光模块驱动电路原理与核心电路设计

摘要：本文描述了激光器及其驱动、APC及消光比温度补偿电路原理与光模块核心电路设计技术，并简单介绍了半导体激光器的基本结构类型和各自应用特性，着重论述了激光器驱动电路、APC电路、消光比温度补偿电路原理与应用技术，对激光器调制输出接口电路信号与系统也进行了详细的分析计算。

关键词：半导体激光器，驱动，调制电路，APC，温度补偿，阻抗匹配，信号分析，系统 1. 引言
随着全球信息化的高速发展，人们的工作、学习和生活越来越离不开承载着大量信息的网络，对网络带宽的要求还在不断提高，光载波拥有无比巨大的通信容量，预计光通信的容量可以达到40Tb/s，并且和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性，未来有线传输一定会更多的采用光纤进行信息传递。

近几年以来，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD正在不断的发展，光接点离我们越来越近。

在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。

模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。

LED和LD的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL三种。

WTD光模块通常所用发射光器件为FP和DFB激光器。

2. 半导体激光器
半导体激光器作为常用的光发射器件，其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便，且大部分激光器无需制冷，是光纤通信系统理想的光源。

激光器有两种基本结构类型：
（1）边缘发射激光器，有FP（Fabry-Perot）激光器和分布反馈式（DFB）激光器。

FP 激光器是应用最广的一种激光器，但是其噪声大，高频响应较慢，出光功率小，因此FP 激光器多用于短距离光纤通信。

而DFB 激光器则具有较好的信噪比，更窄的光谱线宽，更高的工作速率，出光功率大，因此DFB 激光器多用在长距离、高速率光传输网络中。

（2）垂直腔面发射激光器（VCSEL），是近几年才成熟起来的新型商用激光器，有很高的调制效率和很低的制造成本，特别是短波长850nm 的VCSEL，在短距离多模光纤传输系统中现在已经得到非常广泛的应用。

2.1 光电特性
半导体激光器是电流驱动发光器件，只有当激光器驱动电流在门限（阈值）电流以上时，半导体激光器二极管才能产生并持续保持连续的光功率输出，对于高速电流信号的切换操作，一般是将激光器二极管稍微偏置在门限（阈值）电流以上，以避免激光器二极管因开启和关闭所造成的响应时间延迟，从而影响激光器光输出特性。

激光器光功率输出依赖于其驱动电流的幅度和将电流信号转换为光信号的效率（激光器斜效率）。

激光器是一个温度敏感器件，其阈值电流th I 随温度的升高而增大，激光器的调制效率（单位调制电流下激光器的出光功率，量纲为mW/mA）随温度的升高而减小。

同时激光器的阈值电流th I 还随器件的老化时间而变大，随器件的使用时间而变大。

激光器二极管的阈值电流和斜效率与激光器的结构，制作工艺，制造材料以及工作温度密切相关，随着温度的增加。

激光器二极管的阈值电流th I 定义为激光器发射激光的最小电流，th I 随着温度的升高呈现指数形式增大，下面的等式是th I 关于温度的函数，通过此等式可对激光器阈值电流进行估算： 1
01()*t
t th I t I K e =+ （2.1.1）
其中，0I 、1K 和1t 是激光器特定常数，例如，DFB 激光器0I =1.8mA, 1K =3.85mA, 1t =40℃。

激光器斜效率Se （Slope efficiency）定义为激光器输出光功率与输入电流的比值， Se 随着温度的升高呈现指数形式减小，下面的等式是Se 关于温度的函数，通过此等式可对激光器斜效率进行估算： 0()*s t t Se t Se Ks e =− （2.1.2）
同样，以DFB 激光器为例，其典型温度s t ≈40℃，其它两个激光器常数为0Se =0.485mW/mA, Ks =0.033mW/mA。

