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光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法与流程

光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法
1.本技术要求于2021年6月11日提交国家知识产权局、申请号为202110657331.2、申请名称为“光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法”的中国专利申请的优先权，并且，本技术要求于2022年6月9日提交国家知识产权局、申请号为pct/cn2022/097945、申请名称为“光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法”的国际专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本技术中。
技术领域
2.本技术涉及光通信领域，尤其涉及一种光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法。

背景技术：

3.半导体光电器件输出的光功率可能过大或过小，例如，可能因为器件老化或环境温度升高而导致输出的光功率下降，为了使半导体光电器件输出的光功率稳定在预设范围，可以为半导体光电器件增加驱动电路来组成光电组件，使得该光电组件可以调整半导体光电器件输出的光功率，完成自动功率监控(automatic power control，apc)功能。
4.但是目前的光电组件通过可调电流源来调节半导体光电器件输出的光功率，存在效率较低的问题。

技术实现要素：

5.本技术实施例提供一种光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法，用于提高光电组件的效率。
6.为达到上述目的，本技术的实施例采用如下技术方案：
7.第一方面，提供了一种光电组件，包括：电压变换电路、半导体光电器件、光电探测电路和控制器；电压变换电路，用于向半导体光电器件提供偏置电压，通过改变偏置电压来调节半导体光电器件输出的出光光功率；其中，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足0.1ω≤rdiff≤50ω，微分电阻值指电压变化量与电压变化量对应的电流变化量的比值。光电探测电路，用于探测半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出探测信号；控制器，用于根据探测信号确定控制信号，并向电压变换电路输出控制信号，控制信号用于调节偏置电压。其中，目标光功率一般指根据光电组件、光源池或光电交换设备所在系统的光链路的光功率预算范围来确定的，确保该系统能处于误码率小于一定指标的正常工作状态。本技术中，光电组件包括负载链路和反馈链路，负载链路作为电压变换电路的负载，包含电压变换电路以及半导体光电器件，而反馈链路包括光电探测电路和控制器，其中，控制器无需接收负载链路的电流采样信息，根据光电探测电路的输出信号，即可实现偏置电压的调节。
8.本技术实施例提供的光电组件中，电压变换电路向半导体光电器件提供偏置电压，以调节半导体光电器件输出的出光光功率；由光电探测电路接收半导体光电器件输出
dc)变换电路)来为半导体光电器件提供偏置电压，本质上利用高频开关、电感、电容、变压器等的充放电来实现电压变换，不会产生较大额外压降，转换效率可以达到90％甚至93％。另外，没有了基于可调电流源的光电组件中所需的运算放大器，所以可以降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。
15.在一种可能的实施方式中，光电组件可以为外调光源(即与光调制器分离的光源)或光放大器。该光电组件可以作为外调光源或光放大器这种要求大功率大驱动电流的器件。
16.在一种可能的实施方式中，半导体光电器件为光源，在目标光功率范围下，光源的阻值≤60ω。
17.在一种可能的实施方式中，半导体光电器件为光放大器，在目标光功率范围下，光放大器的阻值≤60ω。
18.当半导体光电器件的电阻值较低时，表示半导体光电器件已良好导通，并进入良好激射状态，此时半导体光电器件的电流电压曲线关系变化较为平缓并且线性特征明显，半导体光电器件的微分电阻值也适中，此时半导体光电器件偏置电压的变化可以引起半导体光电器件对应电流较为线性变化，继而引起半导体光电器件载流子浓度较为线性变化，可以较为线性地有效改变半导体光电器件输出的出光光功率。相反，当半导体光电器件的电阻值较大时，表示半导体光电器件的状态离阈值开启状态较近，此时半导体光电器件偏置电压的变化可以引起半导体光电器件对应电流变化较为非线性，继而引起的半导体光电器件载流子浓度变化也较为非线性，难以有效的较为线性地改变半导体光电器件输出的出光光功率。
19.在一种可能的实施方式中，电压变换电路为半导体光电器件的唯一偏置调节电路。也就是说，半导体光电器件的出光光功率仅受电压变换电路输出的偏置电压控制，不需要可调电流源等来提供驱动电流。
20.在一种可能的实施方式中，控制器处理数字信号的位宽大于等于6位。控制器可以为微控制单元(micro-control unit，mcu)或现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)等。
21.本技术要求控制器处理的数字信号的位宽至少为6位，最小权重位所对应的电压变化量才能满足对电压变换电路输出的偏置电压精细调节的需求，以实现对电压变换电路输出的偏置电压的精确控制。如果控制器处理的数字信号的位数只有4位，以控制器内部参考电压2.5v对应4位二进制数的最大值为例，则控制器输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^4≈156mv，这种电压调节精度是不可接受的。如果控制器处理的数字信号的位宽为6位，以控制器内部参考电压2.5v对应6位二进制数的最大值为例，则控制器输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^6≈39mv。即使电压变换电路输出的偏置电压精度与控制信号z最小权重位对应电压变化量39mv相同，如果半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff＝10ω，电压变换电路输出的偏置电压变化39mv时，半导体光电器件流经电流变化3.9ma，这在apc环路控制中可以视为等效调节电流步长较大的情形，但也是可以接受的。进一步的，如果控制器处理的数字信号的位宽为8位，以控制器内部参考电压2.5v对应8位二进制数的最大值为例，则控制器输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^8≈9.8mv。即使电压变换电路输出的偏置电压精度
与控制信号z最小权重位对应电压变化量9.8mv相同，如果半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff＝10ω，电压变换电路输出的偏置电压变化9.8mv时，半导体光电器件流经电流变化0.98ma，这在apc环路控制中可以视为等效调节电流步长较小的情形，是可以接受的。
22.在一种可能的实施方式中，控制器还用于：使能或禁用电压变换电路。
23.在控制器初始化时先禁用电压变换电路，待控制器向电压变换电路输出控制信号后，再使能电压变换电路；或者，可以在控制器初始化过程中，通过固定输入高低电平或其他逻辑门电路来禁用电压变换电路。或者，也可以在控制器初始化过程中，通过缓启动电路来使能电压变换电路，从而开启半导体光电器件。这样可以避免初始化过程中控制信号不稳定而导致电压变换电路输出的偏置电压过大而烧毁半导体光电器件，否则，如果控制器还未输出控制信号之前电压变换电路已经处于使能状态，则电压变换电路输出的偏置电压不受控制，因此有可能过大，从而烧毁负载链路上的半导体光电器件。另外，这几种方式还可以结合。
24.在一种可能的实施方式中，控制器用于：获取负载链路信息，根据负载链路信息以及探测信号确定控制信号，其中，负载链路信息包括偏置电压的值。
25.如果该负载链路信息指示了偏置电压的实际值，则可以消除反馈网络中的器件参数偏差和波动所带来的偏置电压的理论值与实际值的偏差，为控制器得到控制信号z提供更准确的输入。例如控制器可以根据公式z＝a*x+b*y+c计算控制信号z或通过查表得到控制信号z，其中a为负载链路信息x对应的调整规则，b为背光采样电压y对应的调整规则，c为拟合常数，a、b、c的取值可以从控制器中预先标定或拟合的表中查得到，也可以是实时计算得到。进一步地，可以根据实际准确输入对控制器中预先标定或拟合的表中a、b、c进行修正。
26.在一种可能的实施方式中，光电组件还包括温控驱动电路和温控电路，温控驱动电路用于向温控电路供电，温控电路用于对半导体光电器件进行温度控制。
27.温度控制可以包括例如进行制冷或加热，使得半导体光电器件工作在预设工作温度下，以提高输出的出光光功率或提升半导体光电器件的使用寿命。示例性的，温控电路可以是热电制冷器(thermoelectric cooler，tec)。
28.在一种可能的实施方式中，温控驱动电路输入的供电电压的范围为2v～18v。
29.该供电电压的大小可以根据温控驱动电路以及温控电路的电压、电流、制冷量、制热量、制冷功耗、制热功耗等来优化设置，提高温控电路的供电能效。示例性的，该供电电压可以是3.3v或5v或12v等，该供电电压的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
30.在一种可能的实施方式中，电压变换电压输入的供电电压的范围为1.8v～18v。
31.该供电电压的大小可以根据电压变换电路的输入-输出电压变化曲线效率来优化设置，以尽量提升电压变换电路的电压转换效率。示例性的，该供电电压可以是3.3v、5v或12v等，该供电电压的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
32.在一种可能的实施方式中，控制器输入的供电电压的范围为1.5v～6v。该供电电压的大小可以根据控制器、模数转换器、数模转换器等器件的电压、电流、功耗来优化设置，
确保上述器件正常工作，提高系统稳定性。示例性的，该供电电压的范围可以是1.8v～3.6v，进一步地，该供电电压可以是3.3v，该供电电压的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，该供电电压偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
33.上述电压变换电路、温控驱动电路和控制器所接入的供电电压根据所耦接的器件的负载特性来确定，可以提升供电能效，降低能耗和提高系统稳定性。
34.在一种可能的实施方式中，如果探测信号小于第一门限，则控制信号指示增大偏置电压。探测信号与半导体光电器件输出的出光光功率相对应，探测信号小于第一门限说明半导体光电器件输出的出光光功率过小，所以控制信号指示电压变换电路增大偏置电压，以增大半导体光电器件输出的出光光功率。
35.在一种可能的实施方式中，如果探测信号大于第二门限，则控制信号指示减小偏置电压。探测信号与半导体光电器件输出的出光光功率相对应，探测信号大于第二门限说明半导体光电器件输出的出光光功率过大，所以控制信号指示电压变换电路减小偏置电压，以增大半导体光电器件输出的出光光功率。
36.在一种可能的实施方式中，电压变换电路包括第一电压变换电路和第二电压变换电路，半导体光电器件包括第一半导体光电器件和第二半导体光电器件，光电探测电路包括第一光电探测电路和第二光电探测电路；第一光电探测电路，用于探测第一半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出第一探测信号；第二光电探测电路，用于探测第二半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出第二探测信号；控制器，用于根据第一探测信号确定第一控制信号，并向第一电压变换电路发送第一控制信号，第一控制信号用于调节向第一半导体光电器件提供的偏置电压；根据第二探测信号确定第二控制信号，并向第二电压变换电路发送第二控制信号，第二控制信号用于调节向第二半导体光电器件提供的偏置电压。
37.本技术实施例提供的光电组件不限于支持两个半导体光电器件输出光，还可以包括更多半导体光电器件，从而可以输出多路光。
38.在一种可能的实施方式中，光电组件还包括数模转换器；控制器用于将第一控制信号和第二控制信号以串行方式发送给数模转换器；数模转换器用于对第一控制信号进行数模转换后输出给第一电压变换电路，对第二控制信号进行数模转换后输出给第二电压变换电路。
39.该实施方式提高了光电组件设计灵活性，可以进一步减少对控制器数模转换端口的资源需求，减少数模转换器的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。例如，数模转换器实现两路数字信号转一路模拟信号，可以节省50％的数模转换器数量，当数模转换器可以将更多路数字信号转一路模拟信号时，可以节省更多数模转换器数量。
40.在一种可能的实施方式中，数模转换器的位宽大于等于6位。示例性的，数模转换器的位宽与控制器处理数字信号的位宽保持一致。
41.在一种可能的实施方式中，半导体光电器件包括第一半导体光电器件和第二半导体光电器件，光电探测电路包括第一光电探测电路和第二光电探测电路；第一光电探测电路，用于探测第一半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出第一探测信号；第二光电探测电路，用于探测第二半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出第二探
测信号；控制器，用于根据第一探测信号和第二探测信号确定控制信号，并发送给电压变换电路，控制信号用于调节向第一半导体光电器件和第二半导体光电器件提供的偏置电压。
42.在一种可能的实施方式中，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第一探测信号小于第一门限，则控制信号指示增大偏置电压。
43.在一种可能的实施方式中，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第二探测信号大于第二门限，则控制信号指示减小偏置电压。
44.在一种可能的实施方式中，光电组件还包括模数转换器，模数转换器用于对第一探测信号进行模数转换，对第二探测信号进行模数转换，并将模数转换后的第一探测信号和第一探测信号以串行方式输出给控制器。
45.该实施方式提高了光电组件设计灵活性，可以进一步减少模数转换端口的资源需求，减少模数转换器的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。例如，模数转换器实现两路模拟信号转一路数字信号，可以节省50％的模数转换器数量，当模数转换器可以将更多路模拟信号转一路数字信号时，可以节省更多模数转换器数量。
46.在一种可能的实施方式中，模数转换器的位宽大于等于6位。示例性的，模数转换器的位宽与控制器处理数字信号的位宽保持一致。
