專利名稱：一種pon網(wǎng)絡(luò)onu端光發(fā)射子模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及芯片領(lǐng)域，具體涉及一種PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊。
背景技術(shù)：
無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)是指一種點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的光接入技術(shù)及相應(yīng)的系統(tǒng)，其系統(tǒng)由光線路終端(OLT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(ODN)、光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)三部分組成，ODN只包含無源器件或設(shè)備，不包含有源器件或設(shè)備。PON網(wǎng)絡(luò)ONU端的光收發(fā)模塊從功能上分為光發(fā)射子模塊和光接收子模塊，分別要實(shí)現(xiàn)發(fā)送上行光信號(hào)和接收下行光信號(hào)的功能?，F(xiàn)有技術(shù)中激光發(fā)射器件(Tx)采用有源區(qū)為InGaAsP或者AlGaInAs量子阱(QW)材料的激光二極管，并且在激光發(fā)射器件管殼內(nèi)同時(shí)封裝背光探測二極管監(jiān)測激光器的發(fā)光功率。量子阱材料激光二極 管對(duì)溫度較為敏感，激光器的閾值電流(Ith)會(huì)隨著溫度的升高而顯著升高，激光器的斜率效率(SlopEfficiency)會(huì)隨著溫度的升高而顯著降低。申請(qǐng)?zhí)枮椤癈N200820114840. 0”的實(shí)用新型“一種光發(fā)射系統(tǒng)”公開了一種光發(fā)射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電路和與所述驅(qū)動(dòng)電路連接的光發(fā)射模塊，以及分別與所述驅(qū)動(dòng)電路和光發(fā)射模塊連接的發(fā)射控制模塊。所述驅(qū)動(dòng)電路，用于產(chǎn)生電信號(hào)。所述光發(fā)射模塊，用于將所述驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電信號(hào)變換成光信號(hào)，并發(fā)射所述光信號(hào)。所述發(fā)射控制模塊，用于檢測所述驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電信號(hào)，對(duì)所述電信號(hào)的持續(xù)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，在所述電信號(hào)的持續(xù)時(shí)間超出閾值時(shí)，關(guān)斷所述電信號(hào)，以關(guān)閉所述光發(fā)射模塊的光信號(hào)發(fā)射。通過本實(shí)用新型實(shí)施例有效解決了因光信號(hào)發(fā)射不受控造成的PON網(wǎng)絡(luò)癱瘓問題。在實(shí)際應(yīng)用中，為了在無制冷的環(huán)境下保證上行光信號(hào)的功率和消光比，需要實(shí)時(shí)地對(duì)激光器的發(fā)射功率和溫度進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)發(fā)射功率和溫度的變化調(diào)整激光器的驅(qū)動(dòng)電流為了保證發(fā)射平均功率，偏置電流一般設(shè)置為激光器的閾值電流，需要隨著溫度的升高而提高；為了保證發(fā)射光信號(hào)的消光比，調(diào)制電流一般反比于激光器的斜率效率，需要隨著溫度的升聞而提聞。因此現(xiàn)有技術(shù)中，存在以下缺點(diǎn)UTx內(nèi)需要封裝背光探測二極管監(jiān)測激光器發(fā)射功率。2、在電路中需要自動(dòng)功率控制模塊實(shí)時(shí)控制激光器的發(fā)射功率。3、在電路中需要監(jiān)測溫度變化，實(shí)時(shí)調(diào)整偏置電流和調(diào)制電流，穩(wěn)定激光器發(fā)射功率和消光比。4、電路對(duì)激光器在高溫環(huán)境下的補(bǔ)償雖然保證了光功率和消光比，但犧牲了更多的功耗。

實(shí)用新型內(nèi)容與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)不足，針對(duì)PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊受溫度影響較大的問題，本實(shí)用新型提出一種PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊，所述光發(fā)射子模塊包括光發(fā)射器件Tx和突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD ；[0011]所述光發(fā)射器件Tx包括量子點(diǎn)材料激光二極管；所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD包括調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊；所述調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊分別與所述光發(fā)射器件Tx連接。進(jìn)一步地，所述光發(fā)射器件Tx包括TO封裝的量子點(diǎn)激光材料二極管，所述TO封裝的量子點(diǎn)激光材料二極管管殼中不封裝背光探測二極管，使光發(fā)射子模塊適應(yīng)溫度變化。進(jìn)一步地，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的調(diào)制電流模塊由電阻匹配網(wǎng)絡(luò)和晶