激光器的两个主要参数：阈值电流th I 和斜效率Se 是温度的函数，且具有离散性。

激光器工作（前向）电压F V 和激光器电流L I 之间的关系可用普通半导体二极管的电压-电流输入输出特性进行建摸：
*F
T
V V L S I I e η≈ （2.1.3） 其中，S I 为二极管饱和电流，T V 为与温度有关的电压，η为结构常数，当驱动电流达到激光器二极管阈值电流附近或者以上时，激光器电压-电流关系近似于线性关系。

激光器电流，前向电压和光功率输出关系如图2.1.1所示。

图2.1.1 激光器电流，前向电压和光功率输出关系示意图
由图2.1.1不难看出：
Ⅰ.当L I ＜th I 时，激光器正向（前向）电压F V 随L I 的增大急剧增大；
Ⅱ.当L I ＝th I 时，激光器正向（前向）电压F V 达到激光器能带隙电压BG V ,激光器处于临界工作状态；
Ⅲ.当L I ＞th I 时，激光器工作在P I −曲线线性区，其正向（前向）电压F V 随L I 的增大缓慢增大。

Ⅳ.当L I ＜th I 时，L R 随L I 的增大急剧快速变小；
Ⅴ.当L I ≥th I 时，L R 随L I 的增大缓慢变小（在线性工作区激光器L R 一般为4～6ohms）。

Ⅵ.当1t ＜2t 时, 1()th I t ＜2()th I t ,1()S t ＞2()S t 。

激光器二极管的简单模型如图2.1.2所示，在模型图中，直流偏置电压BG V 是与激光器二极管能带隙电压相关联的电压，L R 代表二极管动态电阻，I 代表流过激光器二极管的总电流（注意：流过激光器二极管的总电流与流过激光器的总电流是两个不同的电流），当
驱动电流在门限值以上时，激光器二极管输出光功率0P 可表示为：
0*()th P S I I =− （1.1.4）
图2.1.2 简化激光器二极管等效电路示意图
2.2 调制特性
半导体激光器是光纤通信的理想光源，但在高速脉冲调制下，其瞬态特性仍会出现许多复杂现象，如常见的电光延迟、张弛震荡和自脉动现象。

这种特性严重限制系统传输速率和通信质量，因此在进行电路设计时要给予充分的考虑。

2.2.1 电光延迟和张弛震荡现象
半导体激光器在高速脉冲调制下，输出光脉冲瞬态响应波形如图2.2.1所示。

输出光脉冲和注入电脉冲之间存在一个初始延迟时间，称为电光延迟时间d t ，其数量级一般为ns。

当电流脉冲注入激光器后，输出光脉冲会出现幅度逐渐衰减的振幅，称为张驰震荡，其震荡
频率r f ()2r w π
=一般为0.5～2GHz。

这些特性与激光器有源区的电子自发复合寿命和谐振腔
内光子寿命以及注入电流初始偏差量有关。

d t r
w
图2.2.1 光脉冲瞬态响应波形
电光延迟和张弛震荡的后果是限制调制速率。

当最高调制频率接近张弛震荡频率时，波形产生严重失真，会使光接收机在抽样判决时增加误码率，因此实际使用的最高调制频率应低于张弛震荡频率。

电光延迟还会产生码形效应。

当电光延迟时间d t 与数字调制的码元持续时间/2T 为相同数量级时，会使“0”码过后的第一个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使 单个“1”码丢失，这种现象称为“码型效应”。

如图2.2.2所示，在两个连续出现的“1”
码中，第一个脉冲到来前，有较长的连“0”码，由于电光延迟时间长和光脉冲上升时间的影响，因此第一个脉冲幅度减小，脉宽变窄。

