[发明专利]一种对带雪崩光电二极管输入光功率监控的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学及电子工程技术领域，尤其涉及一种对带雪崩光电二极管输入光功率监控的方法及装置。

背景技术

传统的光接收机对其APD雪崩光电二极管的输入光功率监控方法，是用高压电源的电流监控器芯片来测量流过雪崩光电二极管上的光电流Iapd，即电流监控器芯片输出光电流Iapd的镜像电流Iapd1，然后用一个ADC模数转换器采样镜像电流Iapd1并转换成数字量。在不同输入光功率情况下，通过采样不同的流过雪崩光电二极管上的光电流Iapd的值ADC_Iapd，形成一个曲线图，如图1，其中横轴是Iapd的12位ADC的采样值，纵轴是以uW为单位的输入光功率值。基于这个曲线图，用最小二乘法可以拟合并得到下面的四次多项式的参数a、b、c、d、e，如：

Pinput(uW)＝a*ADC_Iapd＾4+b*ADC_Iapd＾3+c*ADC_Iapd＾2+d*ADC_Iapd＾1+e；

那么如果采样到一个实时值ADC_Iapd，带入上述的拟合公式，则可得到实时的输入光功率值。但是因为雪崩光电二极管对Vapd偏置电压和环境温度这几个外部环境因素很敏感，已知雪崩光电二极管在同一个输入光功率值但不同Vapd偏置电压情况下输出的Iapd光电流有差异，雪崩光电二极管在同一个输入光功率值同一Vapd偏置电压但不同温度情况下输出的Iapd光电流也有差异，并且雪崩光电二极管在同一Vapd偏置电压同一温度情况下输出的Iapd光电流值和其输入光功率值是非线性关系需要用复杂的公式才能把Iapd光电流值(实际是镜像电流Iapd1的数字量)折算成输入光功率值。所以传统的带雪崩光电二极管的输入光功率监控精度，按SFF-8472协议，结合实际批量生产的测试数据，在0摄氏度到70摄氏度的商业温度范围内，误差也只能控制在+/-3dB，3dB则意味着监控量和实际值相差了一半，这对光通信系统而言是一个几乎无法容忍的误差。

传统的光接收机对其PIN线性光电二极管的输入光功率监控方法，是直接用一个ADC模数转换器去采样流经线性光电二极管的光电流Ipd并转换成数字量。在不同输入光功率情况下，通过采样不同的流过线性光电二极管上的光电流Ipd的值ADC_Ipd，形成一个曲线图，如图2，其中横轴是Ipd的12位ADC的采样值，纵轴是以uW为单位的输入光功率值。基于这个曲线图，任取两点数据带入一个二元一次方程组即可计算并得到下面的线性公式的参数K和B，如：

Pinput(uW)＝K*ADC_Ipd+B；

那么如果采样到一个实时值ADC_Ipd，带入上述的拟合公式，则可得到实时的输入光功率值。因为线性光电二极管的特性就决定了该光电流值的特性，即只要输入光信号强度一定，对Vcc偏置电压和环境温度这几个外部环境因素都不敏感，这样就不用对偏置电压和温度做补偿，而仅需用一个简单的线性公式就能把Ipd光电流值(实际是Ipd的数字量)折算成输入光功率。结合实际批量生产的测试数据，在0摄氏度到70摄氏度的商业温度范围内，误差能控制在+/-1dB。

随着2000年以来FTTH光无源网络的全球应用，基于PLC即平面光波导技术的光分路器在技术上和商业上已经取得了巨大成功。PLC分路器芯片可以在硅基二氧化硅波导或者玻璃波导上制作，后者因设备成本低、耦合损耗小、以及体积小易于集成的优点，占领了绝大部分分路器市场。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对带雪崩光电二极管输入光功率监控的方法及装置，降低光接收机中对原有雪崩光电二极管的输入光功率的监控系统的成本和复杂程度，提高对输入光功率的监控精度。

为达到上述目的，本发明提供一种对带雪崩光电二极管输入光功率监控的方法，包括如下步骤：

使用平面光波导分路器将接收到的输入光分成第一路输入光和第二路输入光；该第一路输入光输入到雪崩光电二极管，该第二路输入光输入到线性光电二极管；测量该线性光电二极管的输出电流；根据测得的该线性光电二极管的输出电流以及该线性光电二极管与该输出光功率之间的线性关系，计算出待测输入光功率。

测量该线性光电二极管的输出电流的方法，为在该线性光电二极管的负极连接固定的偏置电压Vcc，在该线性光电二极管的正极连接模数转换器，用该模数转换器测得该线性光电二极管的输出电流。