本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種光模塊。

背景技術(shù)：

光模塊是一種實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換和電-光轉(zhuǎn)換的有源光電子器件，是光通信設(shè)備的重要功能模塊。在光通信長距離傳輸時，由于長距離的光纖有較大的光功率傳輸損耗，通常要求光模塊具有較大的光功率輸出，例如IEEE802.3ae協(xié)議要求以太網(wǎng)SFP+80km光模塊的發(fā)射功率為0～4dBm，因此要求光模塊的功率損耗盡可能的降低。

現(xiàn)有光模塊通常采用外調(diào)制激光器，例如使用較為普遍的EMI(Electroabsorption Modulated Laser,電吸收調(diào)制鐳射)激光器，而現(xiàn)有的LD(laser diode，激光器)采用線性電源為其提供偏置電流，請參見附圖1，通過MCU控制恒流源來實現(xiàn)對偏置電流的設(shè)置，由于LD采用恒流驅(qū)動方式，使得輸入電流Icc和輸出電流Ibias相同，而加載在LD上的前向電壓VF一般遠(yuǎn)小于光模塊工作電壓V_CC，即該恒流源的功耗(V_CC)消耗在其內(nèi)部的晶體管電路和其他電路上，因此為所述光模塊的激光器提供偏置電流的恒流源電源轉(zhuǎn)化效率低，導(dǎo)致光模塊的功耗大，難以滿足實際應(yīng)用中對光模塊低功耗的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的旨在解決上述為光模塊的激光器提供偏置電流的恒流源電源轉(zhuǎn)化效率低的問題，提供一種功耗低的光模塊，相應(yīng)的，還提供了一種光模塊激光器偏置電路功率控制方法。

為實現(xiàn)該目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本方案提供了一種光模塊，其包括有激光器、MCU和用于給該激光器提供偏置電流的偏置電路；

所述偏置電路包括有第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第一電感和第一電容，

其中所述第一開關(guān)管，其漏極電連接所述第二開關(guān)管的漏極，其源極電連接電壓輸入端，且該漏極連接所述第一電感的第一端；

所述第一電感，其另一端連接所述激光器的輸入端，用于向所述激光器輸入偏置電流；

所述第一電容，其一端連接所述第一電感的另一端，其另一端接地；

所述第二開關(guān)管，其源極接地，用于在第一開關(guān)管關(guān)斷時，為所述第一電感和第一電容提供電能釋放回路；

所述MCU，分別電連接所述第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的源極，用于提供驅(qū)動信號以驅(qū)動該第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的通斷。

本方案還提供了一種光模塊激光器偏置電路功率控制方法，其包括步驟：

輸入電壓經(jīng)過光模塊中偏置電路后輸出偏置電流；

MCU向所述偏置電路的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管分別輸入驅(qū)動信號，以調(diào)節(jié)所述偏置電流的大小，該偏置電流用于為激光器供電；

其中所述光模塊為前面任一所述的光模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點：

本方案中的一種光模塊，包括有激光器、MCU和用于給該激光器提供偏置電流的偏置電路，且所述MCU電連接該偏置電路中的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的源極，用于提供驅(qū)動信號以驅(qū)動該第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的通斷，進而調(diào)節(jié)該偏置電路輸出的偏置電流的大?。患幢痉桨钢型ㄟ^電源轉(zhuǎn)化效率高且功耗低的偏置電路為光模塊中激光器供電，替代傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換效率低的線性電源，能降低光模塊的功耗。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本方案的實施例了解到。

【附圖說明】

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，但本發(fā)明不限于此。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)光模塊中為激光器提供偏置電流的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種光模塊的一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中的一個實施例中第一開關(guān)管和第二開關(guān)管中的電流變化示意圖；

圖4為本發(fā)明中一種光模塊激光器偏置電路功率控制方法的一個實施例的流程圖。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖和示例性實施例對本發(fā)明作進一步地描述，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。此外，如果已知技術(shù)的詳細(xì)描述對于示出本發(fā)明的特征是不必要的，則將其省略。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或無線耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關(guān)聯(lián)的列出項的全部或任一單元和全部組合。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)，具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語，應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

下文詳細(xì)說明本方案的具體實施方式。

具體的，請參見附圖2，為本方案所述的光模塊。在電壓輸入端Vcc上電之后，經(jīng)過第二電感L1和第二電容C1的儲能、濾波作用后，輸入到所述偏置電路S10，所述電壓輸入端Vcc所輸入的電壓經(jīng)過該偏置電路S10的降壓后輸出為其后端電連接的激光器供電的偏置電流。

進一步的，在所述偏置電路S10與激光器之間，還電連接有用于檢測偏置電流的電流檢測單元S11、用于對偏置電路輸出的電壓進行濾波的輸出濾波單元S12、以及用于檢測輸入激光器電壓的電壓檢測單元S13。進一步的，本方案中光模塊還包括有MCU。

具體的，所述偏置電路S10包括有第一開關(guān)管Q1、第二開光管Q2、第一電感L2和第一電容C2。其中所述第一開關(guān)管Q1的漏極電連接所述第二開關(guān)管Q2的漏極、且該漏極還電連接有第一電感L2的第一端；第一開關(guān)管Q1的源極電連接所述第二電感L1的一端；第一開關(guān)管Q1的柵極電連接MCU的脈寬調(diào)制信號PWM的輸出端PWM1。所述第二開關(guān)管Q2的源極接地，用于在第一開關(guān)管Q1關(guān)斷時，為所述第一電感L2和第一電容C2提供電能釋放回路；所述第二開關(guān)管Q2的柵極電連接MCU的PWM信號的輸出端PWM2。所述第一電感L2，其另一端連接所述激光器的輸入端，用于向所述激光器輸入偏置電流；所述第一電容C2，其一端電連接所述第一電感L2的另一端，第一電容C2另一端接地。且在本方案的一個示例性實施例中，所述第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2均為場效應(yīng)管。

具體的，所述電流檢測單元S11包括有串接在第一電感L2的另一端與輸出濾波單元S12之間的第一采樣電阻R3，及并聯(lián)在第一采樣電阻R3兩端的放大器OPA1，其中所述放大器OPA1的輸出端電連接所述MCU的BIAS_ADC引腳，用于通過該MCU檢測該放大器OPA1所輸出的電壓大小，進而判斷出第一采樣電阻R3上的偏置電流的大小。在本方案的一個示例性實施例中，所述放大器OPA1為減法放大電路，其包括有串接在第一采樣電阻R3與放大器OPA1的第一輸入端之間的電阻R4、串接在該第一輸入端與放大器OPA1的輸出端之間的電阻R6、串接在該第一采樣電阻R3與放大器OPA1的第二輸入端之間的電阻R5、串接在該第二輸入端與地之間的電阻R7。

具體的，所述輸出濾波單元S12電連接在所述偏置電路與激光器之間，用于對所述偏置電路S10所輸出的電壓進行濾波。具體的，所述輸出濾波單元S12包括有串接在第一采樣電阻R3與所述電壓檢測單元S13之間的磁珠FB1和磁珠FB2，以及連接在第一采樣電阻R3與地之間的第三電容C3。且在本方案的一個示例性實施例中，所述磁珠FB1和磁珠FB2為鐵氧體磁珠。利用磁珠FB1、FB2與第三電容C3組成輸出濾波單元S12，不僅能濾除雜散波，還能吸收雜散的電磁輻射。

具體的，所述電壓檢測單元S13，包括有串接在所述激光器的輸入端與地之間的第二采樣電阻R8和第三采樣電阻R9，且所述第二采樣電阻R8和第三采樣電阻R9的公共連接端接入所述MCU的VLD_ADC引腳，用于通過該MCU檢測輸入到所述激光器的電壓大小。

進一步的，本方案所述的偏置電路S10中還包括有第一電阻R1和第二電阻R2，其中所述第一電阻R1，串接在所述第一開關(guān)管Q1的柵極與源極之間，用于設(shè)定該第一開關(guān)管Q1的初始通斷狀態(tài)；所述第二電阻R2，串接在所述第二開關(guān)管Q2的柵極與源極之間，用于設(shè)定該第二開關(guān)管Q2的初始通斷狀態(tài)。具體的，在本方案電壓輸入端Vcc上電后，在MCU初始化之前，通過第一電阻R1和第二電阻R2來分別限制MCU中PWM1、PWM2的初始電平狀態(tài)，即該PWM1的初始邏輯電平為高，相應(yīng)的第一開關(guān)管Q1的初始狀態(tài)為截止；該PWM2的初始邏輯電平為低，相應(yīng)的第二開關(guān)管Q2的初始狀態(tài)也為截止；則從偏置電路S10輸出到激光器的電壓VLD也為0，即激光器為無光狀態(tài)。該方案有效的保證了在光模塊上電初始階段，激光器不工作，保證了激光器不會被上電時產(chǎn)生的過電壓或過電流損壞。

具體的，下文結(jié)合附圖2和附圖3簡述該光模塊的工作過程及原理。當(dāng)光模塊中電壓輸入端Vcc上電后，輸入電流經(jīng)過第二電感L1和第二電容C1的濾波、儲能，其中在具體設(shè)計該光模塊時，為了達到好的濾波和儲能效果，所述第一電容C1的值由該偏置電路S10的工作頻率、需要輸出的偏置電流、各元器件的耐壓值及輸入紋波大小來決定；相應(yīng)的，所述第二電感L1的值也是由該偏置電路S10的工作頻率、需要輸出偏置電流、以及輸入紋波來決定，且應(yīng)選用輸出電流大且寄生電阻較小的電感作為所述第二電感L1，不難理解，高感值的第二電感L1能抑制偏置電路S10中的開關(guān)噪聲。