第二个脉冲到来时，由于第一个脉冲的电子复合尚未完全消失，有源区电子浓度较高，因此第二个脉冲电光延迟时间短，使其幅度增大，脉宽相对于第一个脉宽变宽。

“码型效应”的特点是：在脉冲序列中较长的连“0”码后出现的“1”码，其脉冲明显变小（幅度小，宽度窄），而且当连“0”码数目越多，调制速率越高时，这种效应越明显。

用适当的“过调制”补偿方法（对激光器进行预偏置从而减小电光延迟时间），可以消除码型效应，见图2.2.2(c)所示。

图2.2.2 码型效应（（a）、(b)码型效应波形；(c)改善后波形）
为了进一步了解激光器的调制特性，通过LD 速率方程组的瞬态解得到的张弛振荡频率
r w 及其幅度衰减时间0τ和电光延迟时间d t 的表达式为： 21)]1(1
[−=th ph sp j j w τττ （2.1.5） j
j th sp o ττ2= （2.1.6） th sp d j j j
t −=ln
τ （2.1.7） 式中，0τ是张弛振荡幅度衰减到初始值的1/e 的时间，j 和th j 分别为注入电流密度
和阈值电流密度。

sp τ和ph τ分别为电子自发复合寿命和谐振腔内光子寿命。

在典型的激光器中，sp τ≈10e-9s,　ph τ≈10e-12s，即sp τ>>ph τ。

由式(2.1.5)～式(2.1.7)可以看到：
Ⅰ.张弛振荡频率r w 随sp τ、ph τ的减小而增加，随j 的增加而增加。

这个振荡频率决定了LD 的最高调制频率。

Ⅱ.张弛振荡幅度衰减时间0τ与sp τ为相同数量级，并随j 的增加而减小。

Ⅲ.电光延迟时间d t 与sp τ为相同数量级，并随j 的增加而减小(j >th j )。

由此可见，增加注入电流j ，有利于提高张弛振荡频率r w ，减小其幅度衰减时间0τ，以及减小电光延迟时间d t ，因此对LD 施加直流偏置电流是非常必要的。

2.2.2 自脉动现象
某些激光器在脉冲调制甚至直流驱动下，当注入电流达到某个范围时，输出光脉冲出现持续等幅的高频震荡，这种现象称为自脉动现象（激光器内部元件非线性特性所引起的带外频率对自身进行调制而产生的自激震荡或者激光器在直流驱动下的寄生频率所产生的自激震荡），如图2.2.3所示。

如图2.2.3 激光器自脉动现象
自脉动频率可以达到2GHz，严重影响激光器的高速调制特性。

自脉动现象是激光器内部不均匀增益（主要针对电信号）或不均匀吸收（主要针对光信号）所产生的，往往和激光器的P I −曲线的非线性特性有关，自脉动发生的区域和P I −曲线扭折区域相对应。

因此，
通常对激光器进行P I V −−（功率-背光电流-前向电压）曲线测试时要求P I −（功率-偏
置电流）曲线坑陷不超过10%，这一点在选择使用激光器时应特别注意。

3．激光器驱动电路
激光器是光源组件，驱动电路实际上是光源器件的调制电路，其作用是把数字电信号转换成光脉冲信号，然后再发送到光纤中去，该部分是光发射机的核心，许多重要技术指标皆由该部分决定。

3.1 激光器驱动电路原理
激光器驱动电路的主要功能是为激光器二极管提供合适的偏置和调制电流，使激光器能够正常工作，简单示意图如图3.1.1所示。

其中，偏置电流是恒定的，它使激光器二极管始终工作在阈值电流以上的线性区域内；调制电流是不断变化的，并随着输入电压波形的变化而作同步开关切换动作。

图3.1.1（a）激光器驱动电路示意图 图3.1.1（b）激光器输入输出特性示意图
图3.1.1 激光器驱动电路功能示意图
根据本文2.1所述半导体激光器的阈值电流和斜效率与其结构，制作工艺，制造材料以及工作温度密切相关，并随着温度的变化呈现指数形式变化。

理想情况下，激光器偏置电流应随其阈值电流的变化而作同向变化（在实际应用中，APC电路可达到此目的）；调制电流应随其斜效率的变化而作反向变化（在实际应用中，温度补偿电路可达到此目的）。