47.在一种可能的实施方式中，光电组件还包括反馈网络，反馈网络用于对控制信号的电压范围进行放大或缩小。
48.反馈网络可以进一步提高控制信号的精度，可以进一步提高电压变换电路输出的偏置电压的精度，即等效地提高了dac或控制器中的模数转换接口的分辨率。
49.在一种可能的实施方式中，反馈网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，第一电阻的第二端接地，第一电阻的第一端、第二电阻的第二端以及第三电阻的第一端耦接至电压变换电路的反馈端，第二电阻的第一端耦接至电压变换电路的输出端，第三电阻的第二端耦接至控制器的输出端；其中，控制器的输出端用于输出控制信号；电压变换电路的反馈端用于输入经过放大或缩小的控制信号。
50.上述基于电阻分压网络的反馈网络，实现了反馈控制信号对控制信号线性放大或缩小，从而适应电压变换电路输入的信号范围的要求，提高控制信号的精度。并且该反馈网络设计简单，结构紧凑，便于整个光电组件的小型化。
51.在一种可能的实施方式中，电压变换电路为直流-直流变换电路。
52.本技术中利用直流-直流变换电路中的高频开关、电感、电容、变压器等的充放电来实现电压变换，不会产生较大额外压降，转换效率可以达到90％甚至93％。
53.第二方面，提供了一种光源池，包括至少一个如第一方面及其任一实施方式所述的光电组件。
54.本技术实施例提供的方案可以应用于大功率大驱动电流的应用场景，光源池需要向多条硅光链路输出光，出光功率高，可达约100mw，要求载流子密度高，即需要注入较大驱动电流。对于10w的光源池来说，使用本技术的光电组件可以节约近3w的功耗，可以极大改善产品的热设计、可靠性、使用寿命和外部供电压力，且可以实现产品小型化，进而提升产品综合竞争力。
55.第三方面，提供了一种光电交换设备，包括第一方面及其任一实施方式所述的光电组件或者如第二方面所述的光源池中的至少一项、光调制器和交换芯片，光电组件或光
源池用于输出光，交换芯片用于控制光调制器对光电组件或光源池输出的光进行调制。
56.本技术实施例提供的方案可以应用于大功率大驱动电流的应用场景，光电交换设备需要光电组件或者光源池中的至少一项向光电交换设备内光调制器的多条硅光链路输出光，出光功率高，可达约100mw，要求载流子密度高，即需要注入较大驱动电流，该光电交换设备可以实现小型化，可以提高驱动效率，降低整个光电交换设备的功耗。
57.在一种可能的实施方式中，光电交换设备还包括第一控制器，第一控制器可以根据光电交换设备输出的光功率的大小是否满足要求来确定单板控制信号，将单板控制信号输出给光电组件的控制器以请求调节光电组件或光源池输出的出光光功率，或者，将单板控制信号输出给光源池的控制器以请求调节光源池输出的出光光功率，使光电交换设备输出的光功率增加、减少或降为零。
58.第四方面，提供了一种光电组件的控制方法，可以应用于如第一方面及其任一实施方式所述的光电组件；该方法包括：从光电组件中的光电探测电路接收探测信号，其中，探测信号用于指示光电组件中的半导体光电器件输出的出光光功率；根据探测信号确定控制信号，并向光电组件中的电压变换电路发送控制信号，控制信号用于调节偏置电压。
59.在一种可能的实施方式中，还包括：禁用电压变换电路，向电压变换电路输出预设控制信号，使能电压变换电路。
60.在一种可能的实施方式中，如果探测信号小于第一门限，则控制信号指示增大偏置电压。
61.在一种可能的实施方式中，如果探测信号大于第二门限，则控制信号指示减小偏置电压。
62.在一种可能的实施方式中，还包括：获取负载链路信息，其中，负载链路信息包括偏置电压的值；根据探测信号确定控制信号，包括：根据负载链路信息以及探测信号确定控制信号。
63.在一种可能的实施方式中，还包括：将第一控制信号和第二控制信号以串行方式发送给光电组件中的数模转换器，第一控制信号用于调节向第一半导体光电器件提供的偏置电压，第二控制信号用于调节向第二半导体光电器件提供的偏置电压。
64.在一种可能的实施方式中，还包括：根据第一探测信号和第二探测信号确定控制信号，并发送给电压变换电路，控制信号用于调节向第一半导体光电器件和第二半导体光电器件提供的偏置电压，第一探测信号用于指示第一半导体光电器件输出的出光光功率，第二探测信号用于指示第二半导体光电器件输出的出光光功率。
65.在一种可能的实施方式中，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第一探测信号小于第一门限，则控制信号指示增大偏置电压。
66.在一种可能的实施方式中，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第二探测信号大于第二门限，则控制信号指示减小偏置电压。
67.关于第二方面至第四方面的技术效果可以参照第一方面及其任一实施方式的技术效果。
附图说明
68.图1为本技术实施例提供的一种光电交换设备的结构示意图；
69.图2为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图一；
70.图3为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图二；
71.图4为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图三；
72.图5为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图四；
73.图6为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图五；
74.图7为本技术实施例提供的一种供电电源、电压变换电路和半导体光电器件之间的耦接方式的示意图；
75.图8为本技术实施例提供的一种adc与控制器之间的耦接方式的示意图；
76.图9为本技术实施例提供的一种dac与控制器之间的耦接方式的示意图；
77.图10为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图六；
78.图11为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图七；
79.图12为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图八；
80.图13为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图九；
81.图14为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图十；
82.图15为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图十一；
83.图16为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图十二；
84.图17为本技术实施例提供的一种供电电源、电压变换电路、温控驱动电路和控制器之间的耦接方式的示意图；
85.图18为本技术实施例提供的一种光电组件的结构示意图十三；
86.图19为本技术实施例提供的一种光电组件的控制方法的流程示意图；
87.图20为本技术实施例提供的另一种光电组件的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
88.随着云计算、大数据、第五代(5th generation，5g)通信、自动驾驶等技术的高速发展，针对光通信网络中所使用的光电模块或光电模组也提出了更高的要求——小型化、高带宽和低功耗。而高带宽要求光电模块或光电模组中所使用的半导体光电器件的光功率越来越大，相应地，驱动电流和功耗也不断增加，示例性的，表1示出了不同应用场景下半导体光电器件的驱动电流和功耗，对于小型化和低功耗设计带来不利影响，从而为半导体光电器件的驱动电路的设计带来了前所未有的挑战。
89.表1
[0090][0091]
本技术实施例中涉及的半导体光电器件指基于半导体材料制备的发光器件，包括例如激光二极管(laser diode，ld)、激光器、半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，soa)、激光雷达等器件。
[0092]
目前的光电组件通过可调电流源输出的驱动电流(也可以称为偏置电流)来调节
半导体光电器件输出的光功率，该方案的缺点如下：
[0093]
一、驱动效率低：由于光电组件要将输入电压经过变压后输出给可调电流源，因此会降低转换效率，可调电流源输出的驱动电流还要经过电流采样电路以检测驱动电流，会产生不必要的压降，进一步降低转换效率，所以整个光电组件的转换效率约为66.5％。
[0094]
二、反馈环路多，用于调节的输入参数多，规则复杂：光电组件在调节可调电流源输出的偏置电流时，依赖于多个输入参数，包括例如驱动电流的电流值、半导体光电器件输出的光功率，无法做到简单的线性控制，使得控制规则复杂。
[0095]
三、系统需要额外的电流采样电路，硬件成本高：由于要增加电流采样电路来检测驱动电流，有时为了提高检测驱动电流的分辨率，还需要增加运算放大器来对驱动电流的采样值进行放大，不利于系统小型化和降低成本。
[0096]
四、为了能够实现对驱动电流的精确控制，需要光电组件中数模模数转换的位数达到一定位数，使得数模模数转换的最小权重位所对应的电压或电流的变化量满足精确控制的要求，通常情况下，要达到10位左右。
[0097]
五、没有考虑系统不同器件的上电顺序以及半导体光电器件的保护问题，容易造成半导体光电器件偏压过大而烧毁。
[0098]
为此，本技术实施例提供了一种光电组件、包括光电组件的光源池、包括光电组件或光源池中的至少一项的光电交换设备以及光电组件的控制方法，光电组件中的电压变换电路向光电组件中的半导体光电器件提供偏置电压，以调节半导体光电器件输出的出光光功率；由光电组件中的光电探测电路接收半导体光电器件输出的光并探测半导体光电器件输出的出光光功率，向光电组件中的控制器输出探测信号；控制器可以根据该探测信号确定用于调节偏置电压的控制信号，并发送给电压变换电路。其中，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足0.1ω≤rdiff≤50ω，微分电阻值指电压变化量与电压变化量对应的电流变化量的比值。示例性，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足0.1ω≤rdiff≤20ω，再示例性，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足1ω≤rdiff≤15ω，或满足2ω≤rdiff≤10ω，或满足2ω≤rdiff≤8ω，或满足2ω≤rdiff≤6ω。
[0099]
通过电压变换电路取代可调电流源来为半导体光电器件提供偏置电压，不采集负载链路的电流，仅采集光电组件输出的出光光功率作为反馈来控制电压变换电路输出的偏置电压，实现线性控制，控制逻辑简单。另外由于取消了采集负载链路的电流的电流采样电路，负载链路上只有半导体光电器件，没有电流采样电路所产生的压降，电压变换电路输出的功率的转换效率可以高达90％甚至93％，相比于可调电流源提供驱动电流的方案提升了(90-66.5)/66.5＝35％。由于没有运算放大器，所以可以降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。
[0100]
本技术实施例提供的光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法可以应用于10g无源光网络(10g passive optical network，xgpon)、50g无源光网络(50g passive optical network，50gpon)、soa、自动驾驶激光雷达等需要较大驱动电流的应用场景。
[0101]
如图1所示，本技术实施例提供的光电交换设备11包括光电组件111或光源池112中的至少一项、多个光功率分光器113、多个光调制器114、多个波分复用器115、多通道的光
纤阵列116、第一光电交换芯片117和控制器118。
[0102]
需要说明的是，在第一种实施方式中，光电交换设备11可以包括光源池112、光功率分光器113、光调制器114和多通道的光纤阵列116。或者，在第二种实施方式中，光电交换设备11可以包括光电组件111、光功率分光器113、光调制器114和多通道的光纤阵列116。或者，在第三种实施方式中，光电交换设备11可以包括光源池112、光功率分光器113、光调制器114和波分复用器115。或者，可以将这三种实施方式任意组合。
[0103]
光源池112可以包括至少一个光电组件111，每个光电组件111用于输出一个波长的出光(例如激光或荧光)，不同光电组件111输出的出光的波长可以相同或不同。光功率分光器113可以对一个光电组件111输出的一路出光按光功率进行分光，从而输出多路出光给多个光调制器114。第一光电交换芯片117控制每个光调制器114对光功率分光器113输出的一路出光进行调制，以输出一路光信号。每个波分复用器115用于对不同波长的多路光信号进行复用，以通过一条光纤以粗波分复用(coarse wavelength division multiplexing，cwdm)的方式向接收端12传输多路光信号，从而减少光纤数量。这里的复用情况根据激光器的波长组合不同，还可以是中等波分复用(medium wavelength division multiplexing，mwdm)、细波分复用(lane wavelength division multiplexing，lwdm)、密集波分复用(dense wavelength division multiplexing，dwdm)等，也可以是以上不同波分复用的根据实际应用所进行的组合复用。光纤阵列116用于将多个波长光信号通过多光纤接口(multi-fiber push on，mpo)耦合输出，以通过并行单模光纤(parallel single mode fiber，psm)向接收端12传输多路光信号。接收端12的第二光电交换芯片121对通过高速光模块122接收的光信号进行解调。示例性的，如果光调制器114每一路都是100gbps，则psm方案对应的高速光模块122可以是400g dr4光模块，则每路100g下对应的cwdm方案对应的高速光模块122可以是400g fr4光模块。示例性的，如果光调制器114每一路都是50gbps，且每个光纤阵列116连接8路光调制器114硅光链路，lwdm方案对应的高速光模块122可以是400g lr8光模块。此外，如果接收端12也位于另一台与光电交换设备11类似的光电交换设备上，则高速光模块122模块也可以是对应光调制器上的硅光接收端，用于接收和恢复多个光信号。
[0104]
控制器118可以根据光电交换设备11输出的光功率的大小是否满足要求来确定单板控制信号，将单板控制信号输出给光电组件111的控制器以请求调节光电组件111输出的出光光功率，或者，将单板控制信号输出给光源池112的控制器以请求调节光源池112输出的出光光功率，使得光电交换设备11输出的光功率增加、减少或降为零。
[0105]
一般地，光电组件111或光源池112中的供电电源或供电电源接口位于光电交换设备11中，特别地，位于光电交换设备11的单板上。特别地，光源池112或光电组件111上的紧凑的、驱动效率高的并行多路驱动位于光电交换设备11的单板上。