進一步的，輸入電流經(jīng)過第二電感L1和第二電容C1后，輸入到偏置電路S10中，其中第一開關(guān)管Q1在該電路中起到開關(guān)的作用，第二開關(guān)管Q2在該電路中起續(xù)流的作用。在MCU上電并初始化后，向所述第一開關(guān)管Q1輸入低電平的PWM信號、向所述第二開關(guān)管Q2輸入低電平的PWM信號，使得第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2截止，則電流經(jīng)過第一電感L2的儲能和濾波后，通過電流檢測單元S11的第一采樣電阻R3、輸出濾波單元S12的磁珠FB1和磁珠FB2后，為所述激光器提供偏置電流；且經(jīng)過第一電感L2之后的有一部分電荷會在所述第一電容C2上存儲。

進一步的，當(dāng)MCU向所述第一開關(guān)管Q1輸入高電平的PWM信號、向所述第二開關(guān)管Q2輸入高電平的PWM信號后，第一開關(guān)管Q1截止、而第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通，則從第一電感L2存儲的能量一部分經(jīng)過第一電容C2，一部分通過電流檢測單元S11的第一采樣電阻R3、輸出濾波單元S12的磁珠FB1和磁珠FB2后，為所述激光器提供偏置電流。

具體的，請參見附圖3，在第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通瞬間，第一電感L2上的瞬間電流為t1深刻的IQ1；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q1再次導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2截止時，電能再次從光模塊中電壓輸入端Vcc獲得，且在第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通的瞬間，第一電感L2上的瞬間電流為t2時刻的IQ2；其中時間軸上的0～t1段為第一開關(guān)管Q1的導(dǎo)通時間，時間軸上的t1～t2段為第二開關(guān)管Q2的導(dǎo)通時間，相應(yīng)的，所述第一開關(guān)管Q1的導(dǎo)通周期D＝t1/t2，第二開關(guān)管Q2的導(dǎo)通周期為1-D＝(t2-t1)/t2；圖示中VD為第一電容C2兩端的電壓，V_LD是為激光器供電的電壓。

進一步的，為了進一步降低該光模塊的功耗，所述電流檢測電路S11中第一采樣電阻R3應(yīng)采用盡可能小的阻值，即盡可能降低該第一采樣電阻R3上消耗的功耗；但是由于該第一采樣電阻R3的阻值小，如果直接采用MCU采樣會導(dǎo)致電流檢測精度差，因此需要通過放大器OPA1對該第一采樣電阻R3兩端的電壓進一步放大，再輸入到MCU進行檢測。在本方案的一個示例性實施例中，所述放大器OPA1選用減法放大器，即R6＝R7、R4＝R5；MCU再通過該放大器OPA1所檢測到的第一采樣電阻R3兩端的電壓，計算出該第一采樣電阻R3上的偏置電流大小。

進一步的，本方案中，可以通過MCU來調(diào)整輸入到所述第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2上的PWM驅(qū)動信號的占空比，進而來調(diào)整為激光器供電的偏置電流Ibias的大小，其中對該偏置電流Ibias調(diào)節(jié)的精度可以由該PWM驅(qū)動信號的頻率和精度來控制。在本方案的一個示例性實施例中，為了保證為激光器供電的偏置電流Ibias的調(diào)節(jié)精度，采用工作頻率為1MHZ、12bit精度的PWM驅(qū)動信號。

進一步的，本方案中，為了提高該光模塊的可靠性，該光模塊具有過壓保護功能及過流保護功能。具體的，在MCU中預(yù)設(shè)有激光器的最大工作電壓參考值及最大工作電流參考值。通過MCU不斷檢測電流檢測單元S11和電壓檢測單元S13所反饋的輸入到激光器的偏置電流Ibias及電壓V_LD,然后將該偏置電流Ibias與最大工作電流參考值比較、電壓V_LD與最大工作電壓參考值進行比較，如果該偏置電流Ibias或該電壓V_LD任意一個大于該預(yù)設(shè)的參考值，則MCU發(fā)出告警信號，并控制輸入到第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2中的PWM驅(qū)動信號，以調(diào)節(jié)所述偏置電路S10中輸入到激光器的偏置電流Ibias的大小，實現(xiàn)過壓保護及過流保護。