关于LDD的各部分主要功能电路及其作用和控制原理将在以下相关章节进行详细介绍。

4. 自动功率控制（APC）
由于温度变化和工作时间加长，激光器的输出光功率会发生变化，为了使光发射机输出稳定的光功率信号，必须采用相应的负反馈措施来控制光源器件的发光功率。

4.1 APC 的必要性
为了使激光器输出较好的光信号，首先要对其设置合适的偏置电流，即激光器最佳静态工作点，保证电信号有足够的线性调制区域，从而输出无失真光信号，所以，激光器的偏置电流bias I 应大于阈值电流th I 。

不同类型的激光器其阈值电流相差很大，VCSEL 的th I 一般小于5mA，而FP、DFB 激光器的th I 一般在10～20mA 之间。

th I 随温度的变化而产生的变化也有很大的差异，DFB 激光器的th I 随温度的变化其变化比较大，在85℃时的th I 可达50 mA，再加上器件老化引起的阈值电流增大，th I 高达60～70mA。

因此，为了适应不同类型的激光器，要求LDD 的偏置电流bias I 有比较大的可调范围，一般为10～100mA。

激光器阈值电流th I 一般随温度的变化发生剧烈变化，斜效率()Se t 在0～70℃温度范围内()
(25)Se t Se -1.5dB≤≤1dB ℃，所以，在室温下性能良好的激光器在温度过高时其发光性
能可能急剧劣化。

温度的变化可能是外部环境引起的，也可能是内部元器件和电路的直流功耗所产生的热量引起的。

另外，激光器的老化还会使阈值电流变大，降低发光效率。

根据光纤数据通讯设备标准要求，为了使信号得到有效，可靠及稳定的传输，作为光模块发射性能指标之一的输出光功率必须稳定在一个很窄的范围内，由于以上不利因素使得单独凭靠偏置电路的作用很难满足这种要求。

因此，LDD 需要一个自动功率控制（APC）环路，对偏置电流bias I 进行补偿控制，使得偏置电流相对于阈值电流的差值bias th I I −相对稳定，从而可以保
持基本稳定的平均光功率AVG P 输出。

4.2 APC 电路原理
自动功率控制(APC)电路是LDD 的一个重要组成部分，一个简单的APC 电路如图4.2.1所示。

图4.2.1 简单的APC 电路
在这个电路中，从LD 后端透射出来的光通过一个光电监控二极管PD 加以探测，再将探测到的光功率转换为背光电流PIN I ，PIN I 加在集成运放滤波放大输入端产生一个正比于LD 平均光功率AVG P 的平均直流电压，这个电压与参考电压REF V 相比较，再经过跨导放大器（电压-电流转换电路）放大，输出用来控制LD 的反馈偏置电流BIASFB I ，这样就形成一个负反馈环。

当LD 输出光功率譬如由于温度升高而减小时，PD 的输出电流PIN I 就减小，导致跨导放大器输出电流BIASFB I 正向流出，叠加在bias I 上，使LD 的偏置电流增加，其变化过程如下：
PIN I D O BIASFB BIAS PIN i u u i i i i ↓⇒↓⇒↑⇒↑⇒↑⇒↑⇒↑
其中，D P N REF I u u u u u =−=−，BIASFB F O PIN O i i i i i =+=−+。

反之亦然，这样LD 平均光功率AVG P 就始终保持不变。

目前大量使用的激光器都有背光光电二极管PD，用于构成APC 回路，探测电流PIN I 一般在0.1～1 mA 较宽的范围内，这也就要求APC 在这么宽的PIN I 范围内都具备对bias I 有足够大的调节能力，使得bias th I I −相对稳定，平均光功率AVG P 也相对稳定。

