CN102468603A - 一种稳定消光比的激光器驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于它除了包括常用的功率调整模块和差分驱动模块以外，还具有一参考电压模块，输出所述参考电压；以及一参考电流模块，输出所述参考电流；其中所述电压采样端的电压与所述背光二极管光电流成正比；参考电压与参考电流受控保持相同的缩减比例。此方案同步缩小参考电压和参考电流，实现在缩减激光器光功率的同时，保持了消光比不变；且该方案简洁有效，可以兼容原有的功率调整模块和差分驱动模块，具有很好的适用性。

Description

一种稳定消光比的激光器驱动电路

技术领域

本发明涉及一种光通信发射驱动部件，具体是一种稳定消光比的激光器驱动电路。

背景技术

对于光通信领域，消光比是一个常用指标，决定于通信用的激光器功率在逻辑“1”的平均功率和在逻辑“0”的平均功率之比。这个指标对维持码元判别的正确性影响很大，若消光比不足，则很容易引起对码元误判，影响通信效果。

实际使用中，激光器的功率往往可调，根据用户不同的需要，会将激光器设定在不同的功率以工作。但如果直接改变激光器的功率，往往会使激光器消光比发生变化，如此势必会提高码元的误判率。所以，设计可调的激光器驱动电路，使其在调整发射功率的同时，可以保持已经与系统匹配的消光比，这是这类可调功率激光器驱动装置的一个必然需求。

发明内容

针对以上可调功率激光器驱动装置的必然设计需求，本发明提出一种稳定消光比的激光器驱动电路，其技术方案如下：

一种稳定消光比的激光器驱动电路，它包括：

一功率调整模块，串联于激光器负端的电流支路中，具有连接所述激光器内一背光二极管的一电压采样端和外接带参考电压的一参考电压端；该功率调整模块依据所述参考电压端的所述参考电压确定所述激光器的直流偏置电流；

一差分驱动模块，其两个差分驱动端连接于所述激光器正负极，并且具有对地流出一参考电流的一共模电流端；该差分驱动模块在调制信号输入下驱动所述激光器正常工作；

一参考电压模块，输出所述参考电压；以及

一参考电流模块，输出所述参考电流；其中所述电压采样端的电压与所述背光二极管光电流成正比；参考电压与参考电流受控保持相同的缩减比例。

作为本技术方案的优选者，可以在如下方面改进：

一较佳实施例中，所述参考电压模块内部具有一个第一基准电流源；该参考电压模块多档切换输出以此第一基准电流为基础、不同比例缩减后得到的输出电流；该输出考电流流经一电阻得到所述参考电压；

所述参考电流模块内部具有一第二基准电流源，且该参考电流模块多档切换输出以所述第二基准电流为基础、不同比例缩减后得到的所述参考电流。

上一方案基础上的一较佳实施例中，所述参考电压模块的所述第一基准电流源具有多个不同比例缩减的第一电流镜阵列；所述第一电流镜阵列切换导通输出；所述参考电流模块内部的第二基准电流源具有多个不同比例缩减的第二电流镜阵列；所述第二电流镜阵列切换导通输出。

上一方案基础上的一较佳实施例中，所述第一电流镜阵列和第二电流镜阵列具有相同的拓扑结构。

上一方案基础上的一较佳实施例中，所述第一电流镜阵列其第一采样支路、第二电流镜阵列其第二采样支路包括顺次串联的一采样电阻、第一MOS管漏极源极和第二MOS管漏极源极；该采样电阻高电位端连接所述第一MOS管栅极；低电位端接连接所述第二MOS管栅极；所述第一电流镜阵列和第二电流镜阵列的所有镜像支路均与所述第一MOS管和第二MOS管栅极分别相连而对称。

具有基准电流源方案基础上，一较佳实施例中，所述第一、第二基准电流源各自由数字/模拟转换器予以设定。

一较佳实施例中，所述功率调整模块包括：

一采样回路，包括并联的一电阻和一电容，二者连接于所述背光二极管正极与地之间；

一高速比较器，其负输入端连接所述背光二极管正极，正输入端为所述参考电压端，以及

一偏置支路，包括串联于所述激光器负极和地之间的一滤波电感和一调整管的漏极源极；

其中，所述调整管栅极与所述高速比较器输出端连接。

一较佳实施例中，所述差分驱动模块包括：两个开关MOS管，二者共源极且作为所述共模电流端；二者的漏极分别通过一限流电阻连接于所述激光器正负极；二者的栅极连接所述调制信号。