[0106]
在光电交换设备11的硅光合封光通信系统中，光源池112或光电组件111作为可插拔模块，可用于为硅光合封光通信系统提供外置的大功率光源，该硅光合封光通信系统可以实现1.6tbps、3.2tbps、...、25.6tbps、21.2tbps甚至更高容量的光通信。光电组件111、光源池112或光电交换设备11用于向多条硅光链路输出光，并且出光功率高，可达约100mw，驱动效率的提高可以降低整个光电交换设备11的功耗。对于整个硅光合封光通信系统的功耗、散热设计都具有重要意义，对于10w的光源池来说，使用本技术的光电组件可以节约3w
的功耗，可以极大改善产品的热设计、可靠性、使用寿命和外部供电压力，进而提升产品综合竞争力。同时，光源池112或光电组件111的驱动电路结构紧凑则可以提升光电交换设备11的面板面积利用率，有助于设备小型化、提升系统的通信容量，进一步提升产品综合竞争力。
[0107]
下面对本技术实施例提供的光电组件的可能结构进行介绍。
[0108]
如图2和图3所示，该光电组件包括电压变换电路21、半导体光电器件22、光电探测电路23和控制器24。可选的，如图3所示，该光电组件还可以包括反馈网络31，当控制器24不具有模数转换接口和数模转换接口时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源不足时，该光电组件还可以包括模数转换器(analog to digital converter，adc)32和数模转换器(digital to analog converter，dac)33。当控制器24具有模数转换接口(即可以直接输入模拟信号)和数模转换接口(即可以直接输出模拟信号)时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源充足时，adc 32可以是控制器24中的模数转换接口，dac 33可以是控制器24中的数模转换接口。
[0109]
供电电源25可以通过m(m≥1)路供电接口向整个光电组件进行供电，这m路供电的供电电压可以相同或不同。以常见的光电组件为例，供电电源25的供电电压可以为固定电压3.3v。
[0110]
电压变换电路21可以为可调电压源、dc-dc变换电路或者dc-dc变换芯片或者是具有可调电压输出的器件或模组，可以将输入的供电电压通过dc-dc变换转换成w(w≥1)路的偏置电压并输出给半导体光电器件22，以驱动半导体光电器件22，并且电压变换电路21输出的偏置电压分别可以根据控制器24输出的w路控制信号z进行调节，从而调节半导体光电器件22输出的出光光功率。电压变换电路21可能作为半导体光电器件22的唯一偏置调节电路。也就是说，半导体光电器件22的出光光功率仅受电压变换电路21输出的偏置电压控制。为了使得半导体光电器件22能够正常工作，要求电压变换电路21输出的每一路偏置电压大于1.0v，供电电源25的供电电压vcc大于1.3v；为了保证电压变换电路21在进行电压变换时具有高能量转换效率，要求电压变换电路21输出的每一路偏置电压小于0.9*vcc。
[0111]
其中，偏置调节电路是用以调节半导体光电器件的偏置电压或偏置电流的电路，例如可调电压源，或可调电流源等。
[0112]
相对于现有技术中由可调电流源向半导体光电器件22提供驱动电流来说，由电压变换电路21向半导体光电器件22提供偏置电压可以提高转换效率。原因在于，本技术实施例提供的方案可以应用于大功率大驱动电流的应用场景，光电组件、光源池或光电交换设备需要向多条硅光链路输出光，出光功率高，可达约100mw，要求载流子密度高，即需要注入较大驱动电流。而根据通过可调电流源向半导体光电器件提供驱动电流的分析可以看出，驱动电流越大，电流采样电路所产生的额外压降越大，整个光电组件的转换效率越低。而通过电压变换电路(例如dc-dc变换电路)21来为半导体光电器件22提供偏置电压，本质上利用高频开关、电感、电容、变压器等的充放电来实现电压变换，不会产生较大额外压降，转换效率可以达到90％甚至93％。
[0113]
如图4所示，半导体光电器件22可以是光源(例如led、激光器、激光雷达等)，此时偏置电压用于驱动半导体光电器件22发光。或者，如图5所示，半导体光电器件22还可以是soa，此时，半导体光电器件22还耦接光源51，该光源51可以是外接的光源或者可以是该光
电组件中的光源，此时偏置电压用于驱动半导体光电器件22对光源51输出的光进行放大。半导体光电器件22位于p条负载链路上，半导体光电器件22的数目可以为n(n≥1)个。半导体光电器件22的出光包括两部分，第一部分为整个光电组件的出光(例如激光、荧光)，第二部分(通常为背光)输出给光电探测电路23用于对半导体光电器件22的光功率进行探测。为了保证apc环路工作在正常区间，使得半导体光电器件22的电流电压关系曲线具有平缓线性，则要求半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff不能太小也不能太大，示例性的，半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足0.1ω≤rdiff≤50ω。
[0114]
本技术实施例中，目标光功率一般指根据光电组件、光源池或光电交换设备所在系统的光链路的光功率预算范围来确定的，确保该系统能处于误码率小于一定指标的正常工作状态。示例性的，为支撑4条100gpbs硅光调制链路正常工作，光电组件、光源池或光电交换设备的目标光功率范围可以是50mw～150mw；进一步地，光电组件、光源池或光电交换设备的目标光功率范围可以是64mw～120mw；进一步地，光电组件、光源池或光电交换设备的目标光功率范围还可以是64mw～100mw，在保证系统光链路的光功率预算情况下降低系统的功耗。再示例性的，为支撑8条100gpbs硅光调制链路正常工作，光电组件、光源池或光电交换设备的目标光功率范围可以是150mw～300mw；进一步地，光电组件、光源池或光电交换设备的目标光功率范围可以是150mw～250mw。
[0115]
本技术实施例中，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff＝dv/di，其中di为半导体光电器件在输入的电压产生电压变化量dv时，所流经的电流产生的电流变化量，即微分电阻值rdiff为电压变化量dv与电压变化量dv对应的电流变化量di的比值。
[0116]
需要说明的是，本技术实施例中，为了保持输出的激光光功率稳定在某个范围，控制器24会进行apc。apc环路指电压变换电路21、半导体光电器件22、光电探测电路23和控制器24形成的环路，控制器24可以通过光电探测电路23探测半导体光电器件22输出的出光光功率，进而通过控制电压变换电路21向半导体光电器件22输出的偏置电压来调节半导体光电器件22输出的出光光功率，即控制器24可以实现对半导体光电器件22的apc。apc环路工作在正常区间指电压变换电路21输出的偏置电压适中，使得半导体光电器件22能够正常发光，且半导体光电器件22输出的出光光功率位于目标光功率区间。其中，负载链路包括电压变换电路21的电压输出端所耦接的器件，例如包括半导体光电器件22。
[0117]
当半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff过大时，半导体光电器件22需要输入很大的偏置电压的变化量才能导致半导体光电器件22的等效电流产生较小的电流变化量，或者说，当半导体光电器件22输入的偏置电压有一较大变化量时，流经半导体光电器件22的等效电流的变化量很小，相应地载流子浓度变化量很小，不足以有效调节半导体光电器件22输出的出光光功率。例如，假设微分电阻值rdiff＝100ω，需要电压变化量100mv才能导致电流变化量1ma，这通常对应于半导体光电器件22导通阈值前的状态，无法用于apc环路的正常工作。即使此时半导体光电器件22处于导通阈值以上的激射状态，为实现10ma的电流变化量则需要1v的电压变化量，此类半导体光电器件在实际应用过程中会受到电压变换电路21的电压输出能力以及电压转换效率的限制，难以应用。
[0118]
当半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff过小时，半导体光
电器件22输入很小的偏置电压的变化量就会导致半导体光电器件22的电流产生较大的电流变化量，相应地载流子浓度变化量很大，半导体光电器件22输出的出光光功率改变很大，可能进入光功率过大的区间或过小区间，也可能进入半导体光电器件22的滚降工作区间(即输出的出光光功率随注入电流增加而减小)，在apc中难以应用。例如，假设半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值为0.01ω，当输入的电压变化量为1mv时，半导体光电器件22流经的电流的电流变化量为100ma，这对于apc环路的反馈调节是不可接受的。
[0119]
因此本发申请实施例中半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足条件0.1ω≤rdiff≤50ω。以半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值为0.2ω为例，电压变换电路21输出的偏置电压变化1mv时，半导体光电器件22流经电流变化5ma，在apc环路调节过程中，适用于等效调节电流步长较大的情形。以半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值为2ω为例，电压变换电路21输出的偏置电压变化1mv时，半导体光电器件22流经电流变化0.5ma。在apc环路调节过程中，适用于等效调节电流步长较小的情形。以半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值为20ω为例，电压变换电路21输出的偏置电压变化1mv时，半导体光电器件22流经电流变化0.05ma。在apc环路调节过程中，适用于等效调节电流步长较精细的情形。
[0120]
另外，apc环路工作在正常区间时，半导体光电器件22在目标光功率范围下的电阻值≤60ω。当半导体光电器件22的电阻值较低时，表示半导体光电器件22已良好导通，并进入良好激射状态，此时半导体光电器件22的电流电压曲线关系变化较为平缓并且线性特征明显，半导体光电器件22的微分电阻值也适中，此时半导体光电器件22偏置电压的变化可以引起半导体光电器件22对应电流较为线性变化，继而引起半导体光电器件22载流子浓度较为线性变化，可以较为线性地改变半导体光电器件22输出的出光光功率。相反，当半导体光电器件22的电阻值较大时，表示半导体光电器件22的状态离阈值开启状态较近，而阈值开启状态附近的电流电压关系曲线变化较陡且线性特征不明显，此时半导体光电器件22偏置电压的变化可以引起半导体光电器件22对应电流变化较为非线性，继而引起的半导体光电器件22载流子浓度变化也较为非线性，难以较为线性地改变半导体光电器件22输出的出光光功率，半导体光电器件22不适宜工作在该区间。
[0121]
另外，apc环路工作在正常区间时，为了保证apc环路调整时的电压步长和与该电压步长所对应的电流步长均匀变化，继而引起半导体光电器件22载流子浓度较为线性变化，可以较为线性地改变半导体光电器件22输出的出光光功率，可以要求所选用的半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻也较为均匀，即半导体光电器件22在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub与在目标光功率范围内的平均微分电阻值rdiffavg比较接近。其中，平均微分电阻值rdiffavg表示目标光功率范围内的光功率下限和上限所对应偏置电压的变化量dv与对应的电流变化量di之间的比值。
[0122]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.02*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(50*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.02*rdiffavg，0.1ω)表示取0.02*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(50*rdiffavg，50ω)表示取50*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。
[0123]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.1*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(10*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.1*rdiffavg，0.1ω)
表示取0.1*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(10*rdiffavg，50ω)表示取10*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。
[0124]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.2*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(5*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.2*rdiffavg，0.1ω)表示取0.2*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(5*rdiffavg，50ω)表示取5*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。
[0125]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.5*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(2*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.5*rdiffavg，0.1ω)表示取0.5*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(2*rdiffavg，50ω)表示取2*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。
[0126]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.8*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(1.25*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.8*rdiffavg，0.1ω)表示取0.8*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(1.25*rdiffavg，50ω)表示取1.25*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。
