溫控偏置電流供應電路、偏置電流溫控方法和激光驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種溫控偏置電流供應電路、偏置電流溫控方 法和激光驅(qū)動器。
【背景技術(shù)】
[0002] 光通信系統(tǒng)中，激光器的性能特點是參數(shù)會隨著溫度而變化，隨著溫度的升高，激 光二極管的閾值電流會發(fā)生很大的漂移，同時電光轉(zhuǎn)換效率會隨之遞減。激光驅(qū)動器作為 激光器是發(fā)射端的重要組成元件，為激光器提供所需要的驅(qū)動電流，驅(qū)動電流包括調(diào)制電 流和偏置電流，調(diào)制電流就是傳輸?shù)母咚贁?shù)字信號，偏置電流主要用于開啟激光器的閾值。
[0003] 激光器要求的工作在-40°c至+85°C的溫度范圍內(nèi)平均光功率穩(wěn)定，但是因為溫 度變化時，激光器的閾值電流會變化，為了保證平均光功率不變，就需要根據(jù)激光二極管的 溫度變化特性來調(diào)整偏置電流的大小。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中多采用自動功率控制方式來調(diào)整偏置電流的大小，如圖1所示，將三 極管隨溫度變化而產(chǎn)生的電壓變化，與參考電壓Vref比較產(chǎn)生差值，將差值經(jīng)過運算放大 器芯片放大，去控制放大電路三極管的基極電壓Vb，從而放大從集電極流經(jīng)射級的偏置電 流Ibias，以實現(xiàn)偏置電流Ibias隨溫度變化以適應激光器溫度特性的變化。
[0005] 上述偏置電流溫控電路的核心和實現(xiàn)的要點在于使基極電壓Vb能夠隨溫度上升 而增加，隨溫度下降而減少。然而，上述溫控電路中采用的Vb變化控制方法需用到三極管 和運算放大器芯片，占用的PCB布局空間比較多，同時運算放大器幾路放大沒有全部利用， 還有1路空置。
[0006] 因此，綜合考慮布板空間資源、實現(xiàn)成本、芯片利用率，上述偏置電流溫控電路實 現(xiàn)效率并非最佳，存在可以優(yōu)化的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 有鑒于此，為了現(xiàn)有的激光器偏置電流溫控電路所需的元器件較多，占用的PCB 布局空間比較多，以及部分元器件端口未被充分利用的問題，本發(fā)明提供一種溫控偏置電 流供應電路，通過利用簡單的熱敏電阻代替原有的復雜電路，減少PCB布局空間的占用，提 供了元器件的利用率。
[0008] 為了解決上述問題，本發(fā)明的溫控偏置電流供應電路，應用于激光驅(qū)動器，包括：
[0009] 溫度可調(diào)分壓電路，其電壓輸入端連接直流電源VCC，對直流電源VCC進行分壓， 為偏置電流產(chǎn)生電路所需的可控電壓Vb，可控電壓Vb的值隨激光器溫度的升高而增大； [0010] 偏置電流產(chǎn)生電路，連接所述溫度可調(diào)分壓電路的電壓輸出端，為所述激光器提 供隨溫度變化的偏置電流Iblas。
[0011] 其中，溫度可調(diào)分壓電路包括：負溫度系數(shù)熱敏電阻RT與電阻R1所形成的并聯(lián)支 路以及電阻R2,并聯(lián)支路的一端連接電源VCC，另一端通過電阻R2接地，并聯(lián)支路與電阻R2 連接的一端設置為電壓輸出端，電阻R2上的分壓作為所述可控電壓Vb。
[0012] 相應地，本發(fā)明還提供了一種偏置電流溫控方法，包括以下步驟：
[0013] 獲取激光器在正常工作的溫度區(qū)間內(nèi)偏置電流產(chǎn)生電路所需的可控電壓Vb的理 想值Vb'和誤差區(qū)間；
[0014] 利用負溫度系數(shù)熱敏電阻RT、電阻R1和電阻R2建立溫度可調(diào)分壓電路為所述偏 置電流產(chǎn)生電路提供所述可控電壓Vb，建立所述可控電壓Vb的表達式；
[0015] 使所述可控電壓Vb與其所述理想值Vb'之間的誤差在所述誤差區(qū)間范圍內(nèi)，獲取 所述溫度可調(diào)分壓電路中所述負溫度系數(shù)熱敏電阻RT、電阻R1和電阻R2的阻值；
[0016] 所述溫度可調(diào)分壓電路為所述激光器在所述正常工作的溫度區(qū)間內(nèi)提供隨溫度 變化的所述可控電壓Vb。
[0017] 其中，所述理想值Vb'和誤差區(qū)間的獲取包括以下步驟：
[0018] 將所述正常工作的溫度區(qū)間劃分為低溫區(qū)間和高溫區(qū)間，在所述低溫區(qū)間以20°C 為間隔選取采樣溫度點，在所述高溫區(qū)間以5°C為間隔選取采樣溫度點，所述低溫區(qū)間為 [_40°C，20°C]，所述高溫區(qū)間為（20°C，85°C];