本发明带来的有益效果是：

1.同步缩小参考电压和参考电流，实现在缩减激光器光功率的同时，保持了消光比不变；该方案简洁有效，可以兼容原有的功率调整模块和差分驱动模块，具有很好的适用性。

2.采用切换输出的方式，得到多个电流镜电流的同步缩减结果，使激光器的缩减功率操作显得简便，同时其等比约束可靠，电路较简单。实用性强。

附图说明

以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例一示意图；

图2是本发明实施例二电路示意图；

图3是图2实施例中参考电压模块40的构造示意；

图4是图2实施例中参考电流模块30的构造示意。

具体实施方式

实施例一：

图1是本发明实施例一示意图；功率调整模块10串联在激光器LD的负极和地之间，再通过一个电压采样端12连接于背光二极管PD的正极，通过一个参考电压端11连接于一个参考电压模块40，其中此电压采样端12的电压值与背光二极管PD光电流成正比。

一差分驱动模块20，其第一和第二差分驱动端21、22分别连接于激光器LD的正负极；此差分驱动模块20对地具有一个共模电流端23，其对地的一参考电流由参考电流模块30所决定。

实际工作中，参考电压模块40对功率调整模块10的参考电压端11输出一个参考电压Vref，此参考电压Vref使功率调整模块10能够确定激光器LD的对地电流，并且，背光二极管PD本身封装于激光器LD内，对其发光情况作光电流采样，并输入功率调整模块10的电压采样端12作负反馈处理，使激光器LD可以稳定工作在参考电压Vref所表征的直流工作点，设为Ibias，于是激光器LD的直流偏置得以设定。

在上述基础上，差分驱动模块20从其输入端24输入调制信号，从而激光器LD加载来自参考电流模块30幅度为参考电流Iref的交流调制电流。

所以，激光器LD正常工作其电流由直流的Ibias和交流的Iref组成，而且，激光器LD的参考电压模块10和参考电流模块30在调节时，是同比例缩减的。

背光二极管PD检测得到的光电流与LD的直流功率成正比，所以Vref就与激光器LD平均功率成正比；Ibias提供了一个发光时的最小光功率P0，Ibias和Iref共同提供了一个发光时最大的光功率P1，则激光器LD的平均光功率PA为

PA＝(P0+P1)/2

消光比为：

RE＝10log(P1/P0)

调制电流Iref和光功率的关系实际上是(K为常数系数)：

P1-P0＝K*Iref

当Vref缩减到原来的1/N时，平均光功率也缩减到原来的1/N，

PA_N＝(P0_N+P1_N)/2＝PA/N＝(P0+P1)/2N    ......(1)

调制电流也缩减为原来的1/N时，则

P1_N-P0_N＝K*Iref_N＝K*Iref/N＝(P1-P0)/N    ......(2)

由(1)、(2)式可得消光比

RE_N＝10log(P1_N/P0_N)＝10log(P1/P0)＝RE

所以，同步缩小Vref和Iref电流可以实现在缩减激光器LD光功率的同时，保持了消光比RE不变。该方案简洁有效，可以兼容原有的功率调整模块10和差分驱动模块20，具有很好的适用性。

实施例二：

如图2，本发明实施例二电路示意图；图3是图2实施例中参考电压模块40的构造示意；图4是图2实施例中参考电流模块30的构造示意；结合此三图对实施例二予以说明：

功率调整模块10具有一采样回路，包括并联的电阻R0和电容C0，二者连接于背光二极管PD的正极与地之间；流经背光二极管PD电流在R0上具有采样电压，此采样电压在电压采样端12连接了一个高速比较器COMP的负输入端。

高速比较器COMP其正输入端为参考电压端11，其输出端接一个调整管M0的栅极，而调整管MO的源极接地，漏极通过滤波电感L0与激光器LD负极连接，构成激光器LD的偏置支路。

差分驱动模块20中有两个开关MOS管M1和M2，二者共源极且此共源作为共模电流端23；二者的漏极分别通过一限流电阻R2和R3连接于激光器LD正、负极；二者的栅极连接所述调制信号。

