Устройство для преобразования электрических сигналов в оптические

 

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение стабильности работы в широком диапазоне изменения температуры. Устройство содержит лазерный диод 1, фотодиод 2 обратной связи, операционный усилитель 3, регулирующий транзистор (Т) 4, резисторы 5 и 7, Т 6, термозависимый источник 8 напряжения, выполненный на Т 10 и 11, резистивный делитель напряжения,выполненный на резисторах 12 и 13. При длительной перегрузке устройство работает в режиме стабилизации тока лазерного диода 1 за счет цепи электрической отрицательной обратной связи: Т 6 - Т 10 и 11 - резистор 12. При этом величина сопротивления резистора 12 выбирается такой, чтобы глубина обратной связи не превышала единины. Цель достигается путем защиты лазерного диода 1 от побоя в широком диапазоне температур. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5)1 4 Н 03 Е 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) Заявка ФРГ М 3043944, кл. Н 03 F 1/34, 1983.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ, ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4328800/24-09 (22) 16.11.87 (46) 15.08,89, Вюл, N 30 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В,И.Ульянова (Ленина) и Шахтинский технологический инсти тут бытового обслуживания (72) В.И.Анисимов, М.В,Капитонов, В.А.Ставцев и .Н.Прокопенко (53) 621.375.132.3 (088.8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ CHI HÀËÎÂ В ОПТИЧЕСКИЕ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повышение стабильности работы в широком диапазоне изменения температуры.

„„SU 15 1257 А1

Устр-во содержит лазерный диод 1 ° фотодиод 2 обратной связи, операционный усилитель 3, регулирующий транзистор (Т) 4, резисторы 5 и 7, Т 6, термозависимый источник 8 напряжения, отражатель 9 тока, выполненный на Т 10 и 11, резистивный делитель напряжения, выполненный на резисторах 12 и 13. При длительной перегрузке устр-во работает в режиме стабилизации тока лазерного диода 1 за счет цепи электрической отрицательной обратной связи: Т 6 - Т 10 и 11 — резистор 12. При этом величина сопротивления резистора 12 выбирается такой, чтобы глубина обратной связи не превышала единицы.

Цель достигается путем защиты лазерного диода 1 от пробоя в широком диапазоне температур. 3 ил, 150125

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться в

20 электронных схемах передающих модулей волоконно-оптических линий связи.

Цель изобретения — IIDBbIIIIPHHp стабильности работы в широком диапазоне изменения температуры.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема устройст- 10 ва для преобразования электрических сигналов в оптические, на фиг.2 принципиапьная электрическая схема одной из реализаций термозависимого источника напряжения, на фиг.3 15 ватт-амперная характеристика. лазерного диода.

Устройство для преобразования электрических сигналов в оптические содержит входной лазерный диод 1, фотодиод 2 обратной связи, операционный усилитель 3, регулирующий транзистор 4, резистор 5, дополнительный резистор 7, термозависимый источник

8 напряжения, отражатель 9 тока, выполненный на транзисторах 10, 11, резистивный делитель напряжения, выполненный на резисторах 12, 13.

Устройство для преобразования электрических сигналов в оптические работает следующим образом.

7 4 закрыт, а транзисторы 10 и 11 отражателя 9 тока не участвуют в работе схемы. При кратковременном достижении током лазерного диода 1 максимально-допустимого значения, которое соответствует MBKcHMRJIbHo-äîïóñòèìoé оптической мощности, условие (1) перестает выполняться, при этом транзисторы Ь и !О открываются и дальнейший рост тока через лазерный диод 1 ограничивается, При длительной перегрузке, схема работает в режиме стабилизации тока лазерного диода 1 за счет цепи электрической отрицательной обратной связи: д полнительный транзистор 6 — транзи.торы 10 и 11 отражателя 9 тока — резистор 12, при этом величина сопротивления резистора 12 выбирается такой, чтобы глубина электрической обратной связи не превышала единицы.

Определим требования к термоэависимому источнику 8 напряжения.

На фиг.3 представлена ватт-амперная характеристика лазерного диода при двух значениях температуры.

Пороговый ток лазерного диода может быть представлен в виде:

I„= I„„exp (— ), Т о ч,„+ т„вч(т) + ч лд э6

45 где V I — рабочее напряжение и лд ток лазерного диода 1, соответственно; к — сопротивление дополнительного резистор 50

V(T) " напряжение термозависимого источника 8 напряжения:, V g — напряжение эмиттер база дополнительного транзистора 6.

