本发明涉及高速光通信系统领域，具体涉及一种消除监控光电二极管暗电流的装置及方法。
背景技术
在光通信领域，需要对光模块接收光的光功率进行监测，通常采用光电二极管来实现；在光模块中，会将需要监测的信号光分出3％左右给光电二极管，光电二极管与相关的电路一起，利用这个分光来实现对信号光功率的监测，如果光电二极管的暗电流太大，在分光信号光功率较小时，光功率指示的精度会极大降低。
现有光通信系统中，使用传统磷化铟材料的光电二极管的暗电流较小，暗电流大小为几na，且几乎不随温度变化，可以满足光功率指示精度的要求，即指示偏差(指示光功率减去实际光功率)在-1db到+1db之间；但传统的光电二极管成本却很高。
近年，随着新材料的应用发展，推出了新型材料的光电二极管，成本比传统的光电二极管可以降低几倍，但常温暗电流却为几百na，高温可能会达到几千na，当使用新型材料的光电二极管做信号光功率监测时，无法满足光功率指示精度的要求；表1所示为光电二极管的响应度为0.03ma/mw时，暗电流对光功率监测精度的影响，由表1数据可以明显看出新型材料的光电二极管在常温和实际光功率小于等于-15dbm情况下，新型材料的光电二极管的指示偏差大于1db，在高温和实际光功率小于等于-10dbm情况下，新型材料的光电二极管的指示偏差大于1db，均不能准确指示光功率。
表1：光电二极管的响应度为0.03ma/mw时，暗电流对光功率监测精度的影响。
综上所述，亟需一种消除低成本新型材料的光电二极管暗电流的方案，使采用新型材料的光电二极管实现信号光功率监测时，能够满足光功率指示精度的要求。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是低成本新型材料的光电二极管由于暗电流较大，在应用在光功率监测时，无法满足光功率指示精度要求的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种消除监测光电二极管暗电流的装置，包括一个补偿光电二极管和可调电阻器；
所述补偿光电二极管与光功率监测电路中监测光电二极管为材料相同的新型材料光电二极管；用所述补偿光电二极管暗电流补偿所述监测光电二极管的暗电流；
调节所述可调电阻器的电阻值大小，所述补偿光电二极管的电压改变，相应的，所述补偿光电二极管的暗电流大小改变，使所述补偿光电二极管的暗电流与所述监测光电二极管的暗电流相等。
在上述装置中，所述新型材料光电二极管包括锗光电二极管和硅光电二极管。
在上述装置中，所述光功率监测电路还包括运算放大器；所述监测光电二极管将接收的分光转化为电流信号；所述运算放大器将电流信号转化为电压信号；
当待监测光信号强度转化时，分出给所述监测光电二极管进行光功率监测的分光发生相应变化，由所述监测光电二极管转化的电流信号发生相应正比变化，正比变化的电流信号通过所述运算放大器输入端进入，被转换为正比变化的电压vout，从所述运算放大器的输出端输出；
通过监测正比变化的电压vout的值，指示监测的待监测光信号功率大小变化。
在上述装置中，所述补偿光电二极管与所述监测光电二极管的暗电流输入所述运算放大器输入端，且两路暗电流的方向相反。
在上述装置中，
所述补偿光电二极管的暗电流方向为流入所述运算放大器反相输入端；
所述监测光电二极管的暗电流方向为流出运算放大器反向输入端。
在上述装置中，所述补偿光电二极管的正极与所述监测光电二极管的负极相连后，接所述运算放大器的反相输入端；所述监测光电二极管的正极接地；所述运算放大器的反相输入端与输出端之间接入第一电阻，正相输入端接1.25v恒压电源后接地，输出端接电压指示电路；
所述补偿光电二极管的负极接第二电阻和所述可调电阻器的一端；所述第二电阻的另一端接地；所述可调电阻器的另一端接5v恒压电源后接地。
本发明还提供了一种消除监测光电二极管暗电流的方法，包括以下步骤：
在光功率监测电路中接入一个补偿光电二极管和一个可调电阻器；
