CN104242050A - 一种激光器驱动电路和光模块 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种激光器驱动电路和光模块，涉及光纤通信技术领域，用于在保证ONU光模块工作在突发模式的前提下，降低激光器输出波长的偏移。该激光器驱动电路中当驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第一信号时，流经激光器的偏置电流通过开关单元的公共管脚和开关单元的第一管脚，以使得激光器输出的光功率大于或等于预先设定的光功率；当驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第二信号时，流经激光器的偏置电流通过开关单元的公共管脚和开关单元的第二管脚，以使得激光器输出的光功率小于预先设定的光功率。

Description

一种激光器驱动电路和光模块

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种激光器驱动电路和光模块。

背景技术

随着社会的进步以及信息量的急剧增长，人们对信息传输速率的需求也越来越高。因此，能够满足人们更高带宽需求和速率需求的无源光网络(Passive Optical Network,简称PON)应运而生。

在PON系统中，一般包括一个局端设备光线路终端(Optical LineTermination，简称OLT)光模块和多个用户侧设备光网络单元(OpticalNetwork Unit，简称ONU)光模块；由于OLT光模块需要和多个ONU光模块进行通信，所以，多个ONU光模块需要采用分时的方式与OLT光模块进行通信。示例的，当某一ONU光模块与OLT光模块进行通信时，此时，该ONU光模块中的激光器处于工作状态，而其他ONU光模块中的激光器处于非工作状态，即其他ONU共模块与OLT光模块处于非通信状态；因此，每个ONU光模块中的激光器需要在工作状态和非工作状态周期性切换的模式(或称为突发模式)下，才能保证与OLT光模块的正常通信。

其中，现有技术中OUN光模块中的激光器在突发模式下的工作原理图如图1所示，包括电源VCC、驱动芯片(Driver)和激光器(Laser)；示例的，当驱动芯片的突发控制信号管脚(Tx_disable)的输入信号为低电平时，驱动芯片加载的偏置电流经过激光器，流经驱动芯片的正向偏置电流管脚(Bias+)和偏置电流置位管脚(Bias_set)，通过电阻R8与地连接，从而激光器发光，此时激光器处于工作状态；当驱动芯片的突发控制信号管脚(Tx_disable)的输入信号为高电平时，驱动芯片加载的偏置电流经过电阻R7，流经驱动芯片的负向偏置电流管脚(Bias-)和偏置电流置位管脚(Bias_set)，通过电阻R8与地连接，而不经过激光器，也就是说驱动芯片提供的偏置电流被旁路掉了，从而激光器不发光，此时激光器处于非工作状态。

但是，在突发模式下，当ONU光模块中的激光器处于工作状态时，激光器处于发热状态，而当ONU光模块中的激光器处于非工作状态时，激光器处于不发热状态，因此，激光器在工作和非工作两种不同状态下的温度差异大；同时，由于激光器的输出波长与温度是密切相关的，因此，激光器在工作和非工作两种不同状态下的温度差异大，导致激光器输出波长的偏移大。

发明内容

本发明的实施例提供一种激光器驱动电路和光模块，用于在保证ONU光模块工作在突发模式的前提下，降低激光器输出波长的偏移。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供了一种激光器驱动电路，包括：激光器、驱动芯片、电源，所述激光器的正极与所述电源连接，所述激光器的负极与所述驱动芯片的正向偏置电流管脚连接，该激光器驱动电路还包括：开关单元、第一电阻单元、第二电阻单元；所述激光器的负极与所述驱动芯片的负向偏置电流管脚连接，所述开关单元的控制管脚与所述驱动芯片的突发控制信号管脚连接，所述开关单元的公共管脚与所述驱动芯片的偏置电流置位管脚连接，所述开关单元的第一管脚与所述第一电阻单元的一端连接，所述开关单元的第二管脚与所述第二电阻单元的一端连接，所述第一电阻单元的另一端和所述第二电阻单元的另一端分别与地连接；

当所述驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第一信号时，流经所述激光器的偏置电流通过所述开关单元的公共管脚和所述开关单元的第一管脚，以使得所述激光器输出的光功率大于或等于预先设定的光功率；当所述驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第二信号时，流经所述激光器的偏置电流通过所述开关单元的公共管脚和所述开关单元的第二管脚，以使得所述激光器输出的光功率小于预先设定的光功率，所述预先设定的光功率用于标识可正常通信的光功率。

本发明实施例还提供了一种光模块，包括上述所述的激光器驱动电路。

本发明实施例提供了一种激光器的驱动电路和光模块，其中，该激光器驱动电路包括激光器、驱动芯片、电源、开关单元、第一电阻单元、第二电阻单元；其中，激光器的正极与电源连接，激光器的负极分别与驱动芯片的正向偏置电路管脚、负向偏置电流管脚连接，所述开关单元的控制管脚与所述驱动芯片的突发控制信号管脚连接，所述开关单元的公共管脚与所述驱动芯片的偏置电流置位管脚连接，所述开关单元的第一管脚与所述第一电阻单元的一端连接，所述开关单元的第二管脚与所述第二电阻单元的一端连接，第一电阻单元的另一端和第二电阻单元的另一端分别与地连接。

其中，当驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第一信号时，驱动芯片加载的偏置电流经过激光器，流经驱动芯片的正向偏置电流管脚、驱动芯片的偏置电流置位管脚、开关单元的公共管脚和开关单元的第一管脚，通过第一电阻单元与地连接；通过选择合适的第一电阻单元的阻值，使得激光器输出的光功率大于或等于预先设定的光功率，此时，激光器输出的光信号可用于与ONU光模块进行正常通信，即ONU光模块和OLT光模块处于通信状态，激光器也处于工作状态；当驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第二信号时，驱动芯片加载的偏置电流经过激光器，流经驱动芯片的负向偏置电流管脚、驱动芯片的偏置电流置位管脚、开关单元的公共管脚和开关单元的第二管脚，通过第二电阻单元与地连接；通过选择合适的第二电阻单元的阻值，使得激光器输出的光功率小于预先设定的光功率，此时，激光器发出的光信号达不到与OLT光模块进行通信的最低光功率，那么，ONU光模块和OLT光模块之间不能进行通信，处于非通信状态，这样，就保证了ONU光模块能够工作在突发模式下；同时，在ONU光模块处于非通信状态时，此时激光器仍有电流流过，使激光器处于工作状态，而处于工作状态的激光器也处于发热状态，这就降低了ONU光模块在通信状态与非通信状态切换时激光器的温度差异，从而降低了激光器输出波长的偏移。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的激光器驱动电路示意图；

图2为本发明实施例提供的激光器驱动电路示意图；

图3为本发明实施例提供的开光单元的原理示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种激光器驱动电路示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种激光器驱动电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种具体的激光器驱动电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种激光器驱动电路，如图2所示，包括：激光器1、驱动芯片2、开关单元3、第一电阻单元4、第二电阻单元5、电源6。

在介绍上述各个器件的连接关系之前，首先对驱动芯片2的管脚进行说明。如图2所示，Bias+和Bias-为驱动芯片2的正向偏置电流管脚和负向偏置电流管脚，Tx_disable为驱动芯片2的突发控制信号管脚，Bias_set为驱动芯片2的偏置电流置位管脚，COM(Commonterminal)为开关单元的公共管脚，NC(Normally-closed terminal)为开关单元的第一管脚，NO(Normally-open terminal)为开关单元的第二