图5表明,对于以上选取的这组电阻电容值,在4.3V电压附近,电容的充电速率为14mV/s、放电速率为13mV/s,说明电容在4.3V附近的充放电速率不仅较慢,而且基本一致,这对稳定电容电压将很有效果。因此,电路在实际运行过程中,需要将电容电压维持在4.3V附近,这需要通过调整电路其他部分元件的取值来实现。
反馈回路
一般,蝶形封装激光器中均自带有PIN或PD光电探测器用于探测光强,光电探测器能够得到与检测光强成一定比例关系的电流信号,通过对该电流信号进行电压转换、放大处理即可得到实用的监测信号,这一过程可以体现于图6。
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图6 PIN光电探测器构成的固定增益反馈回路
MAX4008是一款高精度电流检测芯片,在光纤应用中专门用于检测PD或PIN光电探测器的电流,它的REF引脚是参考电流输入引脚,OUT引脚是检测电压输出引脚,其电压值大小与REF引脚电流成正比关系。当REF参考电流在250nA到2.5mA范围内变化时,MAX4008的检测精度可维持在5%以内;在精度放宽到10%的前提下,检测电流范围可扩展到10nA到10mA。MAX4008的输出电压UMAX4008与参考电流IREF的关系式为:
UMAX4008(mV)=IRREF(μA) (4)
由此,250nA~2.5mA的REF参考电流值对应的输出电压范围是0.25mV~2.5V。
0.25mV~2.5V的电压值需要变换放大到所需要的电压范围,这通过由运算放大器A4组成的同相比例运算电路实现,如图6所示,其比例系数为1+Rf/R。注意到一点,MAX4008的输出电阻为10kΩ,而根据PIN、光强度等的不同,MAX4008的输出电压可能会低至几毫伏,为了防止输出电压在下一级输入会有衰减,在MAX4008与同相比例运算电路之间加一级电压跟随器,用于隔离,提高MAX4008“带负载”的能力。最终,运算放大器A4的输出电压U0与MAX4008输出电压UMAX4008的关系式为:
实际应用应,Rf和R的阻值需要根据具体的LD以及PIN参数来确定。
实验结果与分析
光电探测器选用SIEMENS SRD00111Z硅PIN光电探测器来模拟激光器集成光电探测器,该光电探测器最高功率谱密度集中在800nm;作为实验,选用红色发光二极管(LED)来模拟激光器。DFB蝶形激光器工作电流一般达到70mA,远超过普通发光二极管的正常工作电流,因此用20只发光二极管并联构成一只大电流发光二极管,并将其中的一只引出与PIN密封固定在一起,用于探测光强。
在定量分析中,LED工作电流与LED光强、PIN探测电流的关系未知,为了得到其关系,实测了一些采样点:当恒流源输入电压从400mV逐渐变化到800mV时,以50mV为间隔,测得MAX4008的输出采样电压值如图7中圆点所示,并利用MATLAB对这些采样点进行2阶多项式曲线拟合,拟合曲线如图中细实线所示。
![](/member/kindeditor/attached/image/20160307/20160307114500_13142.jpg)
并得到拟合曲线函数式为: