[发明专利]一种雪崩二极管的调试和补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及雪崩二极管在光纤数据传输中的运用，尤其是一种雪崩二极管的调试和补偿方法。

背景技术

在现有技术中，最简单的雪崩光电二极管APD结构是在PIN光电二极管的基础上，对P区和N区都进行了重掺杂，在邻近P区或者N区引进n型或p型倍增区，当反向电压增加到一定时，就会产生新的电子和空穴对，这些新产生的电子和空穴对受电场的加速，获得足够的能量后，又可以碰撞其它的硅原子，再碰击出新的电子和空穴对，按照这样雪崩似的繁殖，将产生大量的载流子，实现光电流的放大。APD在光纤数据传输中的运用，大大提高的了接收灵敏度和传输距离。

然而，在该技艺中的技术人员已知的是，产生的光电流可以通过外部电子设备测量，光电流的计算方法为I= RMP，其中R(A/W)是APD的响应度, M是倍增因子即放大倍数，P(瓦特)是输入光功率，故APD的放大倍数取决于光电流，也就是反向偏压的应用(两者关系如图1所示)。电子和空穴的电离率与温度有关，这就导致如果要保持在不同温度下，APD都工作在最佳点上，必须要改变反向偏压，所以APD的放大倍数M因子与温度有关。综上所述，需要有一种方法来解决这一问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过找寻各温度下需要调试的倍增因子，对ADP进行温度补偿，使得雪崩二极管APD在全温度范围内都工作在最佳点上的雪崩二极管的调试和补偿方法。

本发明采用的技术方案是这样的：该雪崩二极管的调试和补偿方法包含根据公式I=RMP，其中I是可测量的光电流，R是雪崩二极管的响应度，M是倍增因子及P是输入光功率，在第一输入光功率为P1、M1=1时I1=RP1并且在第二输入光功率为P2时I2=RM2P2，根据I1=RP1和I2=RM2P2推导出M2=( P1/ P2)*( I2/ I1)，其还包含以下步骤：

找寻在一个温度下需要调试的倍增因子M2，其过程在于：

(1)   在第一输入光功率为P1时，在雪崩二极管上施加小于雪崩电压大于开启电压的偏置电压，调节所述偏置电压并且观察光电流I1，当所述光电流I1没有变化时M=1，记录此时的光电流I1；

(2)   在第二输入光功率为P2时，改变所述偏置电压，观察光电流的变化情况，直至I2=( P2/ P1)*M2*I1时完成在所述温度下所述倍增因子M2的调试，记录此时的灵敏度和偏置电压；

(3)   根据前面找寻步骤得到在一个温度下各个不同的倍增因子并且记录下与所述各个不同的倍增因子相对应的灵敏度和偏置电压，从而获得在一个温度下倍增因子与灵敏度、偏置电压与灵敏度之间的对应关系，在倍增因子与灵敏度的对应关系中灵敏度最高点对应的是该雪崩二极管的最佳工作点，在偏置电压与灵敏度的对应关系中所述灵敏度最高点对应的偏置电压是在所述最佳工作点时施加在该雪崩二极管上的电压；

(4)   将所述温度与偏置电压的对应关系形成温度与偏置电压的查找表，写到可读写的寄存器芯片中。

 

另外，在高温、常温和低温段偏置电压与所述温度之间关系为线性的情况下，在步骤(4)之前根据步骤(1)～(3)，分别获得在各个不同温度下倍增因子与灵敏度、偏置电压与灵敏度之间的关系图，将表示这三段温度之间关系的两段直线Vb=a*T+b写入查找表中，其中Vb是偏置电压，a为斜率，T为温度及b为偏差值。

在雪崩二极管的温度系数指标TC恒定的情况下，按照步骤(1)～(3)获得在温度为T0时倍增因子与灵敏度、偏置电压与灵敏度之间的关系图，找出灵敏度最高点对应的偏置电压Vb，根据温度T时灵敏度最高点对应的偏置电压Vbt与温度T0时灵敏度最高点对应的偏置电压Vb的关系式Vbt=Vb+(T-T0)*TC得出Vbt，并且将该关系式写入查找表中。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、通过调试获得在不同温度下，最佳工作点对应的M因子以及此时的偏置电压，将相应的温度及偏置电压做成两段直线写入查找表中，再将查找表写到光模块中可读写的寄存器芯片里面，那么就可以通过调整偏置电压来进行温度补偿，使得APD在全温度的范围内都能工作在最佳工作点上；

2、针对APD一致性比较好(也就是APD的温度系数指标基本恒定)的情况，可以找出常温25℃下灵敏度最高点对应的M因子以及此时的偏置电压Vb，将公式Vbt=Vb+(T-25)*TC (其中Vbt表示雪崩二极管在温度T时最佳工作点的偏置电压)，写入查找表中来调试常温，这样就省去了高温和低温的调试时间。

附图说明