[0127]
示例性的，在目标光功率某一子范围内的微分电阻值rdiffsub满足max(0.5*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(4*rdiffavg，50ω)。其中，max(0.5*rdiffavg，0.1ω)表示取0.5*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(4*rdiffavg，50ω)表示取4*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个。再示例性的，在目标光功率下，半导体光电器件22在偏置电压下的微分电阻值为rdiff1，满足0.1ω≤rdiff1≤50ω。同时，在目标光功率范围内，半导体光电器件22的微分电阻值rdiff满足max(0.1*rdiff1，0.1ω)≤rdiff≤min(10*rdiff1，50ω)。其中，max(0.1*rdiff1，0.1ω)表示取0.1*rdiff1和0.1ω两者中数值较大的一个；min(10*rdiff1，50ω)表示取10*rdiff1和50ω两者中数值较小的一个。
[0128]
示例性的，在目标光功率下，半导体光电器件22在偏置电压下的微分电阻值为rdiff1，满足0.1ω≤rdiff1≤50ω。同时，在目标光功率范围内，半导体光电器件22的微分电阻值rdiff满足max(0.2*rdiff1，0.1ω)≤rdiff≤min(5*rdiff1，50ω)。其中，max(0.2*rdiff1，0.1ω)表示取0.2*rdiff1和0.1ω两者中数值较大的一个；min(5*rdiff1，50ω)表示取5*rdiff1和50ω两者中数值较小的一个。
[0129]
示例性的，在目标光功率下，半导体光电器件22在偏置电压下的微分电阻值为rdiff1，满足0.1ω≤rdiff1≤50ω。同时，在目标光功率范围内，半导体光电器件22的微分电阻值rdiff满足max(0.5*rdiff1，0.1ω)≤rdiff≤min(2*rdiff1，50ω)。其中，max(0.5*rdiff1，0.1ω)表示取0.5*rdiff1和0.1ω两者中数值较大的一个；min(2*rdiff1，50ω)表示取2*rdiff1和50ω两者中数值较小的一个。
[0130]
示例性的，在目标光功率下，半导体光电器件22在偏置电压下的微分电阻值为rdiff1，满足0.1ω≤rdiff1≤50ω。同时，在目标光功率范围内，半导体光电器件22的微分电阻值rdiff满足max(0.8*rdiff1，0.1ω)≤rdiff≤min(1.25*rdiff1，50ω)。其中，max(0.8*rdiff1，0.1ω)表示取0.8*rdiff1和0.1ω两者中数值较大的一个；min(1.25*rdiff1，50ω)表示取1.25*rdiff1和50ω两者中数值较小的一个。
[0131]
示例性的，在目标光功率下，半导体光电器件22在偏置电压下的微分电阻值为rdiff1，满足0.1ω≤rdiff1≤50ω。同时，在目标光功率范围内，半导体光电器件22的微分
电阻值rdiff满足max(0.5*rdiff1，0.1ω)≤rdiff≤min(4*rdiff1，50ω)。其中，max(0.5*rdiff1，0.1ω)表示取0.5*rdiff1和0.1ω两者中数值较大的一个；min(4*rdiff1，50ω)表示取4*rdiff1和50ω两者中数值较小的一个。
[0132]
本技术实施例中，负载链路的数目p、半导体光电器件22的数目n以及电压变换电路21输出的偏置电压路数w的关系，可以根据不同的负载链路串并关系、同一负载链路中不同半导体光电器件22的串并关系进行相应调整。通常p＝n＝w，即电压变换电路21输出的每路偏置电压驱动一条负载链路，每条负载链路上有一个半导体光电器件22。特别地，如果半导体光电器件22的器件性能一致性较好，也可以在电压变换电路21的一个电压输出端口上并联驱动多条负载链路，每条链路上有不少于一个半导体光电器件22。例如，电压变换电路21的一个电压输出端口驱动并联的两条负载链路，每条负载链路上包括一个半导体光电器件22，则此时w＝p/2，p＝n；再例如，电压变换电路21的一个电压输出端口驱动并联的两条负载链路，每条链路上串联两个半导体光电器件，则此时w＝p/2，p＝n/2。
[0133]
光电探测电路23用于接收半导体光电器件22输出的光，探测半导体光电器件22输出的出光光功率，并向控制器24输出探测信号，该探测信号可以指示半导体光电器件22输出的出光光功率。光电探测电路23通常通过n条探测链路中的探测半导体光电器件22输出的背光光功率来探测半导体光电器件22输出的出光光功率。如图6所示，光电探测电路23包括串联的光电探测器2301和采样电阻2302，受背光照射时处于反向偏置的光电探测器2301会产生光电流，光电流流经采样电阻2302时会产生与光电流成比例的探测信号(本技术中以背光采样电压y为例，但并不意在限定于此)，而光电流的大小与背光的光功率是成比例的，所以背光采样电压y即与输出的出光光功率成比例。光电探测电路23输出的背光采样电压y为模拟信号。
[0134]
adc 32用于将光电探测电路23产生的背光采样电压y从模拟信号转换为数字信号。adc 32可以包括单个adc器件或多个adc器件，每个adc器件的规格可以相同也可以不同。
[0135]
对于adc 32包括单个adc器件的情况，adc器件所支持的输入模拟通道数q≥n，所支持的输出数字通道数r≥s，其中s(s≥1)为控制器24的与adc 32耦接的数字通道数。特别地，单个adc器件所支持的输入模拟通道数q＝n，所支持的输出数字通道数r＝s＝1。
[0136]
对于adc 32包括j(j≥2)个adc器件的情况，第i个(2≤i≤j)adc器件所支持的输入模拟通道数为qi，所支持的输出数字通道数为ri，则需满足q1+...+qi+...+qj≥n，r1+...+ri+...+rj≥s。特别地，上述j个adc器件中每个adc器件所支持的输入模拟通道数满足q1+...+qi+...+qj＝n，所支持的输出数字通道数满足ri＝1(2≤i≤j)。
[0137]
控制器24用于结合控制处理算法为整个驱动系统提供信号处理与控制，以执行该光电组件的控制方法。具体的，控制器24可以根据光电探测电路23输出的探测信号(例如背光采样电压y)确定控制信号z，并将控制信号z输出给电压变换电路21的反馈端，以调节电压变换电路21输出的偏置电压，即实现apc。控制器24还可以用于自动增益控制(automatic gain control，agc)、光脉冲输出控制等。例如控制器24可以根据公式z＝b*y+c计算控制信号z或通过查表得到控制信号z，其中b为背光采样电压y对应的调整规则，c为拟合常数，b、c的取值可以从控制器24中预先标定或拟合的表中查得到，也可以是实时计算得到。进一步地，可以根据实际准确输入对控制器24中预先标定或拟合的表中a、b、c进行修正。也就是
说，控制信号z与探测信号(背光采样电压y)之间是线性关系，简化控制器24的算法设计，利于对偏置电压进行控制。
[0138]
进一步地，控制器24还可以获取负载链路信息(后面会描述如何获取负载链路信息)，其中，负载链路信息包括偏置电压的值。负载链路信息可以是数字信号或模拟信号。控制器24可以根据负载链路信息x以及探测信号(例如背光采样电压y)确定控制信号z，并将控制信号z输出给电压变换电路21的反馈端，以调节电压变换电路21输出的偏置电压。
[0139]
如果该负载链路信息指示了偏置电压的实际值，则可以消除反馈网络31中的器件参数偏差和波动所带来的偏置电压的理论值与实际值的偏差，为控制器24得到控制信号z提供更准确的输入。例如控制器24可以根据公式z＝a*x+b*y+c计算控制信号z或通过查表得到控制信号z，其中a为负载链路信息x对应的调整规则，b为背光采样电压y对应的调整规则，c为拟合常数，a、b、c的取值可以从控制器24中预先标定或拟合的表中查得到，也可以是实时计算得到。进一步地，可以根据实际准确输入对控制器24中预先标定或拟合的表中a、b、c进行修正。
[0140]
控制器24处理的数字信号的位宽至少为6位，最小权重位所对应的电压变化量才能满足对电压变换电路21输出的偏置电压精细调节的需求，以实现对电压变换电路21输出的偏置电压的精确控制。如果控制器24处理的数字信号的位数只有4位，以控制器24内部参考电压2.5v对应4位二进制数的最大值为例，则控制器24输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^4≈156mv，这种电压调节精度是不可接受的。如果控制器24处理的数字信号的位宽为6位，以控制器24内部参考电压2.5v对应6位二进制数的最大值为例，则控制器24输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^6≈39mv。即使电压变换电路21输出的偏置电压精度与控制信号z最小权重位对应电压变化量39mv相同，如果半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff＝10ω，电压变换电路21输出的偏置电压变化39mv时，半导体光电器件22流经电流变化3.9ma，这在apc环路控制中可以视为等效调节电流步长较大的情形，但也是可以接受的。如果控制器24处理的数字信号的位宽为8位，以控制器24内部参考电压2.5v对应8位二进制数的最大值为例，则控制器24输出的控制信号z的最小权重位对应电压变化量为2.5v/2^8＝9.8mv。即使电压变换电路21输出的偏置电压精度与控制信号z最小权重位对应电压变化量9.8mv相同，如果半导体光电器件22在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff＝10ω，电压变换电路21输出的偏置电压变化9.8mv时，半导体光电器件22流经电流变化0.98ma，这在apc环路控制中可以视为等效调节电流步长较小的情形，是可以接受的。再结合反馈网络31进一步提高控制信号z的精度，可以进一步提高电压变换电路21输出的偏置电压的精度，即等效地提高dac 33或控制器24中的模数转换接口的分辨率。
[0141]
控制器24的与adc 32耦接的数字通道数为s(s≥1)，控制器24的与dac 33耦接的模拟通道数为t(t≥1)。控制器24可以为微控制单元(micro-control unit，mcu)或现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array，fpga)等。
[0142]
dac 33用于将控制器24产生的控制信号z从数字信号转换为模拟信号。dac 33可以包括单个dac器件或多个dac器件，每个dac器件的规格可以相同也可以不同。
[0143]
对于dac 33包括单个dac器件的情况，dac器件所支持的输入数字通道数u≥t，所支持的输出模拟通道数v≥w。其中，其中t(t≥1)为控制器24的与dac 33耦接的数字通道
数。特别地，单个dac器件所支持的输入数字通道数u＝t＝1，所支持的输出模拟通道数v＝w。
[0144]
对于dac 33包括l(l≥2)个dac器件的情况，第i个(2≤i≤l)dac器件所支持的输入数字通道数为ui,所支持的输出模拟通道数为vi，则需满足u1+...+ui+...+ul≥t，v1+...+vi+...+vl≥w。特别地，上述l个dac器件中每个dac器件所支持的输入数字通道数满足ui＝1(2≤i≤l)，所支持的输出模拟通道数满足v1+...+vi+...+vl＝w。
[0145]
需要说明的是，为了与控制器24处理数字信号的位宽至少为6位相匹配，dac 33和adc32的位宽可以与控制器24处理数字信号的位宽保持一致，以保证调节精度，dac 33和adc32的位宽也至少为6位。
[0146]
反馈网络31用于对控制信号z的电压范围进行放大或缩小得到反馈控制信号f，并输出给电压变换电路21，以适应电压变换电路21输入的信号范围的要求，提高控制信号z的精度。则反馈控制信号f可以表示为f＝e*z+g，其中，e为反馈网络31对控制信号z对应的调整规则，g为拟合常数。另外，当电压变换电路21为dc-dc变换电路时，dc-dc变换电路通常包括运算放大器，反馈网络31耦接运算放大器的输出端以及反馈端，从而形成运算放大器的反馈通路。反馈网络31可以为电压变换电路21提供w路输出电压对应的w路反馈控制信号f。
[0147]
特别地，当电压变换电路21具有调变压频率输入或控制端时，控制器24还可以根据电路状态和电压变换电路21特性，向电压变换电路21提供另外一个反馈控制信号f2，用于改变电压变换电路21的调变压频率，可以提升电压变换电路21的电压转换效率。
[0148]
反馈网络31可以为包括电阻的分压网络。示例性的，如图6所示，反馈网络包括电阻ra、电阻rb和电阻rc，电阻ra的第二端接地，电阻ra的第一端、电阻rb的第二端以及电阻rc的第一端耦接至电压变换电路21的反馈端，电阻rb的第一端耦接至电压变换电路21的偏置电压输出端，电阻rc的第二端耦接至控制器24的输出端。
[0149]
假设电压变换电路21输出的偏置电压vout与电压变换电路21的反馈端输入的反馈电压vfb(即反馈控制信号f的电压)之间具有函数关系vout＝f(vfb)，其中，f()表示函数，该函数关系与电压变换电路21设计相关。如果该函数关系为线性关系，则可以进一步表示为vout＝a*vfb+c，其中a和c为与电压变换电路21设计相关的常数系数。当电压变换电路21为dc-dc变换电路时，dc-dc变换电路中运算放大器的一个输入端输入dc-dc变换电路内部的参考电压vref(通常为固定值)，运算放大器的另一个输入端输入电压vfb，则在rc断开的情况下，电压vout、电压vfb以及参考电压vref具有以下关系：
[0150]
vfb＝vref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式1
[0151]
vout＝vfb*(ra+rb)/rb
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式2
[0152]
具体地，结合反馈网络31的电阻分压网络可以得到：
[0153]
vout＝(vref/ra-(vadj-vref)/rc)*rb+vref
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式3
[0154]
其中，vadj为dac 33输出的控制信号z的电压。
[0155]
从公式3可以看出，对于给定的电阻ra、电阻rb和电阻rc，则dc-dc变换电路输出电压vout可根据控制信号z的电压vadj进行调节，即vout＝f(vadj)，并且控制信号z与反馈控制信号f呈现线性关系。所以通过设置不同的电阻ra、电阻rb、电阻rc、电压vadj和参考电压vref，即可以得到不同电压vout。
[0156]
上述基于电阻分压网络的反馈网络，实现了反馈控制信号f对控制信号z线性放大