当然，APC 只是使PIN I 保持稳定，要使AVG P 也保持稳定，则背光PD 响应度ρ（单位光功率的响应电流，量纲为mA/mW）的温度稳定性非常重要。

一个完善的自动功率控制(APC)电路如图4.2.2所示。

从LD 背向输出的光功率，经PD
检测器检测、运算放大器1A 放大后送到比较器3A 的反相输入端。

同时，输入信号参考电压和直流参考电压经2A 经放大后，送到3A 的同相输入端。

3A 和3V 组成直流恒流源调节LD 的偏流，使输出光功率稳定。

在反馈电路中引入信号参考电压的目的，是使LD 的偏置电流b I 不受码流中“0”码和“1”码比例变化的影响。

在图3.1中，当信号源在某时段“0”码比“1”码多时，激光器电流L I 会变大，L I 偏离b I 越远，这时APC 环的作用使bias I 变小，而信号参考电压此时下降（低于直流参考电压（“0”码和“1”码在某时段各占一半时的平均电压）），使得2A 输出电位升高，3A 输出电压升高，3V 集电极电流增加，b I 变大；反之，当“1”码比“0”码多时，APC 环的作用使bias I 变大，而信号参考电压此时上升，使b I 变小，这样LD 的偏置电流b I 不受码流中“0”码和“1”码比例变化的影响。

图4.2.2 完善的APC电路原理
3I b
5. 消光比温度补偿
模块的发射光功率和消光比主要由激光器二极管驱动芯片提供给激光器的偏置电流和调制电流以及激光器本身的阈值电流和斜效率共同决定。

光模块发射部分除了要求激光器的输出光功率尽量保持稳定外，还要求激光器发出的光信号保持尽可能稳定的消光比。

5.1 消光比温度补偿的必要性
激光器随工作温度变化的P I −曲线如图5.1.1所示，这些由激光器温度特性所引起的光模块性能指标参数值可能会超出系统允许范围。

在数字光纤通信系统中，超标很可能会造成通信信号中断或者无法实现正常通信。

所以，在进行模块电路设计时，必须严格保证光功率和消光比等指标的规范性，确保光网络通信系统能够正常工作。

图5.1.1 激光器随工作温度变化的P I −曲线
当模块工作时的环境温度发生变化时，激光器本身的阈值电流和斜效率会首先发生变化，而此时LDD 的APC 通过控制环作用调整改变偏置电流后能够使激光器发射光功率基本不变，但是，调制电流幅度产生相对变化，从而模块的消光比发生变化。

因此，凭靠单一的APC 电路无法稳定消光比。

5.2 消光比温度补偿的推导与误差分析
模块的光功率和消光比被定义为：
1
02
AVG P P P +=
（5.2.1） 10
10lg
P EXT P = （5.2.2）
假设光器件的跟踪特性完全线性（/m P I K =,其中P 为激光器出光功率，m I 为LD
背光电流，K 为常数），即LDD 的APC 能够完全控制激光器输出光功率，没有控制误差，模块在高低温环境下工作时的发射光功率始终保持恒定。

如果要使模块在高低温环境下工作时其消光比同样保持稳定，则必须保证图5.1.1中的1P 与0P 稳定不变。

根据前面2.1所论述的半导体激光器光电特性和图5.1.1所示的激光器随工作温度变化的P I −曲线可以得到：
mod 1
(())*()bias th I I I t Se t P +−= （5.2.3） 0(())*()bias th I I t Se t P −= （5.2.4） mod 10
()10lg
10lg
()
bias th bias th I I I t P EXT P I I t +−==− （5.2.5）
由（5.2.4）式可以得到bias I 关于温度的函数()bias I t ,其表达式如下：
0()()()
bias th P I t I t Se t =
+ （5.2.6）
由（5.2.1）、（5.2.2）、（5.2.3）、（5.2.4）式可以得到mod I 关于温度的函数mod ()I t ,其表达式如下：
10mod 10101
1()2*
*
()
101
EXT
EXT
I t P Se t −=+ （5.2.7）
由以上推导可知，要使模块消光比在全温度范围内保持不变，则LDD 提供给激光器的
偏置和调制电流必须满足（5.2.6）和（5.2.7）式。

