电压控制电路和光模块的制作方法

本发明涉及光模块领域，尤其涉及一种电压控制电路和光模块。

背景技术：

光模块可进行光电转换，将电信号转换成光信号，使得信号可通过光纤传送。光纤通信具有频带宽、损耗低、抗干扰能力强的优点，因此光模块广泛应用于通信网络中的交换机、路由器、网卡等核心器件。

光模块中的激光二极管通过提供不同波长的激光，使得光模块具有较宽的频带。由于激光二极管在不同温度下生成不同波长的激光，因此可通过控制tec对激光二极管进行制冷或加热，使得激光二极管发出不同波长的激光。tec的驱动电压的驱动范围和调节精度，决定了激光二极管所能发出的波长范围和波长精度。

但是控制电路的输出电压有限，通常为0～2.5v，且控制电路通常采用分压电路来提高控制电路中模数转换电路(digitaltoanalogconverter，dac)对tec的调节精度。dac通常为10比特位，因此，控制电路中最小的一次电压变化可以为2.5/2¹⁰＝2.44mv，该电压精度较差，难以满足光模块中的波长精度要求。

技术实现要素：

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种电压控制电路和光模块。

本发明一方面提供一种电压控制电路，用于向tec提供驱动电压，电压控制电路包括：控制电路和电压调节电路；所述电压调节电路包括：第一可调电阻、第二可调电阻、第三电阻；

所述控制电路分别与所述第一可调电阻的控制端和所述第二可调电阻的控制端连接，用于调节所述第一可调电阻和所述第二可调电阻的阻值；

所述控制电路的电压输出端与所述第一可调电阻的第一端连接，所述第一可调电阻的第二端分别与所述第二可调电阻的第一端、所述第三电阻的第一端、所述电压调节电路对应的tec连接；

所述第二可调电阻的第二端与电源连接，所述第三电阻的第二端接地。

上述电压控制电路通过控制第一可调电阻和第二可调电阻的阻值，对控制电路提供的电压的范围和调节精度进行调节，从而向激光器提供可满足电压调节范围及调节精度的需求的电压。

在一种可能的实现方式中，所述控制电路具体用于，根据所述tec的电压取值范围和电压精度确定所述第一可调电阻的阻值和所述第二可调电阻的阻值。

在一种可能的实现方式中，所述电压调节电路为至少两个。

由于电压控制电路包括多个电压调节电路，控制电路通过不同的电压调节电路向不同的激光器提供各激光器所需的电压调节范围和电压调节精度，满足了各激光器的中心波长对应不同温度时导致的电压调节范围不同的需求。

在一种可能的实现方式中，各所述电压调节电路的第三电阻的阻值相同。

在一种可能的实现方式中，所述控制电路包括数模转换电路，所述数模转换电路的电压输出端与所述第一可调电阻的第一端连接。

在一种可能的实现方式中，所述第一可调电阻为数字电阻器。

在一种可能的实现方式中，所述第二可调电阻为数字电阻器。

本发明另一方面提供一种光模块，包括：如上述任一种可能的实现方式中的电压控制电路和所述电压控制电路中的每个电压调节电路对应的激光器，所述激光器包括连接的所述tec和激光二极管。

在一种可能的实现方式中，所述tec用于根据接收到的电压调节所述激光二极管的温度。

在一种可能的实现方式中，所述控制电路根据各所述激光二极管的中心波长对应的温度确定所述激光二极管对应的tec的电压取值范围。

本发明实施例提供一种电压控制电路和光模块，电压控制电路用于向tec提供驱动电压；包括：控制电路和电压调节电路；电压调节电路包括：第一可调电阻、第二可调电阻、第三电阻；控制电路分别与第一可调电阻的控制端和第二可调电阻的控制端连接，用于调节第一可调电阻和第二可调电阻的阻值；控制电路的电压输出端与第一可调电阻的第一端连接，第一可调电阻的第二端分别与第二可调电阻的第一端、第三电阻的第一端、电压调节电路对应的tec连接；第二可调电阻的第二端与电源连接，第三电阻的第二端接地。本发明实施例提供的电压控制电路通过控制第一可调电阻和第二可调电阻的阻值，对控制电路提供的电压的范围和调节精度进行调节，从而向激光器提供可满足电压调节范围及调节精度的需求的电压。

