CN102546028B - 一种分立设计的10g突发发射机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分立设计的10G突发发射机，包括激光器、激光器驱动器和对所述的驱动器进行控制的微处理器，其特征在于：还包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第一突发控制器和第二突发控制器；所述的第一突发控制器设置在终端系统输入到所述的激光器驱动器的差分信号线上，控制所述的激光器驱动器调制电流；所述的第二突发控制器设置在所述的激光器电源输入端，控制所述的激光器的偏置电流；所述的微控制单元，为所述的激光器驱动器的寄存器进行配置及控制所述激光器的调制电流与偏置电流的输出大小。本发明的激光突发发射机结构简单，成本低。

Description

一种分立设计的10G突发发射机
技术领域
本发明涉及光通信领域，特别涉及光调制装置，是一种分立设计的10G突发发射机，应用于对称对称10G EPON ONU光模块中的10G信号发射端的激光器驱动电路设计。
背景技术
对于PON(Passive Optical Network无源光网络)技术的应用，目前已经非常普遍了。EPON / GPON(Ethernet PON/ Gigabit-Capable PON)光网络的建设已经具备了一定的规模，ONU(Optical Network Unit)终端技术已经相当成熟。但鉴于EPON / GPON 光网络技术的传输能力，特别是下行带宽的限制及日益增长的终端数据需求量，10G EPON技术标准于2009年正式发布。对于10G EPON中的非对称终端产品与方案，各集成电路设计商与模块设计商都有不同的方案，既有分离式也有集成式，非对称10G EPON ONU中接收端是10G连续信号，发射端是1.25G突发信号。但是对于对称10G EPON ONU光模块的设计方案，则很少， 10G大功率的激光器的价格昂贵，客户也没有向IC设计商传达更多的需要。
目前，较为熟知的对称10G EPON ONU光模块设计方案为Gennum公司的GN7355，可是此IC价格较为昂贵，且在实际应用过程中，调试起来比较困难，眼图难调，且对于元器件的选择过于敏感。此外，电路设计较为复杂，需要为激光器单独提供一个电源，不能由模块电源直接供电，因它的激光器驱动器调制端的净空不够。这样不仅提升成本，也增加布板难度。
发明内容
为解决以上设计中的困难，本发明提出了一种分立设计的激光突发发射机，尤其适用于对称10G EPON ONU光模块的10G突发信号的激光器驱动电路设计。
本发明的技术方案是：一种分立设计的10G突发发射机，包括激光器、10G连续模式激光器驱动器和对所述的10G连续模式激光器驱动器进行控制的微处理器，还包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第一突发控制器和第二突发控制器；
所述的第一突发控制器设置在终端系统输入到所述的10G连续模式激光器驱动器的差分信号线上，控制所述的10G连续模式激光器驱动器调制电流；
所述的第二突发控制器设置在所述的激光器电源输入端，控制所述的激光器的偏置电流；
所述的微控制单元，为所述的10G连续模式激光器驱动器的寄存器进行配置及控制所述激光器的调制电流与偏置电流的输出大小。
进一步的，上述的分立设计的10G突发发射机中：还包括DC-DC升压单元，所述的DC-DC升压单元将系统的直流电源升压为所述的激光器供电。
进一步的，上述的分立设计的10G突发发射机中：所述的第一突发控制器包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第一快速模拟开关和调制电流突发时间设置电阻；所述第一快速模拟开关的一端与一偏置电压相连接，另一端通过所述调制电流突发时间设置电阻连接到所述激光器驱动器的输入端差分信号线上。
进一步的，上述的分立设计的10G突发发射机中：所述的第二突发控制器包括第二快速模拟开关和偏置电流突发时间设置电阻；所述第二快速模拟开关第一端连接所述激光器电源，第二端连接所述偏置电流突发时间设置电阻的一端，所述偏置电流突发时间设置电阻的另一端电连接所述激光器负极。所述第二快速模拟开关为大电流快速模拟开关。
进一步的，上述的分立设计的10G突发发射机中：所述激光器为1270nm的大功率激光器。
本发明的激光突发发射机结构简单，成本低。
下面结合具体实施例对本发明作较为详细的描述。
附图说明
图1为本发明系统结构框图。
具体实施方式
实施例1，如图1所示：本实施例是一种分立设计的10G突发发射机，设置在光网络单元ONU上，由光网络单元ONU为其提供电源和突发使能信号，以及需要调制的差分的信号。如图1所示，该发射机包括10G连续模式激光器驱动器10G CM LD Driver，微控制单元MCU，1270nm的大功率激光器LD， DC-DC升压单元，第一突发控制单元，第二突发控制单元。
微控制单元连接10G连续模式激光器驱动器，为10G连续模式激光器驱动器的寄存器进行配置及控制所述激光器的调制电流与偏置电流的输出大小。
10G连续模式激光器驱动器驱动激光器，10G CM LD Driver，可以从10G 直接调制驱动器中进行选型，优点是选择多，价格便宜，原则是眼图容易调试，与各种激光器的配合度高，与激光器直流耦合或交流耦合均可。
激光器电源连接DC-DC升压单元输出端，DC-DC升压单元，是为激光器提供足够的电源电压与驱动电流。对于此电源电压由所选型的10G连续模式激光器驱动器决定，对于驱动输出端的工作电压偏高的驱动器，所述激光器电源需要较高的电压；对于驱动输出端的工作电压偏低的驱动器，所述激光器电源需要较低的电压或DC-DC升压单元可以省略，激光器电源直接由VCC提供。驱动电流由所述激光器的选型与发光功率决定。
第一突发控制器包括由终端系统中提供的突发使能信号BEN控制的第一快速模拟开关SW1和调制电流突发时间设置电阻R1；第一快速模拟开关SW1的一端与一偏置电压相连接，另一端通过调制电流突发时间设置电阻R2连接到10G连续模式激光器驱动器驱动激光器的输入端差分信号线DATA+/DATA-上。
第二突发控制器包括第二快速模拟开关SW2和偏置电流突发时间设置电阻R2；第二快速模拟开关SW2为大电流快速模拟开关；第二快速模拟开关SW2第一端连接所述激光器电源VCC，此电压可以是VCC或GND，第二端连接偏置电流突发时间设置电阻R2的一端，偏置电流突发时间设置电阻R2的另一端电连接所述激光器负极。
由于10G激光器驱动器工作在连续且开环模式下，不能使用驱动器本身的APC环路，因为它不是数字APC环路，无法完成背光电流的突发采样保持；微控制单元为为10G激光器驱动器进行内部寄存器进行配置或控制驱动器的外围电路，从而为10G激光器提供偏置电流与调试电流；10G信号由差分的信号线进入驱动器，控制调制电流驱动激光器发光。外部BEN信号控制模拟开关SW1与SW2的导通与断开。当模拟开关SW1与SW2断开时，激光器正常发光；当模拟开关SW1导通时，激光器驱动器的调制电流停止输出；当模拟开关SW2导通时，流过激光器的偏置电流停止，流入激光器驱动器的偏置电流通过SW2由激光器电源提供。由于激光器驱动器是10G连续驱动器，所以其内部的bias电流的导通与关断时间会相对较慢，难以满足突发时序的要求，为此需要在此处为bias电流提供一个电流偏置电路，模拟开关SW2闭合导通时，流入激光器驱动器的bias电流不再由VCC经由激光器提供，而经由SW2与偏置电流突发时间设置电阻R2提供，确保bias电流一直存在，保证突发工作下bias电流的建立时间。模拟开关SW1导通时，激光器驱动器输入端的共模电平被强制设置，从而关闭调制电流的输出，对于调制电流的关闭与开启时间可通过改变调制电流突发时间设置电阻来设计。
偏置电流突发时间设置电阻R2主要解决激光器关断时负极的电压。此电压过高，在激光器导通时，激光器负极电压自由下降，需要稍长一点的时间；此电压调低后，激光器导通时则需要稍短一点的时间。可根据实际测试情况进行调整偏置电流突发时间设置电阻R2来完成对bias电流的突发建立时间的控制。但要注意，模块工作在不同环境温度下时，激光器的导通电压是不同的，因此对于偏置电流突发时间设置电阻R2设定时，需要考虑到不同温度下的驱动电流及激光器的正向导通电压。

