在國家大力發(fā)展寬帶戰(zhàn)略的背景下，光通信產(chǎn)業(yè)迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。高速光模塊是光通信系統(tǒng)接入網(wǎng)的關(guān)鍵器件，其中的光收發(fā)芯片一直以來都是光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。光收發(fā)芯片主要包括限幅放大器、激光器驅(qū)動(dòng)器，完成高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)送和接收，但激光器平均光功率和消光比的參數(shù)控制、實(shí)時(shí)數(shù)字診斷偵測(cè)這些指標(biāo)都是外置MCU 控制器完成，并且在光模塊生產(chǎn)過程中需要校正，因此芯片設(shè)計(jì)在技術(shù)上還有優(yōu)化和改進(jìn)的必要。

　　1 光模塊調(diào)試

　　1.1 激光器平均光功率和消光比參數(shù)控制

　　根據(jù)激光器的固有特性，激光器的閾值電流和斜效率會(huì)隨著溫度的變化波動(dòng)，而且長時(shí)間工作也會(huì)造成激光器的閾值電流發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致激光器的輸出功率和消光比都發(fā)送變化。圖1 是激光器輸出光功率與驅(qū)動(dòng)電流的P-I 關(guān)系曲線，兩條曲線分別對(duì)應(yīng)T1 和T2 兩個(gè)不同溫度，IBIAS1、IBIAS2 是驅(qū)動(dòng)偏置電流，IMOD1、IMOD2 是驅(qū)動(dòng)調(diào)制電流。

圖1 激光器在不同溫度下的P-I 關(guān)系曲線

　　1.1.1 平均光功率控制

　　目前對(duì)于平均光功率的控制通常采用開環(huán)查找表法、傳統(tǒng)模擬自動(dòng)功率控制法、數(shù)字快速自動(dòng)功率控制法。開環(huán)查找表法是在芯片外的EEPROM 存儲(chǔ)器上內(nèi)置一組與溫度對(duì)應(yīng)的偏置電流查找表，根據(jù)激光器工作時(shí)的環(huán)境溫度值，對(duì)應(yīng)的調(diào)整偏置電流大小，實(shí)現(xiàn)對(duì)平均光功率的控制，保持平均光功率不變。此方法沒有引入反饋控制環(huán)路，溫度變化時(shí)補(bǔ)償精度不高，誤差在2dBm 左右。而且每只激光器都需要有單獨(dú)對(duì)應(yīng)的查找表。

　　模擬自動(dòng)功率控制法是采樣激光器內(nèi)置的光電二極管PD 的電流，通過芯片外部的下拉電阻轉(zhuǎn)換成電壓，進(jìn)入芯片內(nèi)部與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，再對(duì)驅(qū)動(dòng)偏置電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。此方法引入了反饋控制環(huán)路，補(bǔ)償精度可以保證，功率誤差控制在0.5dBm 以內(nèi)，但模擬環(huán)路的響應(yīng)時(shí)間很長，自動(dòng)功率控制需要很長時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定，不能適應(yīng)PON 突發(fā)式快速穩(wěn)定的需求，只能應(yīng)用在SFP 連續(xù)式應(yīng)用中。

　　數(shù)字快速自動(dòng)功率控制法是在模擬自動(dòng)功率控制法的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來，根據(jù)采樣的光電二極管PD 電流值，通過數(shù)字狀態(tài)機(jī)和寄存器控制，采用二分法逐次逼近目標(biāo)光功率。

　　1.1.2 消光比控制

　　目前對(duì)于消光比的控制通常采用熱敏電阻控制法以及開環(huán)查找表法。熱敏電阻控制法是把調(diào)制電流大小與熱敏電阻關(guān)聯(lián)起來，隨溫度變化熱敏電阻的電阻值會(huì)發(fā)生改變，芯片的調(diào)制電流也跟隨變化，這種方法在早期的模塊調(diào)試中比較常用。

　　開環(huán)查找表法是在芯片外的EEPROM 存儲(chǔ)器上內(nèi)置一組與溫度對(duì)應(yīng)的調(diào)制電流查找表，這樣在激光器正常工作時(shí)通過檢測(cè)模塊環(huán)境溫度，調(diào)整對(duì)應(yīng)的調(diào)制電流值，達(dá)到保持消光比的目的。此方法沒有引入反饋控制環(huán)路，溫度變化時(shí)補(bǔ)償精度不高，誤差在3dBm 以上。而且每只激光器都需要有單獨(dú)對(duì)應(yīng)的查找表。