本发明的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的电压控制电路的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的电压控制电路的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的电压控制电路的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光模块的结构示意图。

附图标记：

10—电压控制电路；

11—控制电路；

12—电压调节电路；

13—第一可调电阻；

14—第二可调电阻；

15—第三电阻；

16—tec；

17—数模转换电路；

18—激光器；

19—激光二极管。

具体实施方式

针对现有控制电路向光模块提供的驱动电压精度较差，难以满足光模块中的波长精度要求的问题，本发明提供一种电压控制电路和光模块。

下面结合具体实施例对本发明提供的电压控制电路和光模块进行详细说明。

本发明一方面提供一种电压控制电路。图1为本发明实施例一提供的电压控制电路的结构示意图。如图1所示，电压控制电路10包括：

控制电路11和电压调节电路12；电压调节电路12包括：第一可调电阻13、第二可调电阻14、第三电阻15；其中，

控制电路11分别与第一可调电阻13的控制端和第二可调电阻14的控制端连接，用于调节第一可调电阻13和第二可调电阻14的阻值；

控制电路11的电压输出端与第一可调电阻13的第一端连接，第一可调电阻13的第二端分别与第二可调电阻14的第一端、第三电阻15的第一端、电压调节电路12对应的tec16连接；

第二可调电阻14的第二端与电源连接，第三电阻15的第二端接地。

其中，电压控制电路10用于向tec16提供驱动电压。

本实施例中，电压控制电路10包括：控制电路11和电压调节电路12。控制电路11可以为控制芯片。控制芯片可以为单片机、数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)芯片、微控制器等。

本实施例中，电压调节电路12包括：第一可调电阻13、第二可调电阻14和第三电阻15。

可选的，第三电阻15可以为一个或多个电阻经串联或并联组合而成的电阻结构。

示例性的，第一可调电阻13和第二可调电阻14为可调电阻，即第一可调电阻13和第二可调电阻14的阻值可根据需求随时进行调整。可选的，第一可调电阻13和第二可调电阻14可以为数字电阻器。

本实施例中，控制电路11通过分别与第一可调电阻13的控制端和第二可调电阻14的控制端连接，从而实现对第一可调电阻13和第二可调电阻14的阻值的调节。

示例性的，控制电路11还有一电压输出端与与第一可调电阻13的第一端连接，用于向电压调节电路12提供电压信号，该电压输出端提供的电压可以为记为vin。控制电路11提供的电压信号的范围通常为0-2.5v。

第一可调电阻13的第二端、第二可调电阻14的第一端、第三电阻15的第一端连接至同一点，如图1所示，记为a。第二可调电阻14的第二端与电源连接，第三电阻15的第二端接地。该电源可以为直流电源，记为v1，直流电源的取值可以为2.5v。

其中，a点即为电压调节电路12的电压输出端，该输出端提供的电压可以记为vout，a点与电压调节电路12对应的tec16连接，用于向tec16提供驱动电压，驱动tec16根据接收到的电压调节激光二极管的温度。

示例性的，参照如图1所示的电路结构，第一可调电阻13记为r1，第二可调电阻14记为r2，第三电阻15记为r3。由于控制电路11向r1供电，电源向r2供电，因此，流经r1的电流i1和流经r2的电流i2共同汇入r3，流经r3的电流记为i3。根据基尔霍夫电流定律可知，i1+i2＝i3。

其中，i1＝(vin-vout)/r1，i2＝(v1-vout)/r2，i3＝vout/r3。因此，将电流计算公式代入基尔霍夫电流定律公式中，可以得到如下公式1：

(vin-vout)/r1+(v1-vout)/r2＝vout/r3公式1

将公式1进行变形，可以得到如下公式2：

vin/r1+v1/r2＝vout/r1+vout/r2+vout/r3公式2

因而，可以得到电压调节电路12的输出电压vout为如下公式3所示：

vout＝(vin/r1+v1/r2)/(1/r1+1/r2+1/r3)公式3

根据公式3可知，调节第一可调电阻13、第二可调电阻14和第三电阻15的阻值，即可改变电压调节电路12的输出电压vout，从而改变电压调节电路12的输出电压vout的电压调节范围和调节精度。

