激光器BIAS电流的控制电路、光源模块及量子通信设备的制作方法

本申请涉及量子通信设备技术领域，具体涉及一种激光器bias电流的控制电路、光源模块及量子通信设备。

背景技术：

在光纤通信系统中，理论上光发射机在传送数字信号过程中，发“0”码时应无光功率输出，但实际的光发射机由于光源器件本身的问题或是直流偏置选择不当，致使发“0”码时也有微弱的光输出。这种情况将导致接收机灵敏度下降，因此消光比就是描述光发射机这种性能的指标，所谓消光比是指激光器在发射全“1”码时的光功率p1与全“0”码时发射的光功率p0之比。

激光器的发光功率一般由控制电路输出的偏置电流ib和驱动电流决定，例如设激光器的阈值电流为ith，设置偏置电流ib＝(0.85-0.95)ith，令驱动脉冲电流的峰值为im，一般认为当ib+im〉ith时，激光器才会发光，为避免结发热和码型效应，一般需满足关系式ib+im＝(1.2-1.3)ith。激光器的发光控制方式如图1所示，激光器包括bias输入端以及mod输入端，控制电路输出的ib从bias输入端传输至激光器，控制电路输出的驱动电流从mod输入端传输至激光器。在工作过程中，ib持续的加载在激光器的bias输入端，通过控制驱动电流控制激光器的发光状态，例如驱动电流为0时则激光器不发光，驱动电流为im时则激光器发光，这样就构建出了脉冲光信号。

在量子光通信领域，通常要求激光器发出的是弱光，也就是说激光器发出的脉冲强度较低。但是在实际使用中，即使在驱动电流为0的情况下激光器也有微弱的光输出，导致消光比较低，从而降低接收机的灵敏度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种激光器bias电流的控制电路、光源模块及量子通信设备，以解决现有激光器bias电流的控制电路在驱动电流为0的情况下激光器也有微弱的光输出，导致消光比较低的问题。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

第一方面提供一种激光器bias电流的控制电路，该控制电路包括控制器、驱动模块以及偏置电流控制模块；

所述驱动模块与所述控制器连接，用于根据所述控制器产生的第一控制信号生成驱动电流，根据所述控制器产生的第二控制信号生成偏置电流，其中所述偏置电流传输至所述偏置电流控制模块；

所述偏置电流控制模块与所述控制器连接，用于根据所述控制器产生的第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中偏置控制电流的脉冲在时域上与所述驱动电流的脉冲同步。

优选地，所述驱动模块包括第一脉冲发生器以及激光器驱动器，所述第一脉冲发生器与所述控制器连接，用于根据第一控制信号生成第一脉冲信号；

所述激光器驱动器与所述控制器和所述第一脉冲发生器连接，用于根据第一脉冲信号生成驱动电流，根据第二控制信号生成偏置电流。

优选地，所述偏置电流控制模块包括第二脉冲发生器与高速开关，所述第二脉冲发生器与所述控制器连接，用于根据第三控制信号生成第二脉冲信号；

所述高速开关与所述激光器驱动器和第二脉冲发生器连接，用于根据第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中所述第二脉冲信号与所述第一脉冲信号相同。

优选地，所述激光器驱动器采用与激光器类型匹配的驱动器。

优选地，所述控制器为fpga、plc、mcu、cpu、gpu或dsp。

第二方面提供一种光源模块，该光源模块包括上述任意一项所述的控制电路。

优选地，该光源模块还包括激光器，所述控制电路输出的驱动电流传输至激光器的mod输入端，所述控制电路输出的偏置控制电流传输至激光器的bias输入端。

第三方面提供一种量子通信设备，该通信设备包括上述任意一项所述的光源模块。

由以上方案可知，本申请提供一种激光器bias电流的控制电路、光源模块及量子通信设备，其中控制电路包括控制器、驱动模块以及偏置电流控制模块，工作时，所述控制器控制驱动模块生成驱动电流和偏置电流，其中偏置电流输入至所述偏置电流控制模块中，所述偏置电流控制模块根据所述控制器产生的第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中偏置控制电流的脉冲在时域上与所述驱动电流的脉冲同步，也就是说，在单位时间内驱动电流为0时，则所述偏置电流控制模块将所述偏置电流关断，此时激光器的bias端电流也为0，在单位时间内驱动电流为im时，则所述偏置电流控制模块让所述偏置电流通过，此时激光器的bias端电流为ib。因此本申请能够根据驱动电流的脉冲，通过所述偏置电流控制模控制所述偏置电流的关断与通过，使其生成在时域上与所述驱动电流的脉冲同步的偏置控制电流，因此激光器在不需要发光时，激光器的驱动电流为0，bias端电流也为0，此时激光器不会产生微弱的光，从而提高了消光比，提高了接收机的灵敏度。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1为现有技术中提供的控制电路的示意图；