或缩小，从而适应电压变换电路21输入的信号范围的要求，提高控制信号的精度。并且该反馈网络设计简单，结构紧凑，便于整个光电组件的小型化。
[0157]
需要说明的是，本技术只是给出了一种基于电阻分压网络的反馈网络，还可以结合数字电路、模拟电路等其它器件设计出不同的函数关系vout＝f(vadj)。另外，还可以进一步结合控制器24根据背光采样电压y确定控制信号z的函数关系z＝g(y)，来得到vout＝f(vadj)＝f(g(y))。
[0158]
示例性的，以控制器24根据光电探测电路23输出的探测信号(例如背光采样电压y)确定控制信号z为例，说明控制器24如何对公式z＝b*y+c的各个参数进行标定：
[0159]
步骤一、控制器24输出控制信号z，如果有反馈网络31，则由反馈网络31转换为反馈控制信号f后输出给电压变换电路21，以调节电压变换电路21输出的偏置电压；如果没有反馈网络31，则将控制信号z输出给电压变换电路21，以调节电压变换电路21输出的偏置电压。电压变换电路21输出的偏置电压相应地产生驱动电流(也可以称为偏置电流)，半导体光电器件22在驱动电流作用下输出的出光(功率占主要部分)和背光(功率占一小部分)，通过外部的光功率探测器测得输出的出光光功率为p，光电探测电路23输出背光采样电压y。背光采样电压y、控制信号z、光功率p作为参数组合(y,z,p)被存储在控制器24中。
[0160]
在目标光功率范围下，半导体光电器件22输出的背光光功率和出光光功率p的比例基本稳定，而背光光功率与背光采样电压y成比例，因此出光光功率p与背光采样电压y成比例，所以参数组合(y,z,p)可以表示为(y,z,p(y))。
[0161]
步骤二、控制器24改变输出的控制信号z，按照步骤一得到更多参数组合(yi,zi,pi(yi))并存储在控制器24中，i为正整数。或者，控制器24可以根据已有的多个参数组合拟合出新的参数组合。在获得多个组合参数之后，控制器24可以按照一定的算法和规则建立公式z＝b*y+c中b、c、y、z的映射关系。
[0162]
步骤三、控制器24根据目标光功率pg来设置默认参数组合(yo,zo,po(y))，用于初始化时根据该默认参数组合输出控制信号z，其中，po≥pg。
[0163]
在实际系统工作过程中，为了使输出的出光光功率保持在预设范围，控制器24会进行apc。控制器24会实时获取背光采样电压y，结合标定的公式z＝b*y+c得到控制信号z。正常情况下，控制器24获取的背光采样电压y都比较稳定，因此控制信号z也比较稳定。
[0164]
当半导体光电器件22因器件老化或环境温度升高而导致出光光功率下降时，背光采样电压yo减小至y’，此时控制器24需要根据标定过程中建立z＝b*y+c来调整控制信号z，使得电压变换电路21输出的偏置电压升高，以提供更大的驱动电流，增加载流子浓度，从而增大输出的出光光功率，进而增大背光采样电压至yt。控制器24比较yt与yo，如果yt《yo，则继续调整控制信号z，使得电压变换电路21输出的偏置电压升高，以提供更大的驱动电流，背光采样电压yt增加，直到|yt-yo|小于设定误差；如果yt》yo，则继续调整控制信号z，使得电压变换电路21输出的偏置电压降低，以提供更小的驱动电流，背光采样电压yt减小，直到|yt-yo|小于设定误差。其中，控制信号z的调整方向和步长可以结合背光采样电压yt的变化趋势以及公式z＝b*y+c来进行动态调整。最终，整个系统会工作在一个新的参数组合(yo,zt,po(yo))下。
[0165]
当半导体光电器件22因环境温度降低而导致输出的出光光功率上升时，背光采样电压yo增加至y’，此时控制器24需要根据标定过程中建立的公式z＝b*y+c来调整控制信号
z，使得电压变换电路21输出的偏置电压降低，以提供更小的驱动电流，减小载流子浓度，进而减小背光采样电压至yt。控制器24比较yt与yo，如果yt》yo，则继续调整控制信号z，使得电压变换电路21输出的偏置电压降低，以提供更小的驱动电流，背光采样电压yt减小，直至|yt-yo|小于设定误差；如果yt《yo，则继续调整控制信号z，使得电压变换电路21输出的偏置电压升高，以提供更大的驱动电流，背光采样电压yt增加，直到|yt-yo|小于设定误差。其中，控制信号z的调整方向和步长可以结合背光采样电压yt的变化趋势以及公式z＝b*y+c来进行动态调整。最终，整个系统会工作在一个新的参数组合(yo,zt,po(yo))下。
[0166]
本技术实施例提供的上述光电组件、光源池和光电组件的控制方法，提高光电组件的效率。电压变换电路向半导体光电器件提供偏置电压，以调节半导体光电器件输出的出光光功率；由光电探测电路接收半导体光电器件输出的光并探测半导体光电器件输出的出光光功率，向控制器输出探测信号；控制器可以根据该探测信号确定用于调节偏置电压的控制信号，并发送给电压变换电路。在电压变换电路和半导体光电器件之间不用耦接其他检测电路，不会额外消耗电压变换电路输出的功率，电压变换电路输出的功率大部分转化为半导体光电器件输出的出光光功率，所以可以提高光电组件的效率。
[0167]
供电电源25、电压变换电路21和半导体光电器件22之间的耦接方式可以有多种。下面结合图7对供电电源25、电压变换电路21和半导体光电器件22之间的耦接方式进行说明，为了方便说明，其它功能模块的组成、功能与耦接方式可以参照其他附图中的描述。
[0168]
如图7中a所示，供电电源25输出两个电压vcc1和vcc2，分别输出给第一电压变换电路211和第二电压变换电路212，vcc1和vcc2可以相等也可以不等。第一电压变换电路211输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路1中的半导体光电器件输出的出光光功率；第二电压变换电路212输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路2中的半导体光电器件输出的出光光功率。
[0169]
如图7中b所示，供电电源25输出一个电压vcc1，输出给第一电压变换电路211和第二电压变换电路212。第一电压变换电路211输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路1中的半导体光电器件输出的出光光功率；第二电压变换电路212输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路2中的半导体光电器件输出的出光光功率。
[0170]
如图7中c所示，供电电源25输出两个电压vcc1和vcc2，分别输出给第一电压变换电路和第二电压变换电路212，vcc1和vcc2可以相等也可以不等。负载链路1和负载链路2以并联的方式耦接至第一电压变换电路211的电压输出端，第一电压变换电路211输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路1中的半导体光电器件和负载链路2中的导体光电器件输出的出光光功率；负载链路3和负载链路4以并联的方式耦接至第一电压变换电路211的电压输出端，第二电压变换电路212输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路3中的半导体光电器件和负载链路4中的半导体光电器件输出的出光光功率。
[0171]
如图7中d所示，供电电源25输出一个电压vcc1，输出给第一电压变换电路211和第二电压变换电路212。负载链路1和负载链路2以并联的方式耦接至第一电压变换电路211的电压输出端，第一电压变换电路211输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路1中的半导体光电器件和负载链路2中的导体光电器件输出的出光光功率；
负载链路3和负载链路4以并联的方式耦接至第一电压变换电路211的电压输出端，第二电压变换电路212输出的偏置电压受控制器输出的控制信号z的控制，从而调节负载链路3中的半导体光电器件和负载链路2中的半导体光电器件输出的出光光功率。
[0172]
如图7中e所示，多个半导体光电器件(例如第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222)可以串联在一个负载链路中，或者，如图7中f所示，多个半导体光电器件(例如第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222)可以并联在一个负载链路中，即图7中e和f可以与图7中a-d任意组合。需要说明的是，此时每个半导体光电器件都配对一个独立的光电探测电路。
[0173]
对于图7中e和f来说，第一半导体光电器件221配对一个第一光电探测电路，用于探测第一半导体光电器件221输出的出光光功率，并向控制器24输出第一控制信号。第二半导体光电器件222配对一个第二光电探测电路，用于探测第二半导体光电器件222输出的出光光功率，并向控制器24输出第二控制信号。控制器24可以根据第一探测信号和第二探测信号来确定控制信号，并发送给电压变换电路21，由于第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222通过一条负载链路耦接至电压变换电路21，所以该控制信号可以调节向第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222提供的偏置电压。
[0174]
不论第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222串联还是并联，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第一探测信号小于第一门限(即半导体光电器件输出的出光光功率过低)，则控制器24根据第一探测信号确定控制信号，该控制信号可以指示电压变换电路21增大偏置电压，以增加第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222输出的出光光功率。也就是说，如果要增加光电组件输出的出光光功率，则以两个半导体光电器件中输出的出光光功率较小的一者所对应的探测信号为依据来确定控制信号。
[0175]
不论第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222串联还是并联，如果第一探测信号小于第二探测信号，并且第二探测信号大于第二门限(即半导体光电器件输出的出光光功率过高)，则控制器24根据第二探测信号确定控制信号，该控制信号可以指示电压变换电路21减小偏置电压，以降低第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222输出的出光光功率。也就是说，如果要降低光电组件输出的出光光功率，则以两个半导体光电器件中输出的出光光功率较大的一者所对应的探测信号为依据来确定控制信号。
[0176]
供电电源25、电压变换电路21和半导体光电器件22之间的各种耦接方式，为光电组件的设计提供更多的灵活性，可以进一步减少器件的数量，降低成本，同时提高集成度。
[0177]
需要说明的是，本领域技术人员根据图7可以进行各种组合，均可视为本技术实施例，落入本技术的保护范围。另外，图7中各种组合方式要求同一电压变换电路上各负载链路的一致性较好，以及，同一负载链路中各个半导体光电器件的一致性较好，否则容易出现两个半导体光电器件的调节趋势不一致或功率振荡。同时，如果第一门限和第二门限同时存在，则也要求两者不能过于接近，否则也容易出现两个半导体光电器件的调节趋势不一致或功率振荡。
[0178]
adc 32、dac 33和控制器24之间的耦接方式可以有多种。下面结合图8对adc 32与控制器24之间的耦接方式进行说明，结合图9对控制器24与dac 33之间的耦接方式进行说明，为了方便说明，其它功能模块的组成、功能与耦接方式可以参照其他附图中的描述。
[0179]
如图8中a所示，adc 32包括四个模拟输入端口(in1-in4)和一个数字输出端口
(out1)，控制器24包括一个数字输入端口(in5)，控制器24的数字输入端口in5与adc 32的数字输出端口out1相耦接。adc 32的四个模拟输入端口(in1-in4)分别接收来自光电探测电路的4个模拟信号(背光采样电压1-背光采样电压4)，adc 32分别对这四个模拟信号进行模数转换得到四个数字信号，并按照一定的顺序将这四个数字信号以串行方式通过adc 32的数字输出端口out1输出给控制器24。控制器24接收这四个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到四个背光采样电压的取值。控制器24根据这四个背光采样电压可以各得到一个控制信号，并将这四个控制信号分别发送给对应的电压变换电路以调节输出的偏置电压。
[0180]
如图8中b所示，第一adc 321包括两个模拟输入端口(in1-in2)和一个数字输出端口(out1)，第二adc 322包括两个模拟输入端口(in3-in4)和一个数字输出端口(out2)，控制器24包括两个数字输入端口(in5-in6)，控制器24的数字输入端口in5与第一adc 321的数字输出端口out1相耦接，控制器24的数字输入端口in6与第二adc 322的数字输出端口out2相耦接。第一adc 321的两个模拟输入端口(in1-in2)分别接收来自光电探测电路的两个模拟信号(背光采样电压1-背光采样电压2)，第一adc 321分别对这两个模拟信号进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过第一adc 321的数字输出端口out1输出给控制器24，控制器24接收这两个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到两个背光采样电压的取值。第二adc 322的两个模拟输入端口(in3-in4)分别接收来自光电探测电路的两个模拟信号(背光采样电压3-背光采样电压4)，第二adc 322分别对这两个模拟信号进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过第二adc 322的数字输出端口out2输出给控制器24。控制器24接收这两个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到两个背光采样电压的取值。控制器24根据这四个背光采样电压可以各得到一个控制信号，并将这四个控制信号分别发送给对应的电压变换电路以调节输出的偏置电压。
[0181]
如图8中c所示，adc 32包括四个模拟输入端口(in1-in4)和一个数字输出端口(out1)，控制器24包括两个数字输入端口(in5-in6)，控制器24的数字输入端口in5与adc 32的数字输出端口out1相耦接，控制器24的数字输入端口in6与adc 32的数字输出端口out2相耦接。adc 32的两个模拟输入端口(in1-in2)分别接收来自光电探测电路的两个模拟信号(背光采样电压1-背光采样电压2)，adc 32分别对这两个模拟信号进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过adc 32的数字输出端口out1输出给控制器24，控制器24接收这两个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到两个背光采样电压的取值。adc 32的两个模拟输入端口(in3-in4)分别接收来自光电探测电路的两个模拟信号(背光采样电压3-背光采样电压4)，adc 32分别对这两个模拟信号进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过adc 32的数字输出端口out2输出给控制器24。控制器24接收这两个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到两个背光采样电压的取值。控制器24根据这四个背光采样电压可以各得到一个控制信号，并将这四个控制信号分别发送给对应的电压变换电路以调节输出的偏置电压。更具一般性地，adc 32的输出端口out1和输出端口out2输出的总数字信号数量之和为4，但两者分别输出的数字信号数量以及与背光采样电压1～背光采样电压4的对应关系不作限定。