[0019] 對一采樣溫度點，觀察所述激光器輸出光的光眼圖，以光眼圖最佳時偏置電流產(chǎn) 生電路所需的基極電壓Vb作為該采樣溫度點的理想值Vb' ；進一步調(diào)整所述基極電壓Vb， 觀察所述光眼圖的變化，記錄所述光眼圖變差所對對應的基極電壓Vb，得出該采樣溫度點 的誤差區(qū)間；
[0020] 取所有采樣溫度點的誤差區(qū)間的交集，作為求解所述溫度可調(diào)分壓電路中各阻值 的誤差區(qū)間。
[0021] 進一步地，獲取所述溫度可調(diào)分壓電路中所述負溫度系數(shù)熱敏電阻RT、電阻R1和 電阻R2的阻值采用EXCEL規(guī)劃求解方法。
[0022] 本發(fā)明還提供一種包括上述溫控偏置電流供應電路的激光驅(qū)動器。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)勢：本發(fā)明的溫控偏置電流供應電路、偏置電 流溫控方法和采用該溫控偏置電流供應電路的激光驅(qū)動器利用了NTC熱敏電阻的溫度-阻 值的變化關(guān)系，實現(xiàn)了電壓的溫控變化，以此進一步實現(xiàn)偏置電流的溫控變化。以非常小的 電路拓撲結(jié)構(gòu)和非常少的物料成本實現(xiàn)了激光器工作偏置電流的溫度控制，提高了元器件 的利用率。
【附圖說明】
[0024] 圖1是現(xiàn)有的偏置電流產(chǎn)生及溫控電路；
[0025] 圖2是本發(fā)明中激光驅(qū)動器與激光器的連接示意圖；
[0026] 圖3是本發(fā)明中溫控偏置電流供應電路示意圖；
[0027] 圖4是溫度可調(diào)分壓電路結(jié)構(gòu)圖；
[0028] 圖5是偏置電流產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)圖；
[0029] 圖6是溫度可調(diào)分壓電路輸出電壓的理想值Vb'與實際值Vb的對比圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0031] 圖2中的激光驅(qū)動器包括溫控偏置電流供應電路1、激光驅(qū)動電路2,激光驅(qū)動電 路2為激光器3提供調(diào)制電流IMd，溫控偏置電流供應電路1為激光器3提供可隨溫度變化 的偏置電流Iblas。
[0032] 圖3中溫控偏置電流供應電路包括：溫度可調(diào)分壓電路11和偏置電流產(chǎn)生電路 12,溫度可調(diào)分壓電路11連接電源VCC，根據(jù)激光器3隨溫度的性能變化對電源電壓進行分 壓并為偏置電流產(chǎn)生電路12提供隨溫度變化的可控電壓Vb，溫控偏置電流供應電路1在電 壓Vb的作用下產(chǎn)生可隨溫度變化的偏置電流Iblas。
[0033] 圖4中溫度可調(diào)分壓電路11包括負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC熱敏電阻）RT與電阻 R1的并聯(lián)支路以及電阻R2,并聯(lián)支路的一端連接電源VCC，另一端通過電阻R2接地，并聯(lián)支 路與電阻R2連接的一端設置有電壓輸出端，電阻R2上的分壓作為偏置電流產(chǎn)生電路12的 可控電壓Vb。上述電阻R1和電阻R2采用1%精密電阻最佳。
[0034] 由圖4中溫度可調(diào)分壓電路11可知，RT，R1并聯(lián)等效電阻=RTXRlART+Rl)， 則輸出電壓Vb的值為：Vb=VCCXR2/[R2+RTXR1ART+R1)]，NTC熱敏電阻的阻值RT= R25Xexp{BN[lAT+273)-l/298]}，公式中，R25表示該熱敏電阻在常溫25度時的額定零功 率電阻值，T為溫度（熱力學溫度，單位為K)，BN為NTC熱敏電阻的材料常數(shù)，又叫熱敏指 數(shù)，exp表示以自然數(shù)e為底的指數(shù)（e= 2. 71828…）。
[0035] 圖5中偏置電流產(chǎn)生電路12中的三極管Q的基極連接溫度可調(diào)分壓電路11的電 壓輸出端，并通過電容C接地；發(fā)射集通過電阻R3接地，集電極通過電阻R4連接激光器3， 三極管Q的基極電壓Vb發(fā)生變化，從集電極流經(jīng)發(fā)射極的電流ICE則相應的發(fā)生變化，為 激光器所提供的偏置電流Ibias，ΛIbias=ΛVb/R3,Λ表示變化量。
[0036] 上述溫度可調(diào)分壓電路11中負溫度系數(shù)熱