参考电压模块40的内部具有一个第一基准电流源Ipin0；此第一基准电流源Ipin0受到数字/模拟转换器DAC的信号而唯一地确定；参考电压模块40的内部具有第一电流镜阵列，包括Ipin0/2、Ipin0/3、Ipin0/4和Ipin0/5共4条对称电流镜支路；来自Ipin0的电流，经由具有采样电阻R4、MOS管M3和M4的第一采样支路41后，被缩减比例地镜像到所有Ipin0/2、Ipin0/3、Ipin0/4和Ipin0/5的电流镜支路，再由各支路的开关切换地选择输出，以流经电阻R1后，在参考电压端11获得选择的参考电压Vref，可见Vref可以缩减为1/2、1/3、1/4和1/5输出。

同理，所述参考电流模块30的内部与参考电压模块40具有相同的拓扑结构，例如具有第二基准电流源Imod0、电流镜支路Imod0/2、Imod0/3、Imod0/4和Imod0/5，而且，采样电阻R5、MOS管M5和M6也构成了类似结构的采样支路31，来自第二基准电流源Imod0的电流同样地由各电流镜支路可切换地输出，并且缩减比例同样为1/2、1/3、1/4和1/5，综上，即Iref可以与Vref同步，以1、1/2、1/3、1/4和1/5的因子变化。最终实现激光器LD的功率缩减，但却保持消光比RE不变。可见，本实施例采用切换输出的方式，得到电流镜电流的同步缩减结果，使激光器LD的缩减功率操作显得简便，同时其等比约束可靠，电路较简单。实用性强。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：它包括：

一功率调整模块，串联于激光器负端的电流支路中，具有连接所述激光器内一背光二极管的一电压采样端和外接带参考电压的一参考电压端；该功率调整模块依据所述参考电压端的所述参考电压确定所述激光器的直流偏置电流；

一差分驱动模块，其两个差分驱动端连接于所述激光器正负极，并且具有对地流出一参考电流的一共模电流端；该差分驱动模块在调制信号输入下驱动所述激光器正常工作；

一参考电压模块，输出所述参考电压；以及

一参考电流模块，输出所述参考电流；其中所述电压采样端的电压与所述背光二极管光电流成正比；参考电压与参考电流受控保持相同的缩减比例。

2.根据权利要求1所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述参考电压模块内部具有一个第一基准电流源；该参考电压模块多档切换输出以此第一基准电流为基础、不同比例缩减后得到的输出电流；该输出考电流流经一电阻得到所述参考电压；

所述参考电流模块内部具有一第二基准电流源，且该参考电流模块多档切换输出以所述第二基准电流为基础、不同比例缩减后得到的所述参考电流。

3.根据权利要求2所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述参考电压模块的所述第一基准电流源具有多个不同比例缩减的第一电流镜阵列；所述第一电流镜阵列切换导通输出；所述参考电流模块内部的第二基准电流源具有多个不同比例缩减的第二电流镜阵列；所述第二电流镜阵列切换导通输出。

4.根据权利要求3所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述第一电流镜阵列和第二电流镜阵列具有相同的拓扑结构。

5.根据权利要求4所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述第一电流镜阵列其第一采样支路、第二电流镜阵列其第二采样支路包括顺次串联的一采样电阻、第一MOS管漏极源极和第二MOS管漏极源极；该采样电阻高电位端连接所述第一MOS管栅极；低电位端接连接所述第二MOS管栅极；所述第一电流镜阵列和第二电流镜阵列的所有镜像支路均与所述第一MOS管和第二MOS管栅极分别相连而对称。

6.根据权利要求2至5任一项所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述第一、第二基准电流源各自由数字/模拟转换器予以设定。

7.根据权利要求1所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述功率调整模块包括：

一采样回路，包括并联的一电阻和一电容，二者连接于所述背光二极管正极与地之间；

一高速比较器，其负输入端连接所述背光二极管正极，正输入端为所述参考电压端，以及

一偏置支路，包括串联于所述激光器负极和地之间的一滤波电感和一调整管的漏极源极；

其中，所述调整管栅极与所述高速比较器输出端连接。

8.根据权利要求1所述一种稳定消光比的激光器驱动电路，其特征在于：所述差分驱动模块包括：两个开关MOS管，二者共源极且作为所述共模电流端；二者的漏极分别通过一限流电阻连接于所述激光器正负极；二者的栅极连接所述调制信号。

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