[0182]
如图8中d所示，第一adc 321包括四个模拟输入端口(in1-in4)和一个数字输出端口(out1)，第二adc 322包括两个模拟输入端口(in5-in6)和一个数字输出端口(out2)，控制器24包括两个数字输入端口(in7-in8)，控制器24的数字输入端口in7与第一adc 321的数字输出端口out1相耦接，控制器24的数字输入端口in8与第二adc 322的数字输出端口out2相耦接。第一adc 321的四个模拟输入端口(in1-in4)分别接收来自光电探测电路的四个模拟信号(背光采样电压1-背光采样电压4)，第一adc 321分别对这四个模拟信号进行模数转换得到四个数字信号，并按照一定的顺序将这四个数字信号以串行方式通过第一adc 321的数字输出端口out1输出给控制器24，控制器24接收这四个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到四个背光采样电压的取值。第二adc 322的两个模拟输入端口(in5-in6)分别接收来自光电探测电路的两个模拟信号(背光采样电压5-背光采样电压6)，第二adc 322分别对这两个模拟信号进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过第二adc 322的数字输出端口out2输出给控制器24。控制器24接收这两个数字信号后按照一定顺序解析，可以分别得到两个背光采样电压的取值。
[0183]
如图9中a所示，dac 33包括四个模拟输出端口(out1-out4)和一个数字输入端口(in1)，控制器24包括一个数字输出端口(out5)，控制器24的数字输出端口out5与dac 33的数字输入端口in1相耦接。控制器24按照一定顺序将四个控制信号(控制信号1-控制信号4)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out5输出给dac 33，dac 33接收这四个数字信号后按照一定顺序解析可以得到四个控制信号，分别对这四个控制信号进行模数转换得到四个模拟信号，分别通过dac 33的四个模拟输出端口(out1-out4)将这四个模拟信号输出。
[0184]
如图9中b所示，第一dac 331包括两个模拟输出端口(out1-out2)和一个数字输入端口(in1)，第二dac 332包括两个模拟输出端口(out3-out4)和一个数字输入端口(in2)，控制器24包括两个数字输出端口(out5-out6)，控制器24的数字输出端口out5与第一dac331的数字输入端口in1相耦接，控制器24的数字输出端口out6与第二dac 332的数字输入端口in2相耦接。控制器24按照一定顺序将两个控制信号(控制信号1-控制信号2)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out5输出给第一dac 331，第一dac 331接收这两个数字信号后按照一定顺序解析可以得到两个控制信号，分别对这两个控制信号进行模数转换得到两个模拟信号，分别通过第一dac 33的两个模拟输出端口(out1-out2)将这两个模拟信号输出。控制器24按照一定顺序将两个控制信号(控制信号3-控制信号4)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out6输出给第二dac 332，第二dac 332接收这两个数字信号后按照一定顺序解析可以得到两个控制信号，分别对这两个控制信号进行模数转换得到两个模拟信号，分别通过第二dac 332的两个模拟输出端口(out3-out4)将这两个模拟信号输出。
[0185]
如图9中c所示，dac 33包括四个模拟输出端口(out1-out4)和两个数字输入端口(in1-in2)，控制器24包括两个数字输出端口(out5-out6)，控制器24的数字输出端口out5与dac 33的数字输入端口in1相耦接，控制器24的数字输出端口out6与dac 33的数字输入端口in2相耦接。控制器24按照一定顺序将两个控制信号(控制信号1-控制信号2)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out5输出给dac 33，dac 33接收这两个数字信号后按照一定顺序解析可以得到两个控制信号，分别对这两个控制信号进行模数转换得到两个模拟信号，分别通过dac 33的两个模拟输出端口(out1-out2)将这两个模拟信号输出。控制器24按照一定顺序将两个控制信号(控制信号3-控制信号4)以串行方式通过控制器24的数字输出
端口out6输出给dac 33，dac 33接收这两个数字信号后按照一定顺序解析可以得到两个控制信号，分别对这两个控制信号进行模数转换得到两个模拟信号，分别通过dac 33的两个模拟输出端口(out3-out4)将这两个模拟信号输出。更具一般性地，dac 33的输入端口in1和输入端口in2输入的总数字信号数量之和为4，但两者分别输入的数字信号数量以及与控制信号1～控制信号4的对应关系不作限定。
[0186]
如图9中d所示，第一dac 331包括四个模拟输出端口(out1-out4)和一个数字输入端口(in1)，第二dac 332包括两个模拟输出端口(out5-out6)和一个数字输入端口(in2)，控制器24包括两个数字输出端口(out7-out8)，控制器24的数字输出端口out7与第一dac331的数字输入端口in1相耦接，控制器24的数字输出端口out8与第二dac 332的数字输入端口in2相耦接。控制器24按照一定顺序将四个控制信号(控制信号1-控制信号4)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out7输出给第一dac 331，第一dac 331接收这四个数字信号后按照一定顺序解析可以得到四个控制信号，分别对这四个控制信号进行模数转换得到四个模拟信号，分别通过第一dac 331的四个模拟输出端口(out1-out4)将这四个模拟信号输出。控制器24按照一定顺序将两个控制信号(控制信号5-控制信号6)以串行方式通过控制器24的数字输出端口out8输出给第二dac 332，第二dac 332接收这两个数字信号后按照一定顺序解析可以得到两个控制信号，分别对这两个控制信号进行模数转换得到两个模拟信号，分别通过第二dac 332的两个模拟输出端口(out5-out6)将这两个模拟信号输出。
[0187]
通过图8和图9所示的耦接方式，提高了光电组件设计灵活性，可以进一步减少模数转换端口和数模转换端口的资源需求，减少adc和dac的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。例如，adc实现两路模拟信号转一路数字信号，可以节省50％的adc数量，当adc可以将更多路模拟信号转一路数字信号时，可以节省更多adc数量。dac实现两路数字信号转一路模拟信号，可以节省50％的dac数量，当dac可以将更多路数字信号转一路模拟信号时，可以节省更多dac数量。
[0188]
下面结合图10对adc 32、dac 33和控制器24之间的一种具体耦接方式进行说明。
[0189]
如图10所示，供电电源25向整个光电组件提供供电电压vcc1和vcc2。第一电压变换电路211将电压vcc1转换为偏置电压1提供给第一半导体光电器件221，第一电压变换电路211输出的偏置电压1可以根据控制器24输出的控制信号z1进行调节；第二电压变换电路212将电压vcc2转换为偏置电压2提供给第二半导体光电器件222，第二电压变换电路212输出的偏置电压2可以根据控制器24输出的控制信号z2进行调节。第一电压变换电路211和第二电压变换电路212中的至少一个可以为dc-dc变换电路。示例性的，0.9*vcc1》偏置电压1》1.0v，且vcc1》1.3v。0.9*vcc2》偏置电压2》1.0v，且vcc2》1.3v。
[0190]
需要说明的是，本技术实施例以两个电压变换电路分别向两个半导体光电器件提供偏置电压为例，但并不意在限定于此，例如可以更多个电压变换电路分别向更多个半导体光电器件提供偏置电压。
[0191]
第一半导体光电器件221的出光包括两部分，第一部分为出光1，第二部分(背光1)输出给第一光电探测电路231用于对第一半导体光电器件221的光功率进行探测。第二半导体光电器件222的出光包括两部分，第一部分为出光2，第二部分(背光2)输出给第二光电探测电路232用于对第二半导体光电器件222的光功率进行探测。第一半导体光电器件221和第二半导体光电器件222均满足在目标光功率范围下的电阻值≤60ω，在目标光功率范围
下微分电阻值rdiff均满足0.1ω≤rdiff≤50ω。
[0192]
第一光电探测电路231用于探测第一半导体光电器件221输出的出光光功率，第二光电探测电路232用于探测第二半导体光电器件222输出的出光光功率。
[0193]
adc 32包括两个模拟输入端口，分别接收来自第一光电探测电路231的背光采样电压y1(模拟信号)和来自第二光电探测电路232的背光采样电压y2(模拟信号)。adc 32将背光采样电压y1(模拟信号)转换为背光采样电压y1(数字信号)，将背光采样电压y2(模拟信号)转换为背光采样电压y2(数字信号)，并按照一定的顺序以串行的方式将这两个数字信号通过数字输出端口输出给控制器24。通过adc两路转一路可以节省50％的adc资源。
[0194]
控制器24按照adc 32输出背光采样电压(数字)的规则和一定的顺序来解析出对应的背光采样电压y1(数字信号)和背光采样电压y2(数字信号)，控制器24根据背光采样电压y1(数字信号)生成控制信号z1(数字信号)，背光采样电压y2(数字信号)生成控制信号z2(数字信号)，并按照一定的顺序以串行的方式将这两个控制信号通过数字输出端口输出给dac 33。
[0195]
dac 33按照控制器24输出控制信号的对应的规则和一定的顺序来解析出控制信号z1(数字信号)和控制信号z2(数字信号)，dac 33对控制信号z1(数字信号)进行数模转换得到控制信号z1(模拟信号)，通过一个模拟输出端口输出给第一反馈网络311；dac 33对控制信号z2(数字信号)进行数模转换得到控制信号z2(模拟信号)，通过一个模拟输出端口输出给第二反馈网络312。通过dac一路转两路可以节省50％的dac资源。
[0196]
第一反馈网络311用于对控制信号z1的电压范围进行放大或缩小得到反馈控制信号f1，并输出给第一电压变换电路211的反馈端，以适应第一电压变换电路211输入的信号范围的要求，等效提高控制信号z1的精度。第二反馈网络312用于对控制信号z2的电压范围进行放大或缩小得到反馈控制信号f2，并输出给第二电压变换电路212的反馈端，以适应第二电压变换电路212输入的信号范围的要求，等效提高控制信号z2的精度。第一电压变换电路211输出的偏置电压1可以根据反馈控制信号f1进行调节，第二电压变换电路212输出的偏置电压2可以根据反馈控制信号f2进行调节。
[0197]
下面对控制器24如何获取负载链路信息x进行描述。
[0198]
在一种可能的实施方式中，如图11所示，在图2的基础上，当控制器24具有模数转换接口(即可以直接输入模拟信号)和数模转换接口(即可以直接输出模拟信号)时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源充足时，控制器24可以直接从电压变换电路21的偏置电压输出端获取负载链路信息x。
[0199]
在另一种可能的实施方式中，如图12所示，在图3的基础上，当控制器24不具有模数转换接口和数模转换接口时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源不足时，该光电组件还可以包括第二adc 34，第二adc 34的模拟输入端口耦接至电压变换电路21的偏置电压输出端，第二adc 34的数字输出端口耦接至控制器24的输入端。控制器24可以通过第二adc 34从电压变换电路21的偏置电压输出端获取负载链路信息x。当控制器24具有模数转换接口(即可以直接输入模拟信号)时，或者，控制器24的模数转换接口充足时，第二adc 34可以是控制器24中的模数转换接口。
[0200]
另外，第二adc 34可以与adc 32是一个两路模拟输入一路数字输出的adc，该adc的两个模拟输入端口可以分别耦接至电压变换电路21的偏置电压输出端以及光电探测电
路23的输出端，该adc可以按照一定顺序将负载链路信息x和背光采样电压y以串行方式输出给控制器24，控制器24按照一定顺序解析即可以得到负载链路信息x和背光采样电压y。这样可以节省adc的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。
[0201]
在又一种可能的实施方式中，如图13所示，在图10的基础上，当控制器24不具有模数转换接口和数模转换接口时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源不足时，该光电组件还可以包括第二adc 34，第二adc 34的两个模拟输入端口分别耦接至第一电压变换电路211的输出端以及第二电压变换电路212的输出端，第二adc 34的数字输出端口耦接至控制器24。控制器24可以通过第二adc 34从第一电压变换电路211的输出端获取负载链路信息x1，通过第二adc 34从第二电压变换电路212的输出端获取负载链路信息x2，第二adc 34分别对负载链路信息x1和负载链路信息x2进行模数转换得到两个数字信号，并按照一定的顺序将这两个数字信号以串行方式通过第二adc 34的数字输出端口输出给控制器24，控制器24按照一定顺序解析即可以得到负载链路信息x1和负载链路信息x2。控制器24可以根据负载链路信息x1和背光采样电压y1确定控制信号z1，并将控制信号z1输出给第一电压变换电路211；控制器24可以根据负载链路信息x2和背光采样电压y2确定控制信号z2，并将控制信号z2输出给第二电压变换电路212。当控制器24具有模数转换接口(即可以直接输入模拟信号)时，或者，控制器24的模数转换接口充足时，第二adc 34可以是控制器24中的模数转换接口。
[0202]
