一种基于暗电流补偿的光电探测器与掺铒光纤放大器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于暗电流补偿的光电探测器与掺铒光纤放大器。所述光电探测器包括光电探测电路、温度传感器、以及补偿模块；所述光电探测电路的输出量输出给所述补偿模块，所述补偿模块根据温度传感器获得的工作温度，对光电探测电路输出量拟合获得光功率值进行暗电流功率补偿，获得探测光功率。所述掺铒光纤放大器包括一个或多个光电探测器，所述一个或多个光电探测器中至少一个为所述的基于暗电流补偿的光电探测器。本发明专利技术能精准、方便、低成本的实现暗电流功率补偿，提高光电探测器在低探测功率范围的探测精度。本发明专利技术实现一个高精度的、全温的、超宽光电探测范围的光信号放大器，应用于核心网、骨干网的长距离通信。骨干网的长距离通信。骨干网的长距离通信。

【技术实现步骤摘要】
一种基于暗电流补偿的光电探测器与掺铒光纤放大器


[0001]本专利技术属于光电
，更具体地，涉及一种基于暗电流补偿的光电探测器与掺铒光纤放大器。

技术介绍

[0002]随着光通信技术的飞速发展，光网络上应用的高速通信及数据通信的光网络器件、模块和子系统产品也逐渐发展起来。掺铒光纤放大器(EDFA)的诞生是光纤通信领域革命性的突破，它使长距离、大容量、高速率的光纤通信成为可能，也是DWDM系统及未来高速系统、全光网络不可缺少的重要器件。
[0003]尤其是在核心网、骨干网的构建中，掺铒光纤放大器(EDFA)的相关技术深入研究和应用，对光纤通信的发展有着重要的意义。高性能的掺铒光纤放大器(EDFA)，有赖于高精度的光电探测技术，然而目前在低功率范围，光电探测精度不高。
[0004]其高精度、超宽范围的光电探测技术对于数据传输的稳定性、传输速率、误码率等性能皆有重要影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于暗电流补偿的光电探测器与掺铒光纤放大器，其目的在于发现低功率下光电探测器探测误差主要来自于光电探测器固有、无法消除的暗电流现象，通过对暗电流进行随光电探测器温度变化的功率补偿，来提高光电探测精度，尤其是在掺铒光纤放大器工作温度明显影响暗电流功率的前提下，进行通过暗电流补偿实现高精度、超宽范围的光电探测，保证EDFA的工作状态，从而提高数据传输稳定性、传输速率、降低误码率，由此解决现有技术在包括低功率范围(
‑
50dBm以下的区间)的超宽范围光功率探测精度有待进一步提高，导致无法保证EDFA在超宽范围内的信号放大效果的技术问题。
[0006]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于暗电流补偿的光电探测器，其包括光电探测电路、温度传感器、以及补偿模块；
[0007]所述光电探测电路的输出量输出给所述补偿模块，所述补偿模块根据温度传感器获得的工作温度，对光电探测电路输出量拟合获得光功率值进行暗电流功率补偿，获得探测光功率。
[0008]优选地，所述基于暗电流补偿的光电探测器，其当光电探测装置的特定的线性工作区段下，以dBm为单位的暗电流补偿功率P
dark
随工作温度T进行二阶多项式函数变化，暗电流补偿功率P
dark
采用二阶多项式函数进行回归拟合，计算方法如下：
[0009]P
dark
＝α*T2+β*T+γ
[0010]其中，α、β、γ为二阶多项式函数的参数。
[0011]优选地，所述基于暗电流补偿的光电探测器，其所述补偿模块对光电探测电路输出量进行线性拟合及暗电流功率补偿，获得探测光功率P
dBm
按照如下方法计算：
[0012]P
dBm
＝mw2dB(dB2mw(K*OUTPUT+C)
‑
dB2mw(P
dark
))
[0013]其中，输出量OUTPUT为接口采样ADC数据或ADC数据的对数值，K为斜率，C为截距；dB2mw()为将dBm值转化为mW值的转换函数dB2mw()为将dBm值转化为mW值的转换函数mw2dB()为将mW值转化为dBm值的转换函数dBm值的转换函数
[0014]优选地，所述基于暗电流补偿的光电探测器，其所述补偿模块对光电探测电路输出量进行线性拟合进行温度补偿，所述补偿模块对光功率值与输出量对数值线性关系的斜率K、以及截距C分别采用温度的二阶多项式函数进行拟合，具体如下：
[0015]K＝a1*T2+b1*T+c1[0016]C＝a2*T2+b2*T+c2[0017]其中，T为工作温度，a1、b1、c1、a2、b2、c2为二阶多项式函数的参数，通过数据拟合确定。
[0018]优选地，所述基于暗电流补偿的光电探测器，其所述光电探测电路，包括光电二极管，以及功率探测电路；所述光电二极管的输出端与所述探测电路的输入端相连；所述功率探测电路包括控制模块和信号放大模块；所述信号放大模块为线性信号放大模块或对数信号放大模块，优选所述信号放大模块具有多个线性工作区段。