進一步的，請參見附圖4，本方案還提供了一種激光器偏置電路功率控制方法，其包括步驟：

S11，輸入電壓經(jīng)過光模塊中偏置電路后輸出偏置電流；

S12，MCU向所述偏置電路的第一開關(guān)管、第二開關(guān)管分別輸入第一驅(qū)動信號及第二驅(qū)動信號，以調(diào)節(jié)所述偏置電流的大小，該偏置電流用于為激光器供電；

其中所述光模塊為前文任一所述的光模塊。

具體的，光模塊中電壓輸入端Vcc上電后，輸入電流經(jīng)過第二電感L1和第二電容C1的濾波、儲能，輸入到偏置電路S10中，其中第一開關(guān)管Q1在該電路中起到開關(guān)的作用，第二開關(guān)管Q2在該電路中起續(xù)流的作用。在MCU上電并初始化后，向所述第一開關(guān)管Q1輸入低電平的PWM信號、向所述第二開關(guān)管Q2輸入低電平的PWM信號，使得第一開關(guān)管Q1導(dǎo)通、第二開關(guān)管Q2截止，則電流經(jīng)過第一電感L2的儲能和濾波后，通過電流檢測單元S11的第一采樣電阻R3、輸出濾波單元S12的磁珠FB1和磁珠FB2后，為所述激光器提供偏置電流；且經(jīng)過第一電感L2之后的有一部分電荷會在所述第一電容C2上存儲。

進一步的，當(dāng)MCU向所述第一開關(guān)管Q1輸入高電平的PWM信號、向所述第二開關(guān)管Q2輸入高電平的PWM信號后，第一開關(guān)管Q1截止、而第二開關(guān)管Q2導(dǎo)通，則從第一電感L2存儲的能量一部分經(jīng)過第一電容C2，一部分通過電流檢測單元S11的第一采樣電阻R3、輸出濾波單元S12的磁珠FB1和磁珠FB2后，為所述激光器提供偏置電流。

進一步的，可以通過MCU來調(diào)整輸入到所述第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2上的PWM驅(qū)動信號的占空比，進而來調(diào)整為激光器供電的偏置電流的大小，其中對該偏置電流調(diào)節(jié)的精度可以由該PWM驅(qū)動信號的頻率和精度來控制。在本方案的一個示例性實施例中，為了保證為激光器供電的偏置電流的調(diào)節(jié)精度，采用工作頻率為1MHZ、12bit精度的PWM驅(qū)動信號。

進一步的，為了防止激光器中偏置電流過沖而引起的光模塊功率過沖的問題，所述MCU發(fā)出的PWM驅(qū)動信號并不是在初始化時直接設(shè)置為目標(biāo)占空比值，而是所述MCU分多個時間段調(diào)節(jié)所述PWM驅(qū)動信號的占空比，且不同時間段所對應(yīng)的占空比的變化率不同。具體的，在本方案的一個示例性實施例中，所述PWM驅(qū)動信號的初值為0，PWM驅(qū)動信號的目標(biāo)占空比為A。在MCU開啟后，所述PWM驅(qū)動信號的占空比從0慢慢升至目標(biāo)占空比A。在本示例性實施例中，該PWM驅(qū)動信號的值可以分為三個不同的變化率來增加。在1～A/2段，該PWM驅(qū)動信號的占空比增加的變化率曲線所對應(yīng)的斜率是K1；在A/2～3A/4段，該PWM驅(qū)動信號的占空比增加的變化率曲線所對應(yīng)的斜率是K2；在3A/4～A段，該PWM驅(qū)動信號的占空比增加的變化率曲線所對應(yīng)的斜率是K3；其中K1>K2>K3，即PWM驅(qū)動信號的值越接近目標(biāo)占空比A，變化率越小，這樣可避免了偏置電流過沖而導(dǎo)致光模塊開啟時的功率過沖的問題。

本方案中的一種光模塊，包括有激光器、MCU和用于給該激光器提供偏置電流的偏置電路，且所述MCU電連接該偏置電路中的第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的源極，用于提供驅(qū)動信號以驅(qū)動該第一開關(guān)管和第二開關(guān)管的通斷，進而調(diào)節(jié)該偏置電路輸出的偏置電流的大??；即本方案中通過電源轉(zhuǎn)化效率高且功耗低的偏置電路為光模塊中激光器供電，替代傳統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換效率低的線性電源，能降低光模塊的功耗。

在此處所提供的說明書中，雖然說明了大量的具體細(xì)節(jié)。然而，能夠理解，本發(fā)明的實施例可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐。在一些實施例中，并未詳細(xì)示出公知的方法、結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便不模糊對本說明書的理解。

雖然上面已經(jīng)示出了本發(fā)明的一些示例性實施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明的原理或精神的情況下，可以對這些示例性實施例做出改變，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。