[发明专利]提高APD光接收机饱和光功率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信领域，涉及一种运用APD光电二极管的光接收机其控制方法和装置。

背景技术

在光纤通信系统中，为了提高接收端接收机的接收灵敏度指标，经常运用基于雪崩倍增效应的雪崩光电二极管（Avalanche Photo Diode,APD），利用其倍增效应来提高接收机的光灵敏度。APD管一般需要高压偏置（通常40-60V），这种高压偏置一般采用DC BOOST电路升压来生成高压偏置，利用反馈环路来维持恒定的输出高压。

由于APD具有倍增放大效应，其放大倍数一般大于10，在输入光功率较小的时候，可以放大光电二极管的响应光电流，因此通常用APD制作的光接收机可以比用PIN管制作的光接收机灵敏度提高6dBm以上。但在较大光输入功率时，同样也由于倍增放大效应，输入跨阻放大器的光电流也会比较容易达到所能接受的饱和光电流，因此，用APD制作的光接收机的饱和输入光功率会因此受到限制，一般其饱和光功率比用PIN光电二极管制作的接收机低6dBm以上。

发明内容

针对上述现有运用APD光电二极管的光接收机在光输入功率较大时受到限制的缺陷，本发明提出一种提高APD光接收机饱和光功率的方法和装置，旨在提高其输入饱和光功率，其技术方案如下：

提高APD光接收机饱和光功率的方法，它包括：

1）对一APD设置一偏置电路和一监控电路，该偏置电路可受控改变对APD的偏置电压；该监控电路实时监控APD的光电流；

2）设定一光电流的阈值，同时将所述监控电路检测的实时APD光电流大小与该阈值相比较：

A.若APD光电流在该阈值范围之内，则所述偏置电路将APD的偏置电压恒定；

B．若APD光电流超过该阈值范围，则所述偏置电路立刻降低所述偏置电压，直至APD光电流值重新回落入该阈值范围内。

本方法的优选方案中，在步骤2）B中APD的光电流被钳制于一恒定最大值。

作为实现上述方法的装置，其方案是：

一种提高APD光接收机饱和光功率的装置，它包括：

一偏置电路，输出一受控的偏置电压于APD阴极；

一监控电路，串联于APD的电流回路中，实时监控APD的光电流值；

一反馈模块，连接于所述偏置电路和监控电路；其中，

所述反馈模块接收来自所述监控电路中APD的光电流值，将其与一光电流阈值比较，若APD光电流在该阈值范围之内，则控制所述偏置电路，将所述偏置电压恒定；若APD光电流超过该阈值范围，则控制所述偏置电路立刻降低该偏置电压，直至APD光电流值重新回落入该阈值范围内。

作为本装置的优选者，可以有如下改进：

较佳实施例中，所述反馈模块包括一采样输入端和一反馈输出端，该采样输入端获得将APD光电流同步转化为一监控电压；当APD光电流低于所述阈值时，该反馈输出端输出一稳定的参考电压；当APD光电流升高达到所述阈值时，该反馈输出端降低所述参考电压；

所述偏置电路采用DC BOOST结构，具有一电感、一开关器件、一续流二极管和一保持电容；其中该电感和续流二极管正向串联于输出正极的电流回路中，该开关器件的电流通路串联于该电感和续流二极管连接点与地之间；另有一电压取样网络，连接于所述正极与地之间，并获得其电压取样，从一取样端输出；一第一误差放大器，其输出端通过一PWM调制控制器控制所述开关器件；该第一误差放大器其两个输入端分别连接所述取样端和所述反馈输出端；

该第一误差放大器根据所述反馈输出端的电压值和取样端的电压比较结果，控制所述PWM调制控制器，改变所述偏置电压，使所述监控电压与所述参考电压保持相等。

较佳实施例中，所述监控电路包括一镜像电流源，其输入端连接于所述正极，其输出端连接于APD阴极；其监控端输出该APD镜像的光电流；

所述反馈模块包括：

采样电阻R3，连接于所述监控端与地之间；

第二误差放大器，其负输入端连接所述监控端，其正输入端连接一个产生基准电压的基准电压端；

调整管M2，其栅极连接所述第二误差放大器的输出端，漏极为所述反馈输出端，其源极接地；

控制电阻R4，连接于所述基准电压端和M2漏极之间。

本方案的有益效果有：

1.当较大光功率输入时，APD的光电流不会超过设定的阈值，从而可以使APD接收比传统偏置方式饱和光功率更高的信号，拓展了APD方式接收光功率的限制。