專利名稱：一種基于dfb激光器的傳輸用xfp光模塊工作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖數(shù)據(jù)通訊及電信通訊中的光電轉(zhuǎn)換器件領(lǐng)域，特別是高速低功耗 長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊。
背景技術(shù)：
作為光纖通信網(wǎng)的核心器件，光模塊推動(dòng)了干線光傳輸系統(tǒng)向低成本，大容量，低 功耗的方向發(fā)展，使得光網(wǎng)絡(luò)的配置更加完備合理，體積越來(lái)越小，接口板包含的接口密度 越來(lái)越高。光模塊是由光電子器件，功能電路和光電接口等結(jié)構(gòu)件組成，光電子器件包括發(fā) 射和接收兩部分對(duì)于不同的應(yīng)用，發(fā)射部分包括LED，VCSEL，F(xiàn)P，DFB，和EML等幾種光源， 接收部分包括PIN和APD兩種類型光探測(cè)器。對(duì)于用于大容量長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)用的高速 光模塊，光源需要采取制冷的EML激光器組件以及高功耗的EML激光驅(qū)動(dòng)器，這樣，整個(gè)高 速光模塊的功耗很難降低。另外，由于目前市場(chǎng)上的溫度控制器的功耗也很高，尤其是其效 率在低的制冷電流下非常低，導(dǎo)致整個(gè)光模塊的功耗進(jìn)一步增大。所以無(wú)制冷加熱的DFB激光器用于長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)高速光模塊，可大幅降低功 耗。但是需要解決溫度變化下的激光器光功率和消光比穩(wěn)定，且最優(yōu)化化DFB激光器工作 狀態(tài)(眼圖模板有最大裕量)。同時(shí)由于取消了制冷加熱組件(TEC電路)，大大降低了光模塊 的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠有效降低功耗，同時(shí)保證性 能技術(shù)指標(biāo)不降低的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊。本發(fā)明的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，包括電接口、光纖輸入輸出接口、XFP光模塊內(nèi)
的DFB激光器組件以及光探測(cè)器組件，還包括微控制器以及連接于XFP光模塊電接口與DFB 激光器組件之間的低功耗DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)DFB激光器組件；現(xiàn)有XFP光模 塊中采用EML激光器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)EML激光器組件，EML激光器驅(qū)動(dòng)模塊產(chǎn)生較大功耗，本 發(fā)明中采用低功耗DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊+DFB激光器代替EML激光器驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)EML激 光器組件，以求達(dá)到降低功耗的效果；以適當(dāng)?shù)淖杩蛊ヅ潆娐纷畲笮实卣{(diào)制DFB激光器 組件的電吸收調(diào)制器；在本發(fā)明中，所述低功耗DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部有自動(dòng)光功率穩(wěn) 定控制電路APC，微控制器內(nèi)部有DAC (Digital-to-Analog Converter即數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換 器)，微控制器內(nèi)部有LUT (Look-Up Table)。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，必須克服DFB激光器器用于長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)的固有 缺陷，還需作出如下改進(jìn)DFB激光器組件輸出光功率通過(guò)自動(dòng)光功率穩(wěn)定控制電路(APC) 控制，將DFB激光器組件的輸出光功率范圍劃分為兩個(gè)及以上控制區(qū)間，每一溫度區(qū)間對(duì) 應(yīng)一個(gè)區(qū)間內(nèi)的設(shè)定功率值，微控制器通過(guò)自身的溫度采樣對(duì)應(yīng)激光器內(nèi)部的溫度的線性 關(guān)系，從而探測(cè)激光器內(nèi)部的溫度，判斷屬于哪一個(gè)溫度區(qū)間，微控制器通過(guò)LUT調(diào)整APC控制電路對(duì)偏置電流(Ibias)進(jìn)行補(bǔ)償，使設(shè)定DFB激光器組件的輸出光功率為該溫度區(qū) 間對(duì)應(yīng)的設(shè)定輸出光功率值，并通過(guò)APC控制電路將DFB激光器溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的輸出 光功率范圍內(nèi)。DFB激光器的最佳工作狀態(tài)是在常溫，對(duì)于商業(yè)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，要能工作在_5攝 氏度到70攝氏度，所以須在低溫時(shí)相應(yīng)加大光功率以優(yōu)化眼圖，高溫時(shí)相應(yīng)減小光功率以 保證消光比穩(wěn)定且滿足ITU標(biāo)準(zhǔn)(ITU INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION，即國(guó)際 電信聯(lián)盟；本專利申請(qǐng)主要涉及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)G.691)。