如果已知模块在常温下的光功率和消光比，则其全温度范围内的调制电流的变化规律可以初步确定。

因为bias I 主要由LDD 的APC 电路根据功率变化实现自动环路控制，所以，我们所做的补偿主要是针对mod I ，使mod I 的变化规律与（5.2.7）式基本保持一致。

如果忽略器件同轴封装对激光器斜效率的影响，那么器件的斜效率关于温度的函数取决于LD 管芯关于温度的函数，而器件斜效率是关于温度的指数函数关系，根据（5.2.7）式可以看出，理想的调制电流关于温度的函数也是指数函数关系。

因为常用的NTC 热敏电阻的阻值是关于温度的指数函数关系，所以，用热敏电阻来进行消光比温度补偿，应该可以得到较好的补偿效果。

根据管芯斜效率特性，忽略器件封装耦合工艺对斜效率的影响，可以将器件斜效率关
于温度的函数记为：0
(273.15)
0()*t T Se t Se e
+−
=，根据对32支器件进行斜效率测试的统计特征值：
(25)Se ℃=0.0746mW/mA，(70)Se ℃=0.0546mW/mA，通过计算可以得出0Se 和0T 的值，从而得
到该型号器件的斜效率函数如下：
273.15144
()0.592*t Se t e
+−
= （5.2.8）
将该型号器件的模块在常温下的光功率设置为1dBm(1.259mW)，消光比设置为12dB，然后代入（5.2.7）式，再联立（5.2.8）式，得模块消光比在全温度范围内保持不变的调制电流函数如下：
273.15
144
mod () 3.75*t I t e
+= （5.2.9）
一般商业级光模块工作环境温度范围为0～70℃，考虑到模块电路结构和管壳散热等影响，模块的实际工作温度范围可能为0～85℃，因此，对（5.2.9）式需在0～85℃区间内进行分析，其函数曲线如图5.2.1所示。

图5.2.1 器件跟踪特性完全线性的调制电流的函数曲线（理想曲线）
然而上述推导的一个首要前提条件是光器件的跟踪特性完全线性，即模块在高低温环境下工作时的发射光功率始终保持恒定。

LDD 的APC 功能是根据激光器内部的背光探测器跟踪电流来实现的，背光探测器在理想情况下其跟踪特性完全不变，即不管工作环境温度如何变化，只要激光器发射光功率相同，背光探测器跟踪电流就相同。

目前的实际情况是对LD 管芯而言，其背光电流在前向光功率不变时基本保持一致，变化很小，但是经过同轴封装以后，激光器在不同温度下，相同的发射光功率对应的背光电流存在一定的变化。

根据现阶段的测试数据，激光器在相同的背光电流（通过在不同温度下改变提供给激光器的偏流来实现）条件下，其发射光功率在高温(70℃)时较常温(25℃)时下降约1.5dB。

由于这种LD 背光探测器跟踪特性的变化导致LDD 的APC 出现控制误差，结果造成模块光功率发生变化，1P 与0P 也随之发生变化，mod I 出现相对变化（mod I 绝对值未变），EXT 当然发生变化。

所以上述推导出现较大误差，结合实际情况，为了尽量减小误差，需要对以上推导过程和计算结果进行修正。

由于目前的设计状况和工艺水平，激光器背光跟踪特性变化的规律尚无法确定，所以
不能将此跟踪误差关于温度的变化关系具体地考虑进调制电流或者调制电阻的函数来进行电路设计，这是整个推倒过程的主要误差。

为了尽量减小这种误差，假定激光器背光跟踪特性是关于温度线性变化的函数，即
*(273.15)AVG m
P a t b I =++，取一组器件的测试平均值作
为此批器件性能的特征参数值，在25℃时，AVG P =1.045mW，m I =543.875uA；在70℃时，
AVG P =0.765mW，m I =442.781uA。