另外，第二adc 34可以与adc 32是一个四路模拟输入一路数字输出的adc，该adc的四个模拟输入端口可以分别耦接至第一电压变换电路211的输出端、第二电压变换电路212的输出端、第一光电探测电路231的输出端以及第二光电探测电路232的输出端，该adc可以按照一定顺序将负载链路信息x1、负载链路信息x2、背光采样电压y1和背光采样电压y2以串行方式通过第二adc 34的数字输出端口输出给控制器24，控制器24按照一定顺序解析即可以得到负载链路信息x1、负载链路信息x2、背光采样电压y1和背光采样电压y2。这样可以节省adc的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。
[0203]
在又一种可能的实施方式中，如图14所示，在图2的基础上，电压变换电路21还具有信息输出端，该信息输出端与控制器24的信息输入端相耦接，该信息输出端用于向控制器24输出负载链路信息x。
[0204]
在又一种可能的实施方式中，如图15所示，在图3的基础上，电压变换电路21还具有信息输出端，用于输出负载链路信息x，并且负载链路信息x为模拟信号，当控制器24不具有模数转换接口和数模转换接口时，或者，控制器24的模数转换接口和数模转换接口资源不足时，该光电组件还可以包括第二adc 34，第二adc 34的模拟输入端口耦接至电压变换电路21的信息输出端，第二adc 34的数字输出端口耦接至控制器24的输入端。第二adc34对负载链路信息x进行模数转换得到数字信号，并通过第二adc 34的数字输出端口输出给控制器24。
[0205]
另外，第二adc 34可以与adc 32是一个两路模拟输入一路数字输出的adc，该adc的两个模拟输入端口可以分别耦接至电压变换电路21的信息输出端以及光电探测电路23的输出端，该adc可以按照一定顺序将负载链路信息x和背光采样电压y以串行方式输出给控制器24，控制器24按照一定顺序解析即可以得到负载链路信息x和背光采样电压y。这样可以节省adc的数量，降低成本，提高集成度，利于光电组件小型化。
[0206]
另外，该光电组件还可以包括温控驱动电路和温控电路，温控驱动电路用于向温控电路供电，温控电路用于对半导体光电器件22进行温度控制(例如进行制冷或加热)，使得半导体光电器件22工作在预设工作温度下，以提高输出的出光光功率或提升半导体光电器件22的使用寿命。示例性的，温控电路可以是热电制冷器(thermoelectric cooler，tec)。
[0207]
在一种可能的实施方式中，如图16所示，在图2的基础上，该光电组件还可以包括温控驱动电路41和温控电路42，供电电源25用于向整个光电组件供电，且供电电源25可以具有至少三个电压输出端，分别向电压变换电路21提供供电电压vcc_a，向温控驱动电路41提供供电电压vcc_b，向控制器24提供供电电压vcc_c。示例性的，供电电源25位于整个光电组件的外部，向光电组件提供vcc_a、vcc_b、vcc_c三个电源接口。供电电压vcc_a、供电电压vcc_b和供电电压vcc_c可以相同或不同，可以根据供电电源25所耦接的器件的电流特性或电压特性来确定供电电压的大小。另外，供电电压vcc_c还可以用于向adc、dac等其它器件供电。
[0208]
另外，供电电压vcc_a的大小可以根据电压变换电路21的输入-输出电压变化曲线效率来优化设置，以尽量提升电压变换电路21的电压转换效率。供电电压vcc_b的大小可以根据温控驱动电路41以及温控电路42的电压、电流、制冷量、制热量、制冷功耗、制热功耗等来优化设置，提高温控电路42的供电能效。供电电压vcc_c的大小可以根据控制器24、adc、dac等器件的电压、电流、功耗来优化设置，确保上述器件正常工作，提高系统稳定性。
[0209]
供电电压vcc_a的范围可以是1.8v～18v，示例性的，供电电压vcc_a可以是3.3v、5v或12v等，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0210]
供电电压vcc_b的范围可以是2v～18v，示例性的，供电电压vcc_b可以是3.3v或5v或12v等，供电电压vcc_b的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_b的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0211]
供电电压vcc_c的范围可以是1.5v～6v，示例性的，供电电压vcc_c的范围可以是1.8v～3.6v，进一步地，供电电压vcc_c可以是3.3v，供电电压vcc_c的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_c偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0212]
电压变换电路21输出的偏置电压经过滤波处理后的电压纹波≤50mv；进一步地，该电压纹波≤40mv；进一步地，该电压纹波≤30mv；进一步地，该电压纹波≤20mv；进一步地，该电压纹波≤10mv；更进一步地，该电压纹波≤5mv。电压纹波越小，电压纹波所引起的半导体光电器件的电流变化越小，对于目标光功率的影响越小。
[0213]
下面结合图17对供电电源25、电压变换电路21、温控驱动电路41和控制器24之间的耦接方式进行说明，为了方便说明，其它功能模块的组成、功能与耦接方式可以参照其他附图中的描述。
[0214]
在一种可能的实施方式中，如图17中a所示，供电电源25用于向整个光电组件供电，且供电电源25可以具有至少一个电压输出端，分别向电压变换电路21、温控驱动电路41和控制器24提供供电电压vcc_a。可以根据供电电源25所耦接的器件的电流特性或电压特性来确定供电电压vcc_a的大小。另外，供电电压vcc_a还可以用于向adc、dac等其它器件供
电。
[0215]
供电电压vcc_a的范围可以是1.8v～18v，示例性的，供电电压vcc_a的范围可以是2v～6v，进一步地，供电电压vcc_a的范围可以是2v～3.6v，进一步地，供电电压vcc_a可以是3.3v，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_a偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0216]
在另一种可能的实施方式中，如图17中b所示，供电电源25用于向整个光电组件供电，且供电电源25可以具有至少两个电压输出端，分别向电压变换电路21和温控驱动电路41提供供电电压vcc_a，向控制器24提供供电电压vcc_c。供电电压vcc_a和供电电压vcc_c可以相同或不同，可以根据供电电源25所耦接的器件的电流特性或电压特性来确定供电电压的大小。另外，供电电压vcc_c还可以用于向adc、dac等其它器件供电。
[0217]
供电电压vcc_a的范围可以是1.8v～18v，示例性的，供电电压vcc_a可以是3.3v、5v或12v等，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0218]
供电电压vcc_c的范围可以是1.5v～6v，示例性的，供电电压vcc_c的范围可以是1.8v～3.6v，进一步地，供电电压vcc_c可以是3.3v，供电电压vcc_c的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_c偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0219]
在又一种可能的实施方式中，如图17中c所示，供电电源25用于向整个光电组件供电，且供电电源25可以具有至少两个电压输出端，分别向电压变换电路21和控制器24提供供电电压vcc_a，向温控驱动电路41提供供电电压vcc_b。供电电压vcc_a和供电电压vcc_b可以相同或不同，可以根据供电电源25所耦接的器件的电流特性或电压特性来确定供电电压的大小。另外，供电电压vcc_a还可以用于向adc、dac等其它器件供电。
[0220]
供电电压vcc_a的范围可以是1.8v～18v，示例性的，供电电压vcc_a可以是3.3v、5v或12v等，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0221]
供电电压vcc_b的范围可以是2v～18v，示例性的，供电电压vcc_b可以是3.3v或5v或12v等，供电电压vcc_b的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_b的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0222]
在又一种可能的实施方式中，如图17中d所示，供电电源25用于向整个光电组件供电，且供电电源25可以具有至少两个电压输出端，分别向温控驱动电路41和控制器24提供供电电压vcc_c，向电压变换电路21提供供电电压vcc_a。供电电压vcc_a和供电电压vcc_c可以相同或不同，可以根据供电电源25所耦接的器件的电流特性或电压特性来确定供电电压的大小。另外，供电电压vcc_c还可以用于向adc、dac等其它器件供电。
[0223]
供电电压vcc_a的范围可以是1.8v～18v，示例性的，供电电压vcc_a可以是3.3v、5v或12v等，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_a的偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的偏差精度可以小于等于5％。
[0224]
供电电压vcc_c的范围可以是1.5v～6v，示例性的，供电电压vcc_c的范围可以是1.8v～3.6v，进一步地，供电电压vcc_c可以是3.3v，供电电压vcc_c的偏差精度可以小于等于20％，进一步地，供电电压vcc_c偏差精度可以小于等于10％，更进一步地，该供电电压的
偏差精度可以小于等于5％。
[0225]
上述供电电源25、电压变换电路21、温控驱动电路41和控制器24之间的各种耦接方式，供电电源25所提供的供电电压根据供电电源25所耦接的器件的负载特性来确定，可以提升供电能效，降低能耗和提高系统稳定性。
[0226]
另外，电压变换电路21还可以具有使能端，当使能端输入使能信号时电压变换电路21被使能(开启)，电压变换电路21向半导体光电器件22输出偏置电压，以驱动半导体光电器件22发光或对来自光源的光进行放大；当使能端输入禁用信号时电压变换电路21被禁用(关闭)，电压变换电路21不向半导体光电器件22输出偏置电压，则半导体光电器件22不发光或不能对来自光源的光进行放大。需要说明的是，使能信号或禁用信号可以是不同电平的信号。
[0227]
示例性的，如图18所示，在图10的基础上，第一电压变换电路211和第二电压变换电路212还可以具有使能端，各个电压变换电路21的使能端可以由控制器24的不同管脚独立控制，也可以由控制器24的同一管脚统一控制。对于各个电压变换电路21的使能端由控制器24的不同管脚独立控制来说，控制器24可以使能或禁用第一电压变换电路211和第二电压变换电路212中的至少一个，即可以实现不同负载链路独立控制，从而使得各个半导体光电器件22的独立开启或关闭。对于多个电压变换电路21的使能端由控制器24的同一管脚统一控制来说，可以实现多个半导体光电器件22共同开启或关闭，从而节省控制器24的管脚资源。
[0228]
在整个光电组件初始化时，控制器24输出禁用信号以禁用各个电压变换电路21(第一电压变换电路211和第二电压变换电路212中的至少一个)，在控制器24输出预设控制信号之后再输出使能信号来使能各个电压变换电路21，或者，可以在控制器24初始化过程中，通过固定输入高低电平或其他逻辑门电路实现电压变换电路21的使能端输入禁用信号，使得在控制器24初始化过程中电压变换电路21被禁用。或者，也可以将电压变换电路21的使能端耦接至缓启动电路上，在控制器24初始化过程中，当缓启动电路上电缓启动后，缓启动电路输出使能信号以使能电压变换电路21，从而开启半导体光电器件22。这样可以避免初始化过程中控制信号z不稳定而导致电压变换电路21输出的偏置电压过大，否则，如果控制器24还未输出控制信号z之前电压变换电路21已经处于使能状态，则电压变换电路21输出的偏置电压不受控制，因此有可能过大，从而烧毁负载链路上的半导体光电器件22。另外，这几种方式还可以结合。
[0229]
如图19所示，针对图3中所示的光电组件包括一个电压变换电路21的情况，示例性的，针对电压变换电路21的开启或关闭由控制器24进行使能控制的情况，控制器24可以执行以下光电组件的控制方法：
[0230]
s101、在光电组件上电之后，控制器24进行初始化。
[0231]
s102、控制器24向电压变换电路21的使能端输出禁用信号，以禁用电压变换电路21。
[0232]
s103、控制器24向电压变换电路21的反馈端输出预设控制信号。
[0233]
该预设控制信号可以控制电压变换电路21向半导体光电器件22输出默认的偏置电压。该预设控制信号可以经过dac 33进行数模转换，还可以经过反馈网络31进行放大或缩小。
[0234]
s104、控制器24向电压变换电路21的使能端输出使能信号，以使能电压变换电路21。
[0235]
半导体光电器件22发光或对来自光源的光进行放大，光电探测电路23输出背光采样电压y。
[0236]
s105、控制器24从光电探测电路23获取背光采样电压y，根据背光采样电压y计算出光电探测电路23的光电流，进而计算出半导体光电器件22的光功率，判断光功率是否满足要求。
[0237]
如果满足要求，则执行步骤s106后重新执行步骤s105，如果不满足要求则执行步骤s107后重新执行步骤s105，从而实现动态实时的apc。
[0238]
s106、控制器24维持之前输出的控制信号z。
[0239]
该步骤使得电压变换电路21输出的偏置电压稳定在一定范围内，进而使得半导体光电器件22输出的出光光功率稳定在一定范围内。
[0240]
s107、控制器24根据背光采样电压y得到控制信号z，并向电压变换电路21的反馈端输出控制信号z。
[0241]
该步骤使得电压变换电路21输出的偏置电压发生变化，以改变半导体光电器件22输出的出光光功率。
[0242]
如图20所示，针对图18所示的光电组件包括多个电压变换电路21的情况，控制器24可以执行以下光电组件的控制方法：
[0243]
s201、在光电组件上电之后，控制器24进行初始化。
[0244]
s202、控制器24向第一电压变换电路211的使能端输出禁用信号1，以禁用第一电压变换电路211，向第二电压变换电路212的使能端输出禁用信号1，以禁用第二电压变换电路212。
[0245]
s203、控制器24向第一电压变换电路211的反馈端以及第二电压变换电路212的反馈端输出预设控制信号。
[0246]
控制器24向第一电压变换电路211的反馈端输出的预设控制信号可以控制第一电压变换电路211向第一半导体光电器件221输出预设的偏置电压。控制器24向第二电压变换电路212的反馈端输出的预设控制信号可以控制第二电压变换电路212向第二半导体光电器件222输出预设的偏置电压。这两个预设控制信号可以相同或不同。这两个预设控制信号可以按照一定顺序发送给dac 33，经过dac 33分别进行数模转换，还可以分别经过第一反馈网络311和第二反馈网络312进行放大或缩小。
[0247]
s204、控制器24向第一电压变换电路211的使能端输出使能信号1，以使能第一电压变换电路211，向第二电压变换电路212的使能端输出使能信号2，以使能第二电压变换电路212。
[0248]