原有的做法是全溫條件下將DFB激光器 的輸出光功率設(shè)定在一個(gè)值下，通過(guò)APC控制方式實(shí)現(xiàn)全溫下激光器輸出光功率恒定，這 樣只要通過(guò)對(duì)消光比進(jìn)行補(bǔ)償。本發(fā)明將激光器輸出光功率通過(guò)APC設(shè)定在幾個(gè)溫度比如 PI, P2, P3且三個(gè)功率點(diǎn)皆需滿足滿足ITU標(biāo)準(zhǔn)(ITU是國(guó)際電信聯(lián)盟遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)化組)， P2為常溫輸出光功率，Pl為低溫輸出光功率，P3為高溫輸出光功率，全溫的銜接通過(guò)LUT實(shí) 現(xiàn)。針對(duì)3個(gè)功率點(diǎn)，需要微處理器設(shè)置DAC微控制器對(duì)消光比進(jìn)行溫度補(bǔ)償，全溫的銜接 通過(guò)LUT實(shí)現(xiàn)；LUT (Look-up-Table)本質(zhì)上就是一個(gè)RAM ；把數(shù)據(jù)事先寫(xiě)入RAM后，每當(dāng)輸 入一個(gè)信號(hào)就等于輸入一個(gè)地址進(jìn)行查表，找出地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，然后輸出；LUT(Look-Up Table)實(shí)際上就是一張像素灰度值的映射表，它將實(shí)際采樣到的像素灰度值經(jīng)過(guò)一定的變 換如閾值、反轉(zhuǎn)、二值化、對(duì)比度調(diào)整、線性變換等，變成了另外一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的灰度值，這 樣可以起到突出圖像的有用信息，增強(qiáng)圖像的光對(duì)比度的作用。本發(fā)明的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊與現(xiàn)有技術(shù)相比，有如下積極效 果
本發(fā)明的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，從多個(gè)方面做出改進(jìn)，降低了光模塊 的功耗、提高了 DTO激光器用于生產(chǎn)制造的良率，最大限度改善了激光器開(kāi)關(guān)速率(帶寬)。 使無(wú)制冷DFB激光器用于高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，同時(shí)經(jīng)過(guò)如上優(yōu)化，非常適合 光模塊大規(guī)模制造生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。本實(shí)施例的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，如圖1所示，包括電接口、光纖 輸入輸出接口、XFP光模塊內(nèi)的DFB激光器組件以及光探測(cè)器組件，還包括連接于XFP光模 塊電接口與DFB激光器組件之間的DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊，用于驅(qū)動(dòng)DFB激光器組件；還包括 用于實(shí)現(xiàn)模塊各項(xiàng)功能的微控制器。DFB激光器組件輸出光功率通過(guò)自動(dòng)光功率穩(wěn)定控制電路(APC)控制，將DFB激 光器組件的輸出光功率范圍劃分為兩個(gè)及以上控制區(qū)間，每一溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)間內(nèi)的 設(shè)定功率值，微控制器通過(guò)自身的溫度采樣對(duì)應(yīng)激光器內(nèi)部的溫度的線性關(guān)系，從而探測(cè) 激光器內(nèi)部的溫度，判斷屬于哪一個(gè)溫度區(qū)間，微控制器通過(guò)LUT調(diào)整APC控制電路對(duì)偏 置電流進(jìn)行補(bǔ)償，使設(shè)定DFB激光器組件的輸出光功率為該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的設(shè)定輸出光功率值，并通過(guò)APC控制電路將DFB激光器溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的輸出光功率范圍內(nèi)。重要實(shí)施在于根據(jù)溫度點(diǎn)高溫，低溫，常溫，3個(gè)點(diǎn)，調(diào)整平均光功率與消光比 (平均光功率與消光比互相影響)，使其DFB激光器工作在最佳狀態(tài)，以獲得最大的眼圖模板 裕量。為保證DFB激光器組件全溫工作在最佳狀態(tài)下，采用軟件算法現(xiàn)在常溫處定下P2值， 此 P2 值設(shè)定需要接近 ITU 標(biāo)準(zhǔn)(ITU INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION,即國(guó)際 電信聯(lián)盟；本專利申請(qǐng)主要涉及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)G. 691)要求的上限，寫(xiě)入LUT中作為初始值。同 時(shí)用軟件算法給定常溫處消光比值。再在高溫處調(diào)試P3值，以P2值為基礎(chǔ)，補(bǔ)償消光比， 若消光比達(dá)到ITU標(biāo)準(zhǔn)，則測(cè)試眼圖模板是否達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)就P3=P2，若眼圖模板不能達(dá)標(biāo)，則 P2值基礎(chǔ)上軟件算法按一定步進(jìn)遞減光功率，每遞減一步，需重新按順序測(cè)試消光比和眼 圖模板，遞減下限為ITU標(biāo)準(zhǔn)所要求的光功率下限值。