示例性的，参照上述公式3，当r3的阻值增大，其余r1、r2和vin的取值保持不变时，1/r3变小，对应的1/r1+1/r2+1/r3变小，此时，1/(1/r1+1/r2+1/r3)增大，从而使得vout增大。也即vout的取值会随着的r3的阻值增大而增大，也即r3的阻值的增大会使得vout的调节精度增大。

示例性的，同样参照上述公式3，假设当r1的阻值增大，其余r2、r3和vin的取值保持不变，可分析得知，vout的取值会随着的r1的阻值增大而减小，也即r1的阻值的增大会使得vout的调节精度减小。

示例性的，同样参照上述公式3，假设当r2的阻值增大，其余r1、r3和vin的取值保持不变，可分析得知，vout的取值会随着的r2的阻值增大而减小，也即r2的阻值的增大会使得vout的调节精度减小。

因此，本实施例采用调节第一可调电阻13和第二可调电阻14的阻值的方式实现对电压调节电路12的输出电压vout的电压调节范围和调节精度的调节。

示例性的，vout的取值会随着的r1或r2的阻值增大而不同程度的减小。

示例性的，参照上述公式3，当r1＝1kω，r2＝r3＝20kω，v1＝2.5v，控制电路11提供的电压在0～2.5v范围内变化时，电压调节电路12的电压输出端提供的电压的变化范围为0.1～2.4v，电压精度2.25mv，相比控制电路11直接向激光器提供电压显著提高了电压调节精度。

为进一步提高电压调节精度，示例性的，可使r1＝10kω，r2＝r3＝20kω，v1＝2.5v，控制电路11提供的电压在0～2.5v范围内变化，此时，电压调节电路12的电压输出端提供的电压的调节精度可以达到1.3mv，电压调节范围为0.625～1.875v。若激光器拉偏多波长所需的tec电压范围为0.7～1.7v时，即可满足要求。本发明实施例提供的电压控制电路可在满足激光器的tec16的电压调节范围的同时，显著提高电压调节精度。

示例性的，在上述实施例中，控制电路11具体用于，根据tec16的电压取值范围和电压精度确定第一可调电阻的阻值和第二可调电阻的阻值。

示例性的，结合上述分析可知，可根据tec16所需的电压取值范围和电压精度确定第一可调电阻的阻值和第二可调电阻的阻值。

本发明实施例提供的电压控制电路，可用于向tec提供驱动电压；包括：控制电路和电压调节电路；电压调节电路包括：第一可调电阻、第二可调电阻、第三电阻；控制电路分别与第一可调电阻的控制端和第二可调电阻的控制端连接，用于调节第一可调电阻和第二可调电阻的阻值；控制电路的电压输出端与第一可调电阻的第一端连接，第一可调电阻的第二端分别与第二可调电阻的第一端、第三电阻的第一端、电压调节电路对应的tec连接；第二可调电阻的第二端与电源连接，第三电阻的第二端接地。本实施例提供的电压控制电路通过控制第一可调电阻和第二可调电阻的阻值，对控制电路提供的电压的范围和调节精度进行调节，从而向激光器提供可满足电压调节范围及调节精度的需求的电压。

示例性的，在上述图1所示实施例的基础上，本发明还提供一种电压控制电路。

图2为本发明实施例二提供的电压控制电路的结构示意图，本实施例中，针对光模块包括至少一个激光器的情况，电压控制电路包括至少两个电压调节电路。如图2所示，电压控制电路10中电压调节电路12为至少两个。

示例性的，图2以两个电压调节电路12为例进行说明。可选的，电压调节电路12的个数可根据光模块中的激光器的个数确定。示例性的，当光模块中包括两个激光器时，可在电压控制电路10中为每个激光器配置一个电压调节电路12。

值得注意的是，各电压调节电路12的结构相同，电压调节电路12内部的电阻的连接方式也相同。不同之处在于，电压调节电路12的电压输出端分别与各自对应的激光器连接。

可选的，控制电路11与各电压调节电路12中的第一可调电阻13的控制端和第二可调电阻14的控制端连接，控制各电压调节电路12中的第一可调电阻13和第二可调电阻14的阻值，为不同激光器调节不同的电压调节范围和电压调节精度。