Claims (4)

1.一种分立设计的10G突发发射机，包括激光器、10G连续模式激光器驱动器和对所述的10G连续模式激光器驱动器进行控制的微处理器，所述的10G连续模式激光器驱动器工作在开环模式下；其特征在于：还包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第一突发控制器和第二突发控制器；
所述的第一突发控制器设置在终端系统输入到所述的10G连续模式激光器驱动器的差分信号线上，控制所述的10G连续模式激光器驱动器调制电流；所述的第一突发控制器包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第一快速模拟开关(SW1)和调制电流突发时间设置电阻(R1)；所述第一快速模拟开关(SW1)的一端与一偏置电压相连接，另一端通过所述调制电流突发时间设置电阻(R1)连接到所述10G连续模式激光器驱动器的输入端差分信号线上；
所述的第二突发控制器设置在所述的激光器电源输入端，控制所述的激光器的偏置电流；所述的第二突发控制器包括由终端系统中提供的突发使能信号控制的第二快速模拟开关(SW2)和偏置电流突发时间设置电阻(R2)；所述第二快速模拟开关(SW2)第一端连接所述激光器电源，第二端连接所述偏置电流突发时间设置电阻(R2)的一端，所述偏置电流突发时间设置电阻(R2)的另一端电连接所述激光器负极；
所述的微控制单元，为所述的10G连续模式激光器驱动器的寄存器进行配置及控制所述激光器的调制电流与偏置电流的输出大小。
2.根据权利要求1所述的分立设计的10G突发发射机，其特征在于：还包括DC-DC升压单元，所述的DC-DC升压单元将系统的直流电源升压为所述的激光器供电。
3.根据权利要求1所述的分立设计的10G突发发射机，其特征在于：所述第二快速模拟开关(SW2)为大电流快速模拟开关。
4.根据权利要求1至3中任一所述的分立设计的10G突发发射机，其特征在于：所述激光器为1270nm的大功率激光器。
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