最后所得P3為高溫最優(yōu)值，寫(xiě)入LUT ，再與常溫處所得P2線性擬合，軟件算法同時(shí)給定P3處消光比值，在與常溫消光比線性 擬合。最后于低溫處調(diào)試P3值，以P2值為基礎(chǔ)，補(bǔ)償消光比，則測(cè)試眼圖模板是否達(dá)標(biāo)，達(dá) 標(biāo)就P1=P2，若眼圖模板不能達(dá)標(biāo)，則P2值基礎(chǔ)上軟件算法按一定步進(jìn)遞增光功率，每遞減 一步，需重新按順序測(cè)試消光比和眼圖模板，遞增上限為ITU標(biāo)準(zhǔn)所要求的光功率上限值。 最后所得Pl為低溫最優(yōu)值，再與常溫處所得P2線性擬合，軟件算法同時(shí)給定Pl處消光比 值，在與常溫消光比線性擬合。完成以上步驟，以DFB為主要器件的長(zhǎng)距離光傳輸系統(tǒng)高 速光模塊就工作在最佳狀態(tài)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊,包括電接口、光纖輸入輸出接口、XFP光模塊內(nèi)的DFB激光器組件以及光探測(cè)器組件，其特征在于還包括微控制器以及連接于所述XFP光模塊的前述電接口與所述DFB激光器組件之間的低功耗DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，其特征在于所述低 功耗DML激光器驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)其內(nèi)部的自動(dòng)光功率穩(wěn)定控制電路APC控制前述DFB激光器 組件的輸出光功率，所述微控制器通過(guò)其內(nèi)部的LUT調(diào)整所述微控制器內(nèi)部的DAC對(duì)調(diào)制 電流Imod進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，其特征在于將所述 DFB激光器組件的輸出光功率范圍劃分為兩個(gè)及以上控制區(qū)間，每一溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū) 間內(nèi)的設(shè)定功率值，所述微控制器通過(guò)自身的溫度采樣對(duì)應(yīng)所述激光器內(nèi)部的溫度的線性 關(guān)系，從而探測(cè)所述激光器內(nèi)部的溫度，判斷屬于哪一個(gè)溫度區(qū)間，所述微控制器通過(guò)前述 LUT調(diào)整前述APC控制電路對(duì)偏置電流Ibias進(jìn)行補(bǔ)償，使設(shè)定所述DFB激光器組件的輸 出光功率為該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的設(shè)定輸出光功率值，并通過(guò)前述APC控制電路將前述DFB激 光器溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的輸出光功率范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸用XFP光模塊，其特征在于在整個(gè) 工作過(guò)程中，采用軟件算法先在常溫處定下P2值，此P2值設(shè)定需要接近ITU標(biāo)準(zhǔn)要求的上 限，并寫(xiě)入所述LUT中作為初始值；同時(shí)通過(guò)軟件算法給定常溫處消光比值；再在高溫處調(diào) 試P3值，以P2值為基礎(chǔ)，補(bǔ)償消光比，若消光比達(dá)到ITU標(biāo)準(zhǔn)，則測(cè)試眼圖模板是否達(dá)標(biāo)， 達(dá)標(biāo)就P3=P2，若眼圖模板不能達(dá)標(biāo)，則P2值基礎(chǔ)上軟件算法按一定步進(jìn)遞減光功率，每遞 減一步，需重新按順序測(cè)試消光比和眼圖模板，遞減下限為ITU標(biāo)準(zhǔn)所要求的光功率下限 值；然后所得P3為高溫最優(yōu)值，將其寫(xiě)入所述LUT，再與常溫處所得P2線性擬合，軟件算 法同時(shí)給定P3處消光比值，再與常溫消光比線性擬合；然后于低溫處調(diào)試P3值，以P2值 為基礎(chǔ)，補(bǔ)償消光比，則測(cè)試該眼圖模板是否達(dá)標(biāo)，達(dá)標(biāo)就P1=P2，若該眼圖模板不能達(dá)標(biāo)， 則P2值基礎(chǔ)上軟件算法按一定步進(jìn)遞增光功率，每遞減一步，需重新按順序測(cè)試消光比和 該眼圖模板，遞增上限為該ITU標(biāo)準(zhǔn)所要求的光功率上限值；最后所得Pl為低溫最優(yōu)值，與 常溫處所得P2線性擬合，軟件算法同時(shí)給定Pl處消光比值，再與常溫消光比線性擬合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種通過(guò)數(shù)字電位器DAC漸進(jìn)的變化來(lái)調(diào)節(jié)采用分布反饋式DFB半導(dǎo)體激光器的XFP光模塊，以及使其工作在最佳工作點(diǎn)上的方法及優(yōu)化，該方法及優(yōu)化適用于高速低功耗長(zhǎng)距離傳輸光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用；微控制器通過(guò)LUT調(diào)整APC控制電路對(duì)偏置電流Ibias進(jìn)行補(bǔ)償，使設(shè)定所述DFB激光器組件的輸出光功率為該溫度區(qū)間對(duì)應(yīng)的設(shè)定輸出光功率值，并通過(guò)前述APC控制電路將前述DFB激光器溫度穩(wěn)定在所設(shè)定的輸出光功率范圍內(nèi)；本發(fā)明闡明了通過(guò)2個(gè)查找表LUT、3個(gè)溫度點(diǎn)測(cè)試的具體方法,并且使采用分布反饋式DFB半導(dǎo)體激光器的XFP光模塊工作在最佳狀態(tài)。
文檔編號(hào)H01S5/068GK101944705SQ20101025994
公開(kāi)日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者彭奇, 朱富, 黃慶 申請(qǐng)人:索爾思光電(成都)有限公司