根据以上特征值可以计算出a=-0.0042，b=3.19，于是得
到器件在全温范围内的功率表达式如下；
*(3.190.0042*(273.15))AVG m P I t =−+ （5.2.10） 由（5.2.7）、（5.2.10）式可以得到激光器将跟踪特性关于温度的变化关系考虑进调制电流的函数近似表达式如下；
273.15
3144
mod ()3*(3.190.0042*(273.15))**10t m I t I t e
+−=−+ （5.2.11）
以常温(25℃)下激光器发射光功率1dBm 为准，由（5.2.10）式可知背光电流m I =650uA，由于LDD 中APC 的作用，使m I 在全温范围内基本都稳定在650uA，于是根据（5.2.11）式完全可以确定调制电流关于温度的修正函数关系，其表达式如下：
273.15
3144
mod ()(8.24000)**10t I t t e
+−=−+ （5.2.12）
mod ()I t 修正曲线如图5.2.2
所示。

图5.2.2 将跟踪特性变化考虑进调制电流的函数曲线（修正曲线）
5.3 消光比温度补偿方法及其电路原理
消光比温度补偿电路的实质是调制电流温度补偿电路,根据LDD 提供的mod I 与mod set
R 的关系曲线可知，当调制电阻mod set R 发生变化时，LDD 提供给激光器的调制电流mod I 随之作相应变化，因此，改变mod set R 的大小就可以改变mod I 的大小，从而实现对激光器调制电流
mod I 的补偿，即消光比温度补偿。

需要注意的是，对调制电流的补偿一定要合理，否则，过
补偿或欠补偿都会使模块光功率和消光比随温度变化而发生较大的变化。

5.3.1 消光比温度补偿方法
通常所用的消光比温度补偿方法归纳如下：
MCU APC APC ++⎧⎧⎨⎪⎪⎩⎨
⎧
⎪⎨⎪⎩⎩
热敏电阻补偿调制电流和偏置电流开环补偿法通过查表精确设置调制电流和偏置电流
消光比温度补偿方法芯片内部对调制电流补偿闭环补偿法热敏电阻补偿调制电流 目前，用的较多的是消光比闭环温度补偿法，下面列举几种可以运用此方法进行消光
比温度补偿的MAXIM 芯片，应用分别如下图所示。

图5.3.1 APC+芯片内部对调制电流补偿（MAX3737）
图5.3.2 APC+芯片内部对调制电流补偿（MAX3863）
图5.3.3 APC+热敏电阻补偿调制电流（MAX3656）
5.3.2 消光比温度补偿电路原理
通常所用的消光比温度补偿电路归纳如下：
⎧⎨
⎩芯片内部对调制电流补偿（电路原理图如图5.3.4所示）
消光比温度补偿电路芯片外部热敏电阻补偿调制电流（电路原理图如图5.3.5所示）
图5.3.4 消光比温度补偿电路（芯片内部补偿调制电流）
在原理图5.3.4中，调制电流MOD I 由MODSET I 和MODTC I 组成，其中MODSET I 不随温度的变化而发生变化，但是MODTC I 随温度的升高而增加；REF V 是一个基准电压，它不随温度、供电电压的变化而发生变化；TC V 是一具有负温度系数的电压源，即电压相对于温度的变化方向相反。

TC V 与REF V 通过运算放大器进行比较，其差值放大后用于控制电流源MODTC I ，使MODTC I 随温度的升高而增大。

MODTC I 由LDD 片外MODTC R 设定，MODTC I 在总调制电流MOD I 中的比重以及MOD I 的温度系数由MODTC R 和MODSET R 共同决定，MOD I 的温度系数应与激光器斜效率η相适应，尽量使模块消光比EXT 在环境温度发生变化时保持稳定。

图5.3.5 消光比温度补偿电路（片外热敏电阻补偿调制电流）。