CN201413927Y - 电吸收外调制激光器用apc与关断电路 - Google Patents

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任礼霞
夏京盛
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Abstract

本实用新型提供一种电吸收外调制激光器用APC与关断电路，包括：由LD、MOD，和PD三者共阴极接正电源组成的电吸收外调制激光器；一运算放大器，激光器TX POWER SET接正输入端，所述PD的阳极接负输入端，且PD阳极并联接地第一采样电阻；一反馈电容，连接于PD的阳极和运算放大器的输出端；一NPN三极管，其基极通过第一限流电阻连接运算放大器的输出端；第一限流电阻与NPN三极管的基极之间连接一集电极开路输出的非门、与非门、或者或非门，其输入端接发射关断信号TXDIS；NPN三极管的发射极通过第二采样电阻接地；一PNP型电流镜像三极管，其第一集电极连接NPN三极管的集电极，第二集电极连接第二限流电阻到激光二极管LD的阳极，第一、第二发射极连接到升压电源。

Description

电吸收外调制激光器用APC与关断电路
技术领域
本实用新型涉及一种10G中长距光传输系统中激光器用APC(AutomaticPower Controller)与关断电路，尤其涉及一种电吸收外调制激光器用APC与关断电路。
背景技术
为了实现数据在光纤上的传输，信号需要通过光收发模块进行电光转换和光电转换，电光转换是通过半导体激光器LD完成的。对激光器来讲，用户初始定义的光发射功率是一个重要参数，在老化和温度变化的情况下，其激光二极管LD仍要保证发射光功率不变。激光二极管LD的特征曲线斜率随着时间推移和温度升高而下降，因此激光二极管LD的驱动电路必须设定并维持平均光发射功率。在10G中长距的光传输系统中，目前主要采用的是外调制激光器。电吸收调制激光器(EML)是外调制激光器的一类，通常采用电吸收调制器(简称EA-MOD)和半导体激光器(简称LD)两者集成在一个芯片衬底上，而且集成了热敏电阻和TEC制冷器。典型的电吸收调制激光器驱动电路，通常采用一正电源为LD提供正向偏置，一负电源为EA-MOD提供反向偏置。但是现在很多系统厂商为简化背板设计都不再提供负电源，这就要求光模块厂家须改变EA-MOD的极性或采用升压电源供电。为了满足激光器的互换性，很多模块厂家对电源进行了升压处理。在激光器的功率方面，因为激光器的温度变化在几度范围内，主要需要考虑的是激光器的老化。APC电路通过比较监视光电二极管PD的光电流Im(与输出光功率Po成正比)和初始定义的与所需光功率相关的参考值，保证输出光功率Po的稳定性。
而在系统中当一路通道出现问题时，需要及时断开，转换到另一通道上，这就要求各通道激光器的关断时间越短越好。10G XFP MSA多源协议要求小型化光收发一体模块对激光器的关断时间要求是小于10微秒。以前使用的电吸收调制激光器APC及关断电路都比较复杂，占地面积大，使用不方便。如专利ZL200820093648.8的电吸收调制激光器的关断时间电路元件繁多，使用不方便。
发明内容
为了克服以上缺点，本实用新型提供一种电吸收调制激光器的关断时间电路，激光器关断时间满足XFP MSA协议要求小于10us。
为实现以上发明目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种电吸收外调制激光器用APC与关断电路，包括：由激光二极管LD、电吸收调制器MOD，和监视光电二极管PD三者共阴极接正电源Vcc组成的电吸收外调制激光器；一运算放大器接正电源Vcc，所述激光器发射功率的设置电压TX POWER SET通过第一隔离电阻接运算放大器的正输入端，所述监视光电二极管PD的阳极通过第二隔离电阻接运算放大器的负输入端，且PD阳极并联接地第一采样电阻将监视光电二极管PD的电流转换为电压值；一反馈电容，连接于监视光电二极管PD的阳极和运算放大器的输出端；一NPN三极管，其基极通过第一限流电阻连接运算放大器的输出端；第一限流电阻与NPN三极管的基极之间连接一集电极开路输出的非门、与非门、或者或非门，包括接正电源管脚和接地管脚，其输入端接发射关断信号TXDIS；NPN三极管的发射极通过第二采样电阻接地；一PNP型电流镜像三极管，其第一集电极连接NPN三极管的集电极，第二集电极连接第二限流电阻到激光二极管LD的阳极，第一、第二发射极分别通过第三和第四限流电阻连接到升压电源Vcc+X。
所述NPN三极管的基极连接一接地滤波电容。
所述Vcc取3.3V或5V，X大于1.5V，所述第一、第二隔离电阻的取值20KΩ～1000KΩ，第一采样电阻的取值0.1KΩ～50KΩ，第二采样电阻的取值0KΩ～10KΩ，第一限流电阻的取值0KΩ～2KΩ，第二限流电阻的取值0KΩ～0.1KΩ，第三和第四限流电阻的取值0KΩ～10KΩ，反馈电容的取值0.01μF～10μF，滤波电容的取值0μF～4.7μF。
在激光器的关断时间上，非门、与非门或者或非门的关断时间为10ns左右，NPN三极管的状态转换时间约1us，PNP型电流镜像三极管的状态转换时间也约为1us，可以很好的满足关断时间小于10us的要求。
附图说明
图1表示本实用新型电吸收外调制激光器用APC与关断电路。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型最佳实施例。
如图1所示的电吸收外调制激光器用APC与关断电路，包括：由一激光二极管LD、电吸收调制器MOD，和监视光电二极管PD三者共阴极接正电源Vcc组成的电吸收外调制激光器；一运算放大器IC1接正电源Vcc，激光器发射功率的设置电压TX POWER SET通过第一隔离电阻R1接运算放大器IC1的正输入端，监视光电二极管PD的阳极通过第二隔离电阻R2接运算放大器IC1的负输入端，且PD的阳极并联接地第一采样电阻R3，将监视光电二极管PD的电流转换为电压值；一反馈电容C1，连接于监视光电二极管PD的阳极和运算放大器IC1的输出端；一NPN三极管IC3，其基极通过第一限流电阻R4连接运算放大器IC1的输出端；第一限流电阻R4与NPN三极管IC3的基极之间连接一集电极开路输出的非门、与非门、或者或非门IC2，包括接正电源Vcc的管脚和接地脚，其输入端接发射关断信号TXDIS；一接地滤波电容C2连接于NPN三极管IC3的基极，NPN三极管IC3的发射极通过第二采样电阻R5接地；一PNP型电流镜像三极管IC4，其第一集电极连接NPN三极管IC3的集电极，第二集电极连接第二限流电阻R6到激光二极管LD的阳极，第一、第二发射极分别通过第三和第四限流电阻R7、R8连接到升压电源Vcc+X，Vcc取3.3V或5V，X大于1.5V。
正常工作时，运算放大器IC1将其输入端的所设置的激光器发射功率的设置电压TX POWER SET与监视光电二极管PD监视电流转换成的电平进行比较，并通过积分电路输出，使输出的光功率变化比较平滑，不会引起突变。运算放大器IC1的输出经过第一限流电阻R4之后，受制于系统的关断信号；当关断信号即非门、与非门、或者或非门IC2的输入信号TXDIS电平为高时，其集电极开路输出为低电平，将经过第一限流电阻R4后的电压拉低，即NPN三极管IC3的基极电平为低，此时NPN三极管IC3不导通，停止工作，从而导致与其连接的PNP型电流镜像三极管IC4也不导通，此时无电流流向激光二极管LD的阳极，激光器关断；反之，当关断信号即非门、与非门、或者或非门IC2的输入发射关断信号TXDIS为低电平时，非门、与非门、或者或非门IC2的输出为高阻态，对经过第一限流电阻R4后的电压没有影响，NPN三极管IC3导通，PNP型电流镜像三极管IC4正常工作，偏置电流流向激光二极管LD的阳极，激光器打开。滤波电容C2的作用是消除控制电压的尖峰，第二采样电阻R5的作用是可以监视激光器的偏置电流。第二、第三和第四限流电阻R6、R7、R8，作用是限制流入激光二极管LD阳极的电流大小，以防损坏激光二极管LD。
上述第一、第二隔离电阻R1、R2的取值20KΩ～1000KΩ，第一采样电阻R3的取值0.1KΩ～50KΩ，第二采样电阻R5的取值0KΩ～10KΩ，第一限流电阻R4的取值0KΩ～2KΩ，第二限流电阻R6的取值0KΩ～0.1KΩ，第三和第四限流电阻R7、R8的取值0KΩ～10KΩ，反馈电容C1的取值0.01μF～10μF，滤波电容C2的取信0μF～47μF。