В этом режиме весь ток регулирующего транзистора 4 течет через лазерный диод 1, при этом транзистор 6

В нормальном режиме работы поло-. жение рабочей точки на ватт-амперной характеристике лазерного диода 35 (фиг.3) будет определяться коэффициентом преобразования тока лазерного диода 1 в ток фотодиода ?, сопротивлением резисторов 12 и 13 и нап ряжением на неинвертирующем входе 40 операционного усилителя 3, при этом будет выполняться условие где Т вЂ” рабочая температура;

I,Т вЂ” константы, и Т лежит в пределах от 80 до

120 К (3) т = т +ат, где Т вЂ” начальная температура, hT — приращение рабочей температуры эа время управления, Подставляя (3) в (2) и разлагая в степенной ряд, имеем:

I =- I e ь (--) + ° ° °

hT

То виду:

I = I„ + 6I „(т) (5) Гат ьт т т + (-- + --(— -)2 + о о (т 21 о а

° ° °

1 ехр(--) T о ат 1

1 + — + --, Т, 21

Выражение (4

T+hT

xp(— — — )

Т ехр(— ) I ехр(--)> (4) ат Т

Т, Т, ) можно преобразовать к

01257 6

Ч вЂ” источником напряжения V, при этом, в зависимости от конкретного типа лазера, напряжение источника

5 напряжения Ч может изменяться вплоть до изменения знака на противоположный. о

При Ь Т>10 схемотехническая реализация термоэанисимого источника 8

10 напряжения будет сложнее и занисит от точности предъявляемой к схеме

AI„(T) = hI (T), (6) 15

25 (7) где V

Д Ч(Т) постоянная составляющая, температурный дрейф тер- З0 мозависимогo источника 8 напряжения; сопротивление дополнительного резистора 7;

40

RI ПТно оТ

55 -о где Т г,о Тп дахр(--,— ) — значение поо рогового тока при начальной T(ìïературе Т .

Полагая, что дифференгпиальная эф— фективность лазерного диода

dP/dI » не завис1гт от температуры, что для реальных приборов выполняется с достаточной степенью точности, можно считать справедливым равенство где 5 Т„ (Т) — температурный дрейф максимально-допустимого рабочего тока в заданном диапазоне температур.

Исходя из выражения (5), с учетом (6) закон изменения напряжения от температуры термозависимого источника 8 напряжения должен иметь вид:

Ч(Т) = Ч, + Ч(Т) КТ„о„ + ггТ 1 ЬТ

+ КТ вЂ” + --(†) + ...1 во Т 2 Т

° ° у о о

Т „— максимально-допустимый рабочий ток при темпео ратуре Т

Сложность схемотехнической реализации термозанисимого источника напряжения зависит от величины приращения рабочей температуры Ь Т.

При g T<10 в выражениях (5) и (7) можно пренебречь членами высших порядков, при этом закон изменения термозависимого источника будет линейным

Схема простейшего термозависимого источника напряжения с линейным законом изменения напряжения нида (8) представлена на фиг.2. Температурный дрейф напряжения 6 Ч(Т) в схеме (фиг.2) определяется температурным дрейфом последовательно включенных р-и-переходов (2 мй/(; — для каждого перехода), постоянная составляющая защиты.

Необходимо отметить, что температурные дрейфы лазерного диода 1 и напряжения эмиттер — база дополнительного транзистора 6, входящие в выражение (1), одинаковы по знаку и приблизительно равны по величине и поэтому компенсируют дРуг друга.

Таким образом предлагаемое техническое решение позволяет достичь поставленной цели путем защиты лазерного диода 1 от пробоя в широком диапазоне температур.

Форм члаиз обре тения

Устройство для преобразования электрических сигналов в оптические, содержащее выходной лазерный диод, анод которого соединен с положительной шиной источника питания и катодом фотодиода обратной связи, анод которого соединен с инвертирующим входом операционного усилителя, регулирующий транзистор, база которого соединена с выходом операционного услителя, змиттер через резисс р соединен с общей ниной, о т л и г а ю щ е е с я тем, что, с целью говышения стабильности работы н широком диапазоне изменения температуры, введены дополнительный транзистор, имеющий структуру регулирующего транзистора, отражатель тока, термоэависимый источник напряжения, дополнительный резистор, резистивньггг делитель напряжения, включенный межлу общей шиной и инвертирующггм входом операционного усилителя, нсинвертирующий вход которого является входом устройства для преобразования электрических сигналов, при этом катод. входного лазерного диода через дополнительный резистор соединен с коллекl тором регулирующего транэистора и эмиттером дополнительного транзистора, коллектор которог о соединен с

>01 >/ транзистора, а выход отражателя тока соединен г отводом резистивного делителя напряхения. и(т) ° /lO ФРОММ У,ркЯ

Составитель И.Водяхина

Техред Л.Олийнык

Корректор М.Васильева

Редактор М.Товтин

Тираж 884

Заказ 4890/55

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произвоц< твенно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 входом отражателя тока, вывод питания которого подключен к положитгльной шине источника питания, к которой через термозависимый источник напряж< нпя подключена база дополнительного