一種寬溫高速短距離光???/div>
雙擊滾屏 發表日期:2015-09-07   閱讀次數:4964    字體[        ]

背景技術

  傳統的短距離??橐話閿糜謔夷諢涔饣チ?,對光??槲露紉笊桃導段露燃純?。隨著光通信網絡發展日新月異,通信速率不斷提高,光纖越來越多的替代電纜的使用,對高速小型化封裝的短距離光??樾棖笠菜嬤齔?,大量應用于光互連和移動基站等環境。伴隨著應用場合的廣泛,小型化封裝短距離光??樾枰悴煌肪車奈露紉?,特別是在工業級溫度場合的應用。

  當光??楣ぷ魘褂迷詮ひ導段露?,在高低溫環境時,光??櫸⑸洳糠值募す餛韉你兄島托史⑸浠?,出現光功率和消光比的變化。接收部分的探測器高低溫下帶寬會有不同,加上噪聲的影響,出現靈敏度的降低,信號告警的判決門限也會隨著溫度的變化從而有一定范圍的漂移。工業級溫度場合的應用,對光??櫚男閱芴岢雋爍叩囊?,需要保證整個溫度范圍內光電指標的穩定。

  解決的技術問題

  本??櫸槳剛攵愿咚俁嘆嗬肽?樵詮ひ導段露確段詮ぷ?,對于出現的激光器的跟蹤誤差,建立合適的偏置電流和調制電流,減小激光器的起止控制延時和消除馳豫振蕩,維持穩定的光功率和消光比;對于和微弱型號下靈敏度和信號告警等問題,進行補償和優化,改善高速短距離在工業級溫度范圍的性能。

  具體內容

  本??槭且恢摯梢怨ぷ髟詮ひ導段露確段У畝嘆嗬牘餑??,由發射部分和接收部分組成,發射部分包括垂直腔發射激光器,驅動電路,溫度采集單元和補償控制單元,接收部分包括電感電容網絡和限幅放大器。

  具體是這樣實現的:

  發射部分,光??楣ぷ魘?,溫度采集單元將光??榧す餛韉鼻骯ぷ魑露刃畔⑷⊙?,上報給單片機補償控制單元,補償控制單元根據溫度和補償系數,修正自動功率控制激光器的跟蹤誤差,建立合適的偏置電流,保證發射光功率的穩定,同時獲取激光器當前的偏置電流,根據調制電流的計算系數,實時計算每個溫度下需要的調制電流值,并控制激光器驅動電路,給激光器提供合適的調制電流,保證光??橄獗鵲奈榷?。功率補償單元和調制電流計算部分是由單片機來實現,單片機控制各硬件電路部分的工作和銜接。

  根據激光器發射光功率高低溫下的變化特點,補償控制單元可以對跟蹤誤差進行分段補償,相應地,補償系數采用有符號數,可以從正負兩個方向修正跟蹤誤差。

  接收部分,光??樘講餛鶻廡藕拋懷篩咚俚縲藕藕?,通過建立的電感電容LC網絡,改善探測器輸出后的電信號質量信號,提高信號的抗噪聲和抗干擾能力,然后輸出給限幅放大器,經放大后輸出電信號。電感電容LC網絡提高信號質量,抑制噪聲的影響,從而提高低溫下的帶寬性能和抗噪聲能力,提高接收的靈敏度,優化信號告警的準確性和穩定性。

  電感電容LC網絡由電感和電容組成,其中一對電感一端分別連接探測器的高速差分信號管腳,另一端分別連接跨接電容,跨接電容的兩端分別連接一對電容,這對電容的另一端分別連接限幅放大器的高速差分信號管腳。

  具體實現框圖如下圖所示:

  

 

  實驗結果

  ??櫸槳傅撓布緶返ピ直鷯扇縵略骷鉤桑杭す餛韃捎?VCSEL激光器;溫度采集單元由負溫度系數熱敏電阻,普通貼片分壓電阻和ADC構成;驅動電路使用激光器驅動芯片;探測器采用850nm接收探測器;電感電容LC網絡由電感L1 L2和電容C1 C2 C3組成,其中電感L1和L2一端分別連接探測器的高速差分信號管腳,另一端分別連接跨接電容C3,電容C3的兩端分別連接電容C1和C2,電容C1和C2的另一端分別連接限幅放大器的高速差分信號管腳;控制單元主要由MCS-51單片機構成。以上的硬件電路部分依次連接,并通過單片機的程序設計,完成其相應的控制功能。

  光??櫸槳訃蚪?,補償效果好,控制方便。如果將此方案用到高速短距離??檣?,對光??櫚姆⑸涔夤β收庀鈧副杲卸員炔饈?,具體地,光??檳?槭椅?5度環境下,發射光功率-2.7dBm。補償控制單元對跟蹤誤差以25度為分段點進行分段補償,25度至-40度采用負系數,25度至85度采用正系數。

  

 

  由以上數據可知,使用了本方案的控制方法后,??槿露確段Ч夤β實謀浠?.4dB減小到了0.5dB,使得光??槿露確段У墓夤β室恢灤蘊岣?。

  使用該方案的光???,工作溫度范圍可達-40~85度,整個溫度范圍內光功率穩定,信號告警電平正常。光??橐恢灤院?,方便后續光??櫚吶可?。本??櫸槳鋼械募す餛骺刂撇鉤シ椒?,不受傳輸速率影響,調整不同的參數,可用于不同溫度范圍的激光器的補償。