第一半导体光电器件221发光或对来自光源的光进行放大，第一光电探测电路231输出背光采样电压y1。第二半导体光电器件222发光或对来自光源的光进行放大，第二光电探测电路232输出背光采样电压y2。背光采样电压y1和背光采样电压y2可以由adc 32进行模数转换后，按照一定顺序输出给控制器24。
[0249]
s205、控制器24从第i个apc环路中的光电探测电路获取背光采样电压，根据背光采样电压计算出第i个apc环路中的光电探测电路的光电流，进而计算出第i个apc环路中的
半导体光电器件的光功率，判断光功率是否满足要求。
[0250]
示例性的，对于图18所示的光电组件来说，包括两个apc环路，i的取值可以为1或2。针对第一个apc环路：控制器24从第一光电探测电路231获取背光采样电压y1，根据背光采样电压y1计算出第一光电探测电路231的光电流，进而计算出第一半导体光电器件221的光功率，判断光功率是否满足要求。针对第二个apc环路：控制器24从第二光电探测电路232获取背光采样电压y2，根据背光采样电压y2计算出第二光电探测电路232的光电流，进而计算出第二半导体光电器件222的光功率，判断光功率是否满足要求。
[0251]
如果满足要求，则执行步骤s206后重新执行步骤s205，如果不满足要求则执行步骤s207后重新执行步骤s205，从而实现对第i个apc环路的动态实时apc。
[0252]
需要说明的是，如果有一个apc环路输出的出光光功率满足要求，而另一个apc环路输出的出光光功率不满足要求，则控制器24可以通过设置软件延时，让两个apc环路在经过不同的步骤流程后再次同时进入步骤s205，以简化程序控制算法设计，实现不同apc环路的同步。
[0253]
或者，控制器24也可以在将不同apc环路的控制信号z输出给dac 33时对两个apc环路进行同步，控制器24将两路并行的控制信号z按一定规则转换为串行信号，输出给dac33。dac 33将串行数字信号按相应规则分解并转化为两个模拟信号，分别输出到第一反馈网络311和第二反馈网络312的反馈端。
[0254]
s206、控制器24维持之前针对第i个apc环路输出的控制信号zi。
[0255]
该步骤使得第i个apc环路的电压变换电路21输出的偏置电压稳定在一定范围内，进而使得第i个apc环路的半导体光电器件22输出的出光光功率稳定在一定范围内。
[0256]
s207、控制器24根据第i个apc环路中的光电探测电路输出的背光采样电压得到控制信号，并向第i个apc环路中的电压变换电路的反馈端输出控制信号zi。
[0257]
该步骤使得第i个apc环路的电压变换电路21输出的偏置电压发生变化，以改变第i个apc环路的半导体光电器件22输出的出光光功率。
[0258]
例如，针对第一个apc环路：控制器24根据背光采样电压y1得到控制信号z1，并向第一电压变换电路211的反馈端输出控制信号z1。针对第二个apc环路：控制器24根据背光采样电压y2得到控制信号z2，并向第二电压变换电路212的反馈端输出控制信号z2。
[0259]
该控制方法可以推广至多个apc环路的场景，实现针对每个apc环路单独控制。
[0260]
本技术实施例提供的光电组件的控制方法，在控制器初始化时先禁用电压变换电路，待控制器向电压变换电路输出控制信号后，再使能电压变换电路；或者，可以在控制器初始化过程中，通过固定输入高低电平或其他逻辑门电路来禁用电压变换电路。或者，也可以在控制器初始化过程中，通过缓启动电路来使能电压变换电路，从而开启半导体光电器件。这样可以避免初始化过程中控制信号不稳定而导致电压变换电路输出的偏置电压过大而烧毁半导体光电器件。
[0261]
应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
[0262]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟
以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0263]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0264]
在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，设备或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0265]
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个设备，或者也可以分布到多个设备上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0266]
另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一个设备中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个设备中。
[0267]
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件程序实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式来实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可以用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)，光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，ssd))等。
[0268]
以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

1.一种光电组件，其特征在于，包括：电压变换电路、半导体光电器件、光电探测电路和控制器；所述电压变换电路，用于向所述半导体光电器件提供偏置电压，通过改变所述偏置电压来调节所述半导体光电器件输出的出光光功率，其中，所述半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值rdiff满足0.1ω≤rdiff≤50ω，所述微分电阻值指电压变化量与所述电压变化量对应的电流变化量的比值；所述光电探测电路，用于探测所述半导体光电器件输出的出光光功率，并向所述控制器输出探测信号；所述控制器，用于根据所述探测信号确定控制信号，并向所述电压变换电路输出所述控制信号，所述控制信号用于调节所述偏置电压。2.根据权利要求1所述的光电组件，其特征在于，所述半导体光电器件在目标光功率某一子范围内的微分电阻rdiffsub与目标光功率范围下的平均微分电阻rdiffavg满足：max(0.02*rdiffavg，0.1ω)≤rdiffsub≤min(50*rdiffavg，50ω)；其中，max(0.02*rdiffavg，0.1ω)表示取0.02*rdiffavg和0.1ω两者中数值较大的一个；min(50*rdiffavg，50ω)表示取50*rdiffavg和50ω两者中数值较小的一个；其中，所述平均微分电阻rdiffavg表示所述半导体光电器件在目标光功率范围内的光功率下限和光功率上限所对应偏置电压的变化量与对应的电流变化量之间的比值。3.根据权利要求1或2所述的光电组件，其特征在于，所述半导体光电器件为光源，在所述目标光功率范围下，所述光源的阻值≤60ω。4.根据权利要求1或2所述的光电组件，其特征在于，所述半导体光电器件为光放大器，在所述目标光功率范围下，所述光放大器的阻值≤60ω。5.根据权利要求3或4所述的光电组件，其特征在于，所述电压变换电路为所述半导体光电器件的唯一偏置调节电路。6.根据权利要求1-5任一项所述的光电组件，其特征在于，所述控制器处理数字信号的位宽大于等于6位。7.根据权利要求1-6任一项所述的光电组件，其特征在于，所述控制器还用于：使能或禁用所述电压变换电路。8.根据权利要求1-7任一项所述的光电组件，其特征在于，所述控制器用于：获取负载链路信息，根据所述负载链路信息以及所述探测信号确定所述控制信号，其中，所述负载链路信息包括所述偏置电压的值。9.根据权利要求1-8任一项所述的光电组件，其特征在于，所述光电组件还包括温控驱动电路和温控电路，所述温控驱动电路用于向所述温控电路供电，所述温控电路用于对所述半导体光电器件进行温度控制。10.根据权利要求9所述的光电组件，其特征在于，所述温控驱动电路输入的供电电压的范围为2v～18v。11.根据权利要求1-10任一项所述的光电组件，其特征在于，所述电压变换电路输入的供电电压的范围为1.8v～18v。12.根据权利要求1-11任一项所述的光电组件，其特征在于，所述控制器输入的供电电压的范围为1.5v～6v。
13.根据权利要求1-12任一项所述的光电组件，其特征在于，所述电压变换电路输出的所述偏置电压经过滤波处理后的电压纹波≤50mv。14.根据权利要求1-13任一项所述的光电组件，其特征在于，所述电压变换电路包括第一电压变换电路和第二电压变换电路，所述半导体光电器件包括第一半导体光电器件和第二半导体光电器件，所述光电探测电路包括第一光电探测电路和第二光电探测电路；所述第一光电探测电路，用于探测所述第一半导体光电器件输出的出光光功率，并向所述控制器输出第一探测信号；所述第二光电探测电路，用于探测所述第二半导体光电器件输出的出光光功率，并向所述控制器输出第二探测信号；所述控制器，用于根据所述第一探测信号确定第一控制信号，并向所述第一电压变换电路发送所述第一控制信号，所述第一控制信号用于调节向所述第一半导体光电器件提供的偏置电压；根据所述第二探测信号确定第二控制信号，并向所述第二电压变换电路发送所述第二控制信号，所述第二控制信号用于调节向所述第二半导体光电器件提供的偏置电压。15.根据权利要求14所述的光电组件，其特征在于，所述光电组件还包括数模转换器；所述控制器用于将所述第一控制信号和所述第二控制信号以串行方式发送给所述数模转换器；所述数模转换器用于对所述第一控制信号进行数模转换后输出给所述第一电压变换电路，对所述第二控制信号进行数模转换后输出给所述第二电压变换电路。16.根据权利要求15所述的光电组件，其特征在于，所述数模转换器的位宽大于等于6位。17.根据权利要求1-13任一项所述的光电组件，其特征在于，所述半导体光电器件包括第一半导体光电器件和第二半导体光电器件，所述光电探测电路包括第一光电探测电路和第二光电探测电路；所述第一光电探测电路，用于探测所述第一半导体光电器件输出的出光光功率，并向所述控制器输出第一探测信号；所述第二光电探测电路，用于探测所述第二半导体光电器件输出的出光光功率，并向所述控制器输出第二探测信号；所述控制器，用于根据所述第一探测信号和所述第二探测信号确定所述控制信号，并发送给所述电压变换电路，所述控制信号用于调节向所述第一半导体光电器件和所述第二半导体光电器件提供的偏置电压。18.根据权利要求14-17任一项所述的光电组件，其特征在于，所述光电组件还包括模数转换器，所述模数转换器用于对所述第一探测信号进行模数转换，对所述第二探测信号进行模数转换，并将模数转换后的所述第一探测信号和所述第一探测信号以串行方式输出给所述控制器。19.根据权利要求18所述的光电组件，其特征在于，所述模数转换器的位宽大于等于6位。20.根据权利要求1-19任一项所述的光电组件，其特征在于，所述光电组件还包括反馈网络，所述反馈网络用于对所述控制信号的电压范围进行放大或缩小。
21.根据权利要求20所述的光电组件，其特征在于，所述反馈网络包括第一电阻、第二电阻和第三电阻，所述第一电阻的第二端接地，所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第二端以及所述第三电阻的第一端耦接至所述电压变换电路的反馈端，所述第二电阻的第一端耦接至所述电压变换电路的输出端，所述第三电阻的第二端耦接至所述控制器的输出端；其中，所述控制器的输出端用于输出所述控制信号；所述电压变换电路的反馈端用于输入经过放大或缩小的所述控制信号。22.根据权利要求1-21任一项所述的光电组件，其特征在于，所述电压变换电路为直流-直流变换电路。23.根据权利要求1-22任一项所述的光电组件，其特征在于，所述光电组件为与光调制器分离的光源或光放大器。24.一种光源池，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-23任一项所述的光电组件。25.一种光电交换设备，其特征在于，包括如权利要求1-23任一项所述的光电组件或者如权利要求24所述的光源池中的至少一项、光调制器和交换芯片，所述光电组件或所述光源池用于输出光，所述交换芯片用于控制所述光调制器对所述光进行调制。26.根据权利要求25的所述光电交换设备，其特征在于，所述光电交换设备包括第一控制器，所述第一控制器用于向所述光电组件中的控制器输出信号以调节所述光电组件输出的出光光功率，或者，向所述光源池中的控制器输出信号以调节所述光源池输出的出光光功率。27.一种光电组件的控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1-23任一项所述的光电组件；所述方法包括：从所述光电组件中的光电探测电路接收探测信号，其中，所述探测信号用于指示所述光电组件中的半导体光电器件输出的出光光功率；根据所述探测信号确定控制信号，并向所述光电组件中的电压变换电路发送所述控制信号，所述控制信号用于调节所述偏置电压。28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，还包括：禁用所述电压变换电路，向所述电压变换电路输出预设控制信号，使能所述电压变换电路。29.根据权利要求27-28任一项所述的方法，其特征在于，还包括：获取负载链路信息，其中，所述负载链路信息包括所述偏置电压的值；所述根据所述探测信号确定控制信号，包括：根据所述负载链路信息以及所述探测信号确定所述控制信号。30.根据权利要求27-29任一项所述的方法，其特征在于，还包括：将第一控制信号和第二控制信号以串行方式发送给所述光电组件中的数模转换器，所述第一控制信号用于调节向第一半导体光电器件提供的偏置电压，所述第二控制信号用于调节向第二半导体光电器件提供的偏置电压。31.根据权利要求27-29任一项所述的方法，其特征在于，还包括：根据第一探测信号和第二探测信号确定所述控制信号，并发送给所述电压变换电路，所述控制信号用于调节向第一半导体光电器件和第二半导体光电器件提供的偏置电压，所
述第一探测信号用于指示所述第一半导体光电器件输出的出光光功率，所述第二探测信号用于指示所述第二半导体光电器件输出的出光光功率。

技术总结

本申请公开了一种光电组件、光源池、光电交换设备和光电组件的控制方法，涉及光通信领域，用于提高光电组件的效率。光电组件包括：电压变换电路、半导体光电器件、光电探测电路和控制器；电压变换电路用于向半导体光电器件提供偏置电压，通过改变偏置电压来调节半导体光电器件输出的出光光功率；其中，半导体光电器件在目标光功率范围下的微分电阻值Rdiff满足0.1Ω≤Rdiff≤50Ω，微分电阻值指电压变化量与电压变化量对应的电流变化量的比值；光电探测电路，用于探测半导体光电器件输出的出光光功率，并向控制器输出探测信号；控制器，用于根据探测信号确定控制信号，并向电压变换电路输出控制信号，控制信号用于调节偏置电压。控制信号用于调节偏置电压。控制信号用于调节偏置电压。