[0019]优选地，所述基于暗电流补偿的光电探测器，其当所述信号放大模块为线性信号放大模块时，所述线性放大模块包括多个级联的放大器，具体可采用级联的第一与第二放大器；所述多个级联的放大器中优选包括至少一个跨阻放大器，所述跨阻放大器与可变的分压电阻并联；所述多个放大器的输出端、以及跨阻放大器的分压电阻阻值决定所述光电探测电路的线性工作区段。
[0020]当所述信号放大模块为对数信号放大模块时，所述对数信号放大模块包括多个级联的放大器，所述多个级联的放大器中优选包括对数互阻放大器，所述对数互阻放大器，具有多个线性工作区段，决定所述光电探测电路的线性工作区段。
[0021]按照本专利技术的另一个方面，提供了一种掺铒光纤放大器，其包括一个或多个光电探测器，所述一个或多个光电探测器中至少一个为本专利技术提供的基于暗电流补偿的光电探测器。
[0022]优选地，所述掺铒光纤放大器，其包括一个或多个光电探测器、掺铒光纤、泵浦源以及一个或多个光耦合器；所述泵浦源与所述掺铒光纤相连，所述泵浦源产生泵浦光进入所述掺铒光纤；所述光电探测器通过光耦合器接入光路，用于检测接入位置的光信号强度。
[0023]优选地，所述掺铒光纤放大器，其所述掺铒光纤放大器包括输入光电探测器和输出光电探测器；所述输入光电探测器和输出光电探测器为本专利技术提供的基于暗电流补偿的光电探测器；所述输入光电探测器通过光耦合器接入光信号的输入端，用于检测输入的光信号强度；所述输入光电探测器通过光耦合器接入掺铒光纤放大器的光信号输入端，用于检测输出的光信号强度；所述输入光电探测器和输出光电探测器其信号放大模块为线性信号放大模块。
[0024]优选地，所述掺铒光纤放大器，其所述掺铒光纤放大器的掺铒光纤与光衰减器相连；所述光衰减器的输入和/或输出端分别通过光耦合器接入本专利技术提供的光电探测器，用于检测光衰减器的工作状态；所述光电探测器其信号放大模块优选为对数信号放大模块。
[0025]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
[0026]本专利技术首先发现低功率下光电探测器探测误差主要来自于光电探测器固有、无法消除的暗电流现象，进而通过大量工程实验数据证明了，当以dBm作为度量单位，而非mW作为度量单位时，暗电流补偿功率随工作温度进行二阶多项式函数变化，多次实验显示用二阶多项式函数进行回归拟合的R2接近或超过0.99，通过以dBm为单位的暗电流补偿功率P
dark
，以工作温度T进行二阶多项式函数回归拟合，能精准、方便、低成本的实现暗电流功率补偿，提高光电探测器在低探测功率范围(
‑
50dBm以下)的探测精度。
[0027]优选方案，一方面通过多区段线性拟合，实现超宽范围的光电探测(≥75dB)，一方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于暗电流补偿的光电探测器，其特征在于，包括光电探测电路、温度传感器、以及补偿模块；所述光电探测电路的输出量输出给所述补偿模块，所述补偿模块根据温度传感器获得的工作温度，对光电探测电路输出量拟合获得光功率值进行暗电流功率补偿，获得探测光功率。2.如权利要求1所述的基于暗电流补偿的光电探测器，其特征在于，当光电探测装置的特定的线性工作区段下，以dBm为单位的暗电流补偿功率P
dark
随工作温度T进行二阶多项式函数变化，暗电流补偿功率P
dark
采用二阶多项式函数进行回归拟合，计算方法如下：P
dark
＝α*T2+β*T+γ其中，α、β、γ为二阶多项式函数的参数。3.如权利要求1所述的基于暗电流补偿的光电探测器，其特征在于，所述补偿模块对光电探测电路输出量进行线性拟合及暗电流功率补偿，获得探测光功率P
dBm
按照如下方法计算：P
dBm
＝mw2dB(dB2mw(K*OUTPUT+C)
‑
dB2mw(P
dark
))其中，输出量OUTPUT为接口采样ADC数据或ADC数据的对数值，K为斜率，C为截距；dB2mw()为将dBm值转化为mW值的转换函数()为将dBm值转化为mW值的转换函数mw2dB()为将mW值转化为dBm值的转换函数的转换函数4.如权利要求1所述的基于暗电流补偿的光电探测器，其特征在于，所述补偿模块对光电探测电路输出量进行线性拟合进行温度补偿，所述补偿模块对光功率值与输出量对数值线性关系的斜率K、以及截距C分别采用温度的二阶多项式函数进行拟合，具体如下：K＝a1*T2+b1*T+c1C＝a2*T2+b2*T+c2其中，T为工作温度，a1、b1、c1、a2、b2、c2为二阶多项式函数的参数，通过数据拟合确定。5.如权利要求1所述的基于暗电流补偿的光电探测器，其特征在于，所述光电探测电路，包括光电二极管，以及功率探测电路；所述光电二极管的输出端与所述探测电路的输入端相连；所述功率探测电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄正武，陈章汝，廖招龙，汪松，马晓，徐祖应，曹蓓蓓，刘琦，
申请(专利权)人：长飞光纤光缆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：