Claims (3)

1、一种电吸收外调制激光器用APC与关断电路，其特征在于，包括：由激光二极管LD、电吸收调制器MOD，和监视光电二极管PD三者共阴极接正电源Vcc组成的电吸收外调制激光器；一运算放大器(IC1)接正电源Vcc，所述激光器发射功率的设置电压TX POWER SET通过第一隔离电阻(R1)接运算放大器(IC1)的正输入端，所述监视光电二极管PD的阳极通过第二隔离电阻(R2)接运算放大器(IC1)的负输入端，且PD阳极并联接地第一采样电阻(R3)将监视光电二极管PD的电流转换为电压值；一反馈电容(C1)，连接于监视光电二极管PD的阳极和运算放大器(IC1)的输出端；一NPN三极管(IC3)，其基极通过第一限流电阻(R4)连接运算放大器(IC1)的输出端；第一限流电阻(R4)与NPN三极管(IC3)的基极之间连接一集电极开路输出的非门、与非门、或者或非门(IC2)，包括接正电源Vcc管脚和接地管脚，其输入端接发射关断信号TXDIS；NPN三极管(IC3)的发射极通过第二采样电阻(R5)接地；一PNP型电流镜像三极管(IC4)，其第一集电极连接NPN三极管(IC3)的集电极，第二集电极连接第二限流电阻(R6)到激光二极管LD的阳极，第一、第二发射极分别通过第三和第四限流电阻(R7、R8)连接到升压电源Vcc+X。
2、根据权利要求1所述的电吸收外调制激光器用APC与关断电路，其特征在于，所述NPN三极管(IC3)的基极连接一接地滤波电容(C2)。
3、根据权利要求2所述的电吸收外调制激光器用APC与关断电路，其特征在于，所述Vcc取3.3V或5V，X大于1.5V，所述第一、第二隔离电阻(R1、R2)的取值20KΩ～1000KΩ，第一采样电阻(R3)的取值0.1KΩ～50KΩ，第二采样电阻(R5)的取值0KΩ～10KΩ，第一限流电阻(R4)的取值0KΩ～2KΩ，第二限流电阻(R6)的取值0KΩ～0.1KΩ，第三和第四限流电阻(R7、R8)的取值0KΩ～10KΩ，反馈电容(C1)的取值0.01μF～10μF，滤波电容(C2)的取值0μF～4.7μF。
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