补偿光电二极管与光功率监测电路中监测光电二极管为材料相同的新型材料光电二极管；
通过调节可调电阻器的电阻值大小，改变补偿光电二极管的电压，从而改变补偿光电二极管的暗电流大小；
当补偿光电二极管的暗电流与监测光电二极管的暗电流相等时，停止调节可调电阻器，实现补偿光电二极管暗电流精确补偿监测光电二极管的暗电流。
在上述方法中，进行补偿的监测光电二极管所在的光功率监测电路还包括运算放大器；所述监测光电二极管将接收的分光转化为电流信号；所述运算放大器将电流信号转化为电压信号；
当待监测光信号强度转化时，分出给所述监测光电二极管进行光功率监测的分光发生相应变化，由所述监测光电二极管转化的电流信号发生相应正比变化，正比变化的电流信号通过所述运算放大器输入端进入，被转换为正比变化的电压vout，从所述运算放大器的输出端输出；
通过监测正比变化的电压vout的值，指示监测的待监测光信号功率大小变化。
在上述方法中，在光功率监测电路中接入一个补偿光电二极管和一个可调电阻器，具体为：
所述补偿光电二极管的正极与所述监测光电二极管的负极相连后，接所述运算放大器的反相输入端；所述监测光电二极管的正极接地；所述运算放大器的反相输入端与输出端之间接入第一电阻，正相输入端接1.25v恒压电源后接地，输出端接电压指示电路；
所述补偿光电二极管的负极接第二电阻和所述可调电阻器的一端；所述第二电阻的另一端接地；所述可调电阻器的另一端接5v恒压电源后接地。
在上述方法中，消除所述监测光电二极管的暗电流，具体包括以下步骤：
步骤s11、关断光源；
步骤s12、测量运算放大器的输出电压vout，记下此时电压值v1；
步骤s13、比较电压值v1与1.25v的大小，如果v1<1.25v，执行步骤s14；如果v1>1.25v，执行步骤s15；如果v1＝1.25v，执行步骤s16；
步骤s14、增大可调电阻的阻值，直到运算放大器的输出电压vout的电压值v1＝1.25v，然后执行步骤s16；
步骤s15、减小可调电阻的阻值，直到运算放大器的输出电压vout的电压值v1＝1.25v；然后执行步骤s16；
步骤s16、暗电流精准消除结束。
与现有技术相比，本发明利用相同材料的新型材料光电二极管的暗电流大小相当的特性，在光功率监测电路中，通过一个材料相同的补偿光电二极管，来补偿新型材料的监测光电二极管内的暗电流，两路大小相当的暗电流相互抵消，有效减小新型材料的监测光电二极管内暗电流对光功率指示精度的影响，使采用新型材料的光电二极管进行光功率监测，能够满足光功率指示精度的要求，并通过可调电阻器，保证补偿光电二极管的暗电流等于监测光电二极管的暗电流，实现暗电流精确消除，从而使新型材料光电二极管的应用领域可以扩展到光通信系统领域，降低光通信系统的整体成本。
附图说明
图1为本发明中实施例四的电路图；
图2为本发明中采用本实施例消除监测光电二极管11的暗电流的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做出详细说明。
本发明提供的一种消除监测光电二极管暗电流的装置，包括一个补偿光电二极管和可调电阻器；
补偿光电二极管与光功率监测电路中监测光电二极管为材料相同的新型材料光电二极管(例如锗光电二极管、硅光电二极管等)，这样就能保证补偿光电二极管与监测光电二极管产生的暗电流大小相当，用补偿光电二极管的暗电流补偿光功率监测电路中监测光电二极管的暗电流；
虽然补偿光电二极管与监测光电二极管为相同材料(新型材料)的光电二极管，会产生大小相当的暗电流，但仍就不能保证两者完全相同，在批量使用时，两者会出现几十na的误差，这对光功率监测的精度影响很大，所以本发明通过调节可调电阻器的大小，改变补偿光电二极管的电压，从而可以调节补偿光电二极管的暗电流大小，使补偿光电二极管的暗电流与所述监测光电二极管的暗电流相等，实现暗电流的精确消除；通过可调电阻器调节暗电流的调节范围在几百na内，完全可以覆盖不同批次光电二级管的暗电流差别，能够精确消除监测光电二极管的暗电流，提高光功率指示的精度，表2为3个光电二极管样本在不同电压下的暗电流测试结果。