值得注意的是，控制电路11对各电压调节电路12的控制，相互独立。

可选的，各电压调节电路12中的第三电阻15的阻值相同。

本实施例提供的电压控制电路包括多个电压调节电路，控制电路通过不同的电压调节电路向不同的激光器提供各激光器所需的电压调节范围和电压调节精度，满足了各激光器的中心波长对应不同温度时导致的电压调节范围不同的需求。

在上述任一实施例的基础上，本发明还提供一种电压控制电路。

图3为本发明实施例三提供的电压控制电路的结构示意图，本实施例中控制电路11包括数模转换电路17，数模转换电路17用于向电压调节电路12提供电压。如图3所示，电压控制电路10中的控制电路11包括数模转换电路17，数模转换电路17的电压输出端与第一可调电阻13的第一端连接。

示例性的，如图3所示，控制电路11包括数模转换电路17，数模转换电路17用于向电压调节电路12提供电压。

本发明另一方面还提供一种光模块，光模块采用上述任一实施例中的电压调节电路。

图4为本发明实施例提供的光模块的结构示意图。如图4所示，光模块包括：如上述图1至图3中任一实施例所示的电压控制电路10，以及，电压控制电路10中的每个电压调节电路12对应的激光器18。

其中，激光器18包括连接的tec16和激光二极管19。

示例性的，如图4所示，光模块包括电压控制电路10和至少一个激光器18，电压控制电路10中包括每个激光器18对应的电压调节电路12，即电压控制电路10中的电压调节电路12的个数与激光器18的个数相同，且电压调节电路12与激光器18一一对应连接。

示例性的，各电压调节电路12中的第一可调电阻13、第二可调电阻14和第三电阻15各自的阻值根据激光器18中的tec16的电压调节范围和电压调节精度确定。

示例性的，在上述任一实施例的基础上，tec16用于根据接收到的电压调节激光二极管19的温度。

示例性的，在上述任一实施例的基础上，控制电路11根据各激光二极管19的中心波长对应的温度确定激光二极管19对应的tec16的电压取值范围。

示例性的，当光模块中包括至少两个激光器18时，各激光器18均包括一个激光二极管19，此时，光模块中包括至少两个激光二极管19。

值得注意的是，不同的激光二极管19之间无法做到完全相同，对于提供相同波长范围的两个二极管可能存在不同的温度调节范围，也即可能存在参数差异。

例如，对于两个激光二极管，如第一二极管和第二二极管，第一二极管提供的波长范围λ1～λ2，中心波长为λ0，第二二极管提供的波长范围同样为λ1～λ2，中心波长为λ0。但是，第一二极管在温度t1时，生成波长为λ0的激光，第二二极管在温度t2时，生成波长为λ0的激光，其中，t1与t2不同。

因此，为使第一二极管提供λ1～λ2的波长范围，第一二极管对应的第一tec具有第一电压范围，第一电压范围使得第一tec调节对应的第一二极管的温度在以t1为中心温度的温度范围内调节。

为使第二二极管提供λ1～λ2的波长范围，第二二极管对应的第二tec具有第二电压范围，第二电压范围使得第二tec调节对应的第二二极管的温度在以t2为中心温度的温度范围内调节。

此时，对于上述r1＝10kω，r2＝r3＝20kω，v1＝2.5v，控制电路11提供的电压在0～2.5v范围内变化的配置，若存在一个或多个tec所需的电压范围为0.5～1.5v，则上述配置无法满足需求。

此时，可令r1＝14kω，r2＝45kω，其余r3和v1的配置不变，此时，电压调节精度可以为1.3mv，电压调节范围为0.38～1.63v，可满足电压范围为0.5～1.5v的tec的要求。

示例性的，对于电压调节范围为0.9～1.9v的tec，可同样修改r1和r2的配置来满足tec的需求。

因此，对于不同的激光器，控制电路11可通过为其配置对应的r1和r2的电阻值，就可以调节tec的电压调节范围和调节精度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。