图2为本申请一个实施方式提供的控制电路的模块示意图；

图3为本申请一个实施方式提供的控制电路的器件连接示意图；

图4为本申请一个实施方式提供的激光器控制电流脉冲示意图。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本申请提供一种激光器bias电流的控制电路，该控制电路包括控制器1、驱动模块2以及偏置电流控制模块3，具体连接关系请参阅图2；所述驱动模块2与所述控制器1连接，用于根据所述控制器1产生的第一控制信号生成驱动电流，根据所述控制器1产生的第二控制信号生成偏置电流，其中所述偏置电流传输至所述偏置电流控制模块3；所述偏置电流控制模块3与所述控制器1连接，用于根据所述控制器1产生的第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中偏置控制电流的脉冲在时域上与所述驱动电流的脉冲同步。

工作时，所述偏置电流控制模块3根据所述控制器产生的第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中偏置控制电流的脉冲在时域上与所述驱动电流的脉冲同步，也就是说，在单位时间内驱动电流为0时，则所述偏置电流控制模块3将所述偏置电流关断，此时激光器的bias端电流也为0，在单位时间内驱动电流为im时，则所述偏置电流控制模块3让所述偏置电流通过，此时激光器的bias端电流为ib。因此本申请能够根据驱动电流的脉冲，通过所述偏置电流控制模3控制所述偏置电流的关断与通过，使其生成在时域上与所述驱动电流的脉冲同步的偏置控制电流，因此激光器在不需要发光时，激光器的驱动电流为0，bias端电流也为0，此时激光器不会产生微弱的光，从而提高了消光比，提高了接收机的灵敏度。

具体各电路模块的所使用的器件以及连接关系如图3所示，所述驱动模块2包括第一脉冲发生器21以及激光器驱动器22，所述第一脉冲发生器21与所述控制器1连接，用于根据第一控制信号生成第一脉冲信号；所述激光器驱动器22与所述控制器1和所述第一脉冲发生器21连接，用于根据第一脉冲信号生成驱动电流，根据第二控制信号生成偏置电流。所述偏置电流控制模块3包括第二脉冲发生器31与高速开关32，所述第二脉冲发生器31与所述控制器1连接，用于根据第三控制信号生成第二脉冲信号；所述高速开关32与所述激光器驱动器22和第二脉冲发生器31连接，用于根据第三控制信号将所述偏置电流转换为偏置控制电流，其中所述第二脉冲信号与所述第一脉冲信号相同。

其中，所述第一脉冲发生器21与第二脉冲发生器31最好采用相同厂家，相同型号甚至是形同批次的两个脉冲发生器，这样可以保证所述第一脉冲发生器21与第二脉冲发生器31发出的脉冲信号无差别。当然也可以采用不同厂家、不同型号的脉冲发生器，只要通过控制器1控制其能够发出相同的脉冲信号即可。所谓的相同的脉冲信号指的是脉冲信号的频率相同，且在单位时间内两个脉冲信号同时有脉冲或者同时没有脉冲，因为所述激光器驱动器22需要根据第一脉冲发生器21发出的脉冲信号生成驱动电流，比如单位时间内脉冲信号有脉冲，则输出驱动电流为im，单位时间内脉冲信号无脉冲，则输出驱动电流为0，因此第一脉冲发生器21发出的脉冲信号决定了输出的驱动电流。从而让所述第二脉冲发生器31生成的脉冲信号与第一脉冲发生器21生成的脉冲信号相同，则高速开关32可根据第二脉冲发生器31生成的脉冲信号通过关断或者打开调节偏置电流，比如单位时间内脉冲信号有脉冲，则高速开关32为打开状态使得偏置电流通过，单位时间内脉冲信号为脉冲，则高速开关32为关断状态使得偏置电流不能通过，这样高速开关32输出的偏置控制电流在时域上即可与所述驱动电流同步，具体控制电路输出的电流脉冲如图4所示，其中图4a为现有控制电路输出的电流脉冲以及对应的激光器输出的脉冲图，图4b为本申请控制电路输出的电流脉冲以及对应的激光器输出的脉冲图。因此本申请的控制电路实现了在激光器需要发光时，激光器的mod输入端加载的电流为im，激光器的bias输入端加载的电流为ib，在激光器不需要发光时，激光器的mod输入端加载的电流为0，激光器的bias输入端加载的电流为0。

所述激光器驱动器22采用与激光器类型匹配的驱动器。例如，在量子通信领域中，最常用的是半导体激光器，则所述激光器驱动器22采用ld驱动器。

所述控制器1为fpga、plc、mcu、cpu、gpu或dsp。这些处理芯片均可根据程序控制相应的脉冲发生器以及驱动器按照上述要求进行工作。

第二方面提供一种光源模块，该光源模块包括上述任意一项所述的控制电路。所述光源模块可以是控制电路和管夹，管夹用于放入激光器，在管夹上设置有与激光器mod输入端和bias输入端对应的接口，控制电路与对应的接口连接即可。使用时，只要将激光器放在管夹上，即可通过控制电路控制激光器发光。当然该光源模块还可以包括激光器，所述控制电路输出的驱动电流传输至激光器的mod输入端，所述控制电路输出的偏置控制电流传输至激光器的bias输入端。

第三方面提供一种量子通信设备，该通信设备包括上述任意一项所述的光源模块。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。