表2：3个光电二极管样本在不同电压下的暗电流测试结果。
具体实施例一。
在本实施例中，进行暗电流补偿的光功率监测电路包括监测光电二极管和运算放大器；当光信号强度转化时，分出给监测光电二极管进行光功率监测的分光也会发生相应变化，由监测光电二极管接收的分光转化的电流也会正比(相对于光信号强度转化)变化，这个正比变化的电流通过运算放大器输入端进入，被转换成正比变化的电压vout，从运算放大器的输出端输出，通过监测正比变化的电压vout值，就可以实现指示监控的光信号功率大小。
具体实施例二。
在本实施例中，补偿光电二极管与监测光电二极管的暗电流输入运算放大器输入端，且两路暗电流的方向相反；当补偿光电二极管和监测光电二极管的暗电流大小相等时，就能抵消掉监测光电二极管的暗电流，不会对运算放大器的正比转换带来影响，保证输出端输出电压与光信号强度正比精度，从而消除暗电流对光功率指示的精度的影响。
例如，补偿光电二极管的暗电流方向为流入运算放大器反相输入端；监测光电二极管的暗电流方向为流出运算放大器反向输入端(如图1所示)。
具体实施例三。
如图1所示，本实施例提供的一种消除监控光电二极管暗电流的装置，包括补偿光电二极管12和可调电阻器rp1；
补偿光电二极管12的正极与监测光电二极管11的负极相连，接运算放大器13的反相输入端；监测光电二极管11的正极接地；运算放大器13的反相输入端与输出端之间接入第一电阻r1，正相输入端接1.25v恒压电源后接地，输出端接电压指示电路；
补偿光电二极管12的负极接第二电阻r2和可调电阻器rp1的一端；第二电阻r2的另一端接地；可调电阻器rp1的另一端接5v恒压电源后接地。
调节可调电阻器rp1，改变v12的电压，从而达到改变补偿光电二极管12内暗电流的目的。
本发明提供的一种消除监测光电二极管暗电流的方法，包括以下步骤：
在光功率监测电路中接入一个补偿光电二极管和一个可调电阻器；
补偿光电二极管与光功率监测电路中监测光电二极管为材料相同的新型材料光电二极管；
通过调节可调电阻器的电阻值大小，改变补偿光电二极管的电压，从而改变补偿光电二极管的暗电流大小；
当补偿光电二极管的暗电流与监测光电二极管的暗电流相等时，停止调节可调电阻器，实现补偿光电二极管暗电流精确补偿监测光电二极管的暗电流。
如图2所示，采用具体实施例三消除监测光电二极管的暗电流包括以下步骤：
步骤s11、关断光源；
步骤s12、测量运算放大器的输出电压vout，记下此时电压值v1；
步骤s13、比较电压值v1与1.25v的大小，如果v1<1.25v，执行步骤s14；如果v1>1.25v，执行步骤s15；如果v1＝1.25v，执行步骤s16；
步骤s14、增大可调电阻的阻值，直到运算放大器的输出电压vout的电压值v1＝1.25v，然后执行步骤s16；
步骤s15、减小可调电阻的阻值，直到运算放大器的输出电压vout的电压值v1＝1.25v；然后执行步骤s16；
步骤s16、暗电流精准消除结束，准备进入光功率监测。
具体实施例四。
在本实施例中，光功率监测电路还包括光功率监测模块(例如：单片机)和模数转换模块(例如模数转换器)，进行光功率监测时，光功率监测模块配置如下：
打开光源，设定光源输出功率为1mv；
从模数转换模块获取光源输出功率为1mv时运算放大器的输出电压vout，记下其电压值v2，并令光功率标定系数a＝v2；
接入待监测光信号；
实时从获取模数转换模块采集的输出电压vout的电压值vout；
根据光功率标定公式计算待监测光信号功率pmon：
pmon＝vout/a。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。