體管構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的偏置電流模塊由晶體管放大器構(gòu)成。進(jìn)一步地，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的輸入側(cè)接口分別為突發(fā)使能信號(hào)和差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。進(jìn)一步地，所述調(diào)制電流模塊的輸入端與差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和突發(fā)使能信號(hào)連接；所述調(diào)制電流模塊的輸出端分別與量子點(diǎn)激光二極管的陰極和陽極連接。進(jìn)一步地，所述偏置電流模塊的輸入端與突發(fā)使能信號(hào)連接；所述偏置電流模塊的輸出端與所述量子點(diǎn)激光二極管的陰極連接。進(jìn)一步地，所述量子點(diǎn)材料激光二極管的波段包含1260_1360nm。更進(jìn)一步地，所述光發(fā)射器件Tx安裝在金屬外殼的單纖雙向光學(xué)組件上。再進(jìn)一步地，所述TO封裝為T0-56。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于I、本實(shí)用新型采用量子點(diǎn)激光器代替量子阱激光器，由于量子點(diǎn)激光器對(duì)溫度不敏感，光模塊可以適應(yīng)較大的環(huán)境溫度。2、本實(shí)用新型中的光發(fā)射器件封裝中不需要背光功率探測器，節(jié)約了成本。3、本實(shí)用新型中的突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)模塊不需要對(duì)發(fā)射功率閉環(huán)控制，不需要提高驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償溫度變化，省去了自動(dòng)功率控制模塊，并降低了模塊的功耗。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)小型化光收發(fā)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)PON網(wǎng)絡(luò)ONU端小型化光收發(fā)模塊示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)光發(fā)射子模塊示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)量子阱激光二極管在不同溫度下的光功率-電流曲線示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)BOSA結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例的光發(fā)射子模塊示意圖；圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例的BOSA結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖中=UBOSA;2、Rx ;3、Tx ;4、PCB ;5、TFF ;6、光纖接頭；7、金屬殼體;8、Rx ；
9、TIA ;10、PIN/APD ;ll、Tx ；12, Qff-LD ； 13, QD-LD0
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述的術(shù)語，“消光比”:激光功率在邏輯“I”的平均功率和在邏輯“0”的平均功率之比。“斜率效率”:也稱微分效率(Differential Efficiency)，是衡量激光器輸出特性的很普遍的一個(gè)物理量。對(duì)于電泵浦的半導(dǎo)體激光二極管，在達(dá)到閾值電流以后，輸出的光功率增量與輸入的電流增量的比值基本恒定，該比值即斜率效率，單位(mW/mA)。如圖I所示，小型化的光收發(fā)模塊內(nèi)部由單纖雙向光學(xué)組件(B0SA，Bi-directionalOptical Sub-Assembly)和承載控制/驅(qū)動(dòng)電路的印制電路板(PCB)組成。ONU端光收發(fā)模塊的BOSA核心部分為光發(fā)射器件(Tx)和光接收器件(Rx)，采用TO (Transistor Outline)封裝形式。印刷電路板PCB電路主要包括突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)模塊LDD,Laser Diode Driver)、探測器限幅放大模塊(LA,Limiting Amplifier) 等組成。光發(fā)射子模塊主要由光發(fā)射器件(Tx)和突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)模塊(LDD)組成。如圖2所示，Tx為法布里-帕羅(FP)激光器(LD，Laser Diode)或者分布布拉格反饋(DFB)激光器(LD)，發(fā)射波長為1310nm的上行光信號(hào)，激光器采用InGaAsP或者AlGaInAs的量子阱(QW)材料，并且Tx內(nèi)封裝背光探測二極管，用來監(jiān)測激光器的發(fā)光功率。如圖3所示，LDD從ONU芯片接收上行差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和上行突發(fā)使能信號(hào)，轉(zhuǎn)化為量子阱激光器(QW-LD)的偏置電流和調(diào)制電流(統(tǒng)稱為驅(qū)動(dòng)電流)驅(qū)動(dòng)激光器在上行使能時(shí)間內(nèi)發(fā)送光信號(hào)，背光探測二極管將QW-LD的背向激光轉(zhuǎn)換為光電流信號(hào)作為反饋信號(hào)輸入LDD中的自動(dòng)功率控制模塊，閉環(huán)控制QW-LD的輸出功率。如圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)中的光發(fā)射子模塊采用的量子阱材料激光二極管對(duì)溫度較為敏感，激光器的閾值電流(Ith)會(huì)隨著溫度的升高而顯著升高，激光器的斜率效率Slop Efficiency)會(huì)隨著溫度的升高而顯著降低。如圖5所不,安裝在光收發(fā)模塊的BOSA為金屬殼體,光發(fā)射器件Tx和光接收器件Rx均為TO封裝，內(nèi)部設(shè)有傾斜的TFF，光纖接頭與QW-LD位置平行相對(duì)，圖7為本實(shí)用新型中，安裝在光收發(fā)模塊的B0SA，與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別特征在于，該BOSA內(nèi)部光纖接頭與QD-LD位置平行相對(duì)。本實(shí)用新型針對(duì)上述PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊受溫度影響較大的問題提出一種對(duì)溫度不敏感的光發(fā)射子模塊方案。如圖6所示，本實(shí)用新型提出的一種對(duì)溫度不敏感的PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊，包括光發(fā)射器件(Tx)和突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路(LDD)。量子點(diǎn)是準(zhǔn)零維的納米材料，光發(fā)射器件采用TO封裝的量子點(diǎn)激光二極管，該TO管殼中不封裝背光探測二極管。本實(shí)用新型中的突發(fā)式激光器控制電路，包括調(diào)制電流模塊、偏置電流模塊以及設(shè)置于LDD側(cè)接口的的差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)輸入端、突發(fā)使能信號(hào)輸入端。在上行突發(fā)使能時(shí)間內(nèi)控制偏置電流模塊，產(chǎn)生偏置電流并將上行的差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為調(diào)制電流模塊的調(diào)制電流，完成電信號(hào)向光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。該控制電路省去了自動(dòng)功率控制模塊，省去了溫度-電流查詢表，在工作溫度范圍內(nèi)采用統(tǒng)一的偏置電流和調(diào)制電流，降低了集成電路復(fù)雜度和功耗。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本實(shí)用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中 。
權(quán)利要求1.一種PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊，所述光發(fā)射子模塊包括光發(fā)射器件Tx和突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD ;其特征在于， 所述光發(fā)射器件Tx包括量子點(diǎn)材料激光二極管； 所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD包括調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊； 所述調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊分別與所述光發(fā)射器件Tx連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述光發(fā)射器件Tx包括TO封裝的量子點(diǎn)激光材料二極管，所述TO封裝的量子點(diǎn)激光材料二極管管殼中不封裝背光探測二極管，使光發(fā)射子模塊適應(yīng)溫度變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的調(diào)制電流模塊由電阻匹配網(wǎng)絡(luò)和晶體管構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的偏置電流模塊由晶體管放大器構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD的輸入側(cè)接口分別為突發(fā)使能信號(hào)和差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述調(diào)制電流模塊的輸入端與差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)和突發(fā)使能信號(hào)連接； 所述調(diào)制電流模塊的輸出端分別與量子點(diǎn)激光二極管的陰極和陽極連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述光發(fā)射子模塊,其特征在于,所述偏置電流模塊的輸入端與突發(fā)使能信號(hào)連接； 所述偏置電流模塊的輸出端與所述量子點(diǎn)激光二極管的陰極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述量子點(diǎn)材料激光二極管的波段包含1260-1360nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述光發(fā)射器件Tx安裝在金屬外殼的單纖雙向光學(xué)組件上。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光發(fā)射子模塊，其特征在于，所述TO封裝為T0-56。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種PON網(wǎng)絡(luò)ONU端光發(fā)射子模塊，光發(fā)射子模塊包括光發(fā)射器件Tx和突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD；突發(fā)式激光器驅(qū)動(dòng)電路LDD包括調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊；光發(fā)射器件Tx采用TO封裝的量子點(diǎn)激光二極管，使光發(fā)射子模塊適應(yīng)溫度變化；調(diào)制電流模塊和偏置電流模塊分別與所述光發(fā)射器件Tx連接。本實(shí)用新型采用量子點(diǎn)激光器代替量子阱激光器；節(jié)約成本；不需要提高驅(qū)動(dòng)電流補(bǔ)償溫度變化，省去自動(dòng)功率控制模塊，降低模塊功耗。
文檔編號(hào)H04B10/155GK202513932SQ20122014123
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月1日
發(fā)明者王洋 申請(qǐng)人:國網(wǎng)電力科學(xué)研究院