏡像電流源6與接地的第二電阻7 連接,第二電阻7的接地端與微處理器1的模數轉換端口連接。圖2為圖1所示的DDMI光模塊發(fā)端電路更詳細的結構圖,該電路包括激光驅動器 8、激光驅動器8內部的鏡像電流源6、微處理器1、二極管激光器4和光敏二極管5 ;其中微處理器1包括數模轉換端口和模數轉換端口 ;所述微處理器1的數模轉換端口通過第一電阻(Rl)2連接激光驅動器8,用于控制二極管激光器輸出功率調試范圍,激光驅動器8的負極端通過第四電阻10連接二極管激光器4的負極端,激光驅動器8與二極管激光器4的負極端還連接有電感11,激光驅動器8的正極端通過第三電阻9連接二極管激光器4的正極端和電源,第四電阻10、第三電阻9和電感11為激光驅動器8高速信號的匹配網絡,用于優(yōu)化激光器輸出信號特性,光敏二極管5的負極端與電源連接,光敏二極管5的正極端與鏡像電流源6連接,鏡像電流源6通過第二電阻(似)7與微處理器1的模數轉換端口連接,用于控制激光驅動器8對二極管激光器輸出功率的監(jiān)控精度和功率監(jiān)控范圍。微處理器1通過數模轉換端口輸出第一電流;第一電阻2接收第一電流,并將該第一電流傳送至激光驅動器8 ;激光驅動器8接收第一電流,并將該第一電流傳送至二極管激光器4 ;光敏二極管5接收到二極管激光器4所發(fā)的光產生第二電流;第二電流被鏡像電流源6接收后輸出,流經第二電阻7后被轉化為電壓信號,然后該電壓信號被輸送至微處理器 1的模數轉換端口。本實施例中,鏡像電流源6的轉換比例為1 1,則第二電阻7兩端的電壓信號為 I /1*R,其中R為第二電阻7的電阻值,Im為背光電流。在本實施例中,微處理器1的模數轉換(A/D)端口和數模轉換(D/A)端口滿幅電壓均為2. 5V,且模數轉換為12位二進制數,則R*Im/1/2· 5 = ADC/212 = ADC/4096得到背光電流Im的計算公式為Ib = ADC*2. 5*l/R/4096 (1)其中ADC為微處理器1模數轉換端口的數值。設定微處理器1模數轉換端口的數值,從式子(1)計算得到此時光模塊的背光電
      Ι· ο然后測出此時光模塊的發(fā)光功率Power,利用式子kin = Power/Im(2)分別計算出0攝氏度、25攝氏度和70攝氏度時光敏二極管的光電轉換比feiin值feiinj),Gain_25和 Gain_70o光敏二極管的光電轉換比隨溫度近似于線性變化,以溫度為橫坐標,Gain值為縱坐標,通過(0,Gain_0)和(25,Gain_25)得到低溫段擬合直線段,得到低溫段擬合直線段的斜率和截距分別為slopeJ^P offset_L,通過(25,Gain_25)和(70,Gain_70)得到高溫段擬合直線段,得到高溫段擬合直線段的斜率和截距分別為slopejl和0ffset_H,兩條直線段構成一條kin值校準擬合曲線。將光功率與背光電流的曲線函數擬合,分別得到高溫段線性函數曲線y = slope, H*x+offset_H,和低溫段線性函數曲線y = slope_L*x+offset_L,其中y代表光功率,χ代表背光電流。當DDMI光模塊工作時,只需要采集當前溫度,在(iain值校準擬合曲線中選取當前溫度對應的直線段,得到相應的斜率和截距,其中feiin為光敏二極管的光電轉換比;根據 MCU采樣的ADC值,通過式子(1)計算出當前的背光電流Im,將計算得出的背光電流Isffi代入此時溫度對應的線性函數曲線,便可計算得到當前光功率的監(jiān)控值。例如在15攝氏度時,微處理器I(MCU)采樣得到ADC值,通過式子⑴計算出當前的背光電流Im,將該Isffi代入低溫段線性函數曲線y = slope_L*x+offset_L中,算出此時的光功率,即得到當前光功率的監(jiān)控值。
      權利要求
      1.一種DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述發(fā)端電路包括激光器驅動電路、微處理器、激光器和光敏二極管;所述微處理器通過激光器驅動電路驅動激光器發(fā)光;所述光敏二極管感應激光驅動器發(fā)出的光,并轉換成電信號;所述微處理器通過光敏二極管的電信號來獲得光功率。
      2.如權利要求1所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述激光驅動電路包括鏡像電流源,用于轉換光敏二極管的電信號;所述微處理器通過鏡像電流源轉換信號來獲取光功率。
      3.如權利要求1或2所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述光敏二極管的電信號為電流信號。
      4.如權利要求3所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述微處理器通過數模轉換后的信號驅動激光器。
      5.如權利要求4所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述鏡像電流源通過模數轉換后輸入到微處理器。
      6.如權利要求5所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述激光器為二極管激光器。
      7.如權利要求6所述的發(fā)端電路,其特征在于,在所述微處理器和激光驅動電路之間串連有第一電阻。
      8.如權利要求6所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述鏡像電流源通過第二電阻接地。
      9.如權利要求6所述的發(fā)端電路,其特征在于,所述鏡像電流源轉換比為1 K。
      10.一種DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,包括激光驅動器、激光驅動器內部的鏡像電流源、微處理器、二極管激光器和光敏二極管;其中微處理器包括數模轉換端口和模數轉換端口 ;所述微處理器的數模轉換端口連接激光驅動器,激光驅動器的負極端通過第四電阻連接二極管激光器的負極端,激光驅動器與二極管激光器的負極端還連接有電感,激光驅動器的正極端通過第三電阻連接二極管激光器的正極端和電源,光敏二極管的負極端與電源連接,光敏二極管的正極端與鏡像電流源連接,鏡像電流源與微處理器的模數轉換端口連接。
      11.根據權利要求10所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述微處理器數模轉換端口通過第一電路連接激光驅動器;所述微處理器輸出第一電流;第一電阻接收第一電流,并將該第一電流傳送至激光驅動器。
      12.根據權利要求11所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述激光驅動器接收第一電流,并將該第一電流傳送至二極管激光器。
      13.根據權利要求12所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述光敏二極管感應二極管激光器所發(fā)的光并產生第二電流。
      14.根據權利要求13所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述第二電流被鏡像電流源接收后輸出,流經第二電阻后被轉化為電壓信號,該電壓信號被輸送至微處理器的模數轉換端口。
      15.根據權利要求14所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述微處理器為單片機。
      16.根據權利要求14所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述鏡像電流源的轉換比為1 1。
      17.根據權利要求14所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述模數轉換端口的模數轉換為12位二進制數。
      18.根據權利要求14所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述模數轉換端口和數模轉換端口滿幅電壓均為2. 5V。
      19.根據權利要求15至18之一所述的DDMI光模塊發(fā)端電路,其特征在于,所述微處理器通過鏡像電流源輸出信號來獲取激光驅動器功率。
      20.權利要求1至18之一所述的DDMI光模塊發(fā)端電路的光功率監(jiān)控方法,所述方法包括,第一步,采集當前溫度,在kin值校準擬合曲線中選取當前溫度對應的直線段,得到相應的斜率和截距,其中kin為光敏二極管的光電轉換比;第二步,根據MCU采樣的ADC值,計算出當前的背光電流1 ,計算出此時DDMI光模塊發(fā)端的發(fā)光功率Power_DDMI。
      21.根據權利要求20所述的DDMI光模塊的發(fā)端光功率監(jiān)控方法,其特征在于,所述第一步包括a,設定第一微處理器模數轉換端口的數值ADC,計算出背光電流Isffi ; b,根據kin = Power/IB,分別計算出0攝氏度、25攝氏度和70攝氏度時的kin值 Gain_0, Gain_25 禾口 Gain_70 ;c,以溫度為橫坐標,Gain值為縱坐標,通過(0,Gain_0)和05,Gain_25)得到低溫段擬合直線段,得到低溫段擬合直線段的斜率和截距分別為offset_L,通過05, Gain_25)和(70,Gain_70)得到高溫段擬合直線段,得到高溫段擬合直線段的斜率和截距分別為offset_H,兩條直線段構成一條校準擬合曲線;d,將采集到的當前溫度值帶入該校準擬合曲線中,找出該溫度段對應的直線段的斜率和截距。
      22.根據權利要求21所述的DDMI光模塊的發(fā)端光功率監(jiān)控方法,其特征在于,所述背光電流Isffi = ADC*V*1/R/2N,其中模數轉換(A/D)端口和數模轉換(D/A)端口滿幅電壓均為 V,R為第二電阻的電阻值,模數轉換為N位二進制數,第一鏡像電流源的轉換比為1 1。
      23.根據權利要求21所述的DDMI光模塊的光功率監(jiān)控方法,其特征在于,所述第二步中計算此時DDMI光模塊發(fā)端的發(fā)光功率Power_DDMI的方法包括i 將光功率與背光電流的曲線函數擬合,分別得到高溫段線性函數曲線y = slope_ H*x+offset_H,和低溫段線性函數曲線y = slope_L*x+offset_L,其中y代表光功率,χ代表背光電流; 將計算得出的背光電流Im代入此時溫度對應的線性函數曲線,計算得出光功率。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種DDMI光模塊發(fā)端電路,該DDMI光模塊發(fā)端電路包括激光器驅動電路、微處理器、激光器和光敏二極管;所述微處理器通過激光器驅動電路驅動激光器發(fā)光;所述光敏二極管感應激光器發(fā)出的光,并轉換成電信號;所述微處理器通過光敏二極管的電信號來獲得光功率。本發(fā)明的DDMI光模塊發(fā)端電路,通過算法和微處理系統實現工業(yè)溫度范圍內的監(jiān)控精度補償,可用于光模塊在商業(yè)檔和工業(yè)檔全溫范圍內保證精度,并且監(jiān)控精度可實現+/-1dB,能夠滿足寬范圍的發(fā)端電路光功率監(jiān)控(-6dBm~-10dBm),且電路簡單,易于實現。
      文檔編號H04B10/158GK102340350SQ201110337110
      公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2011年10月31日
      發(fā)明者帥欣, 楊毅, 蔣旭, 鞠兵 申請人:索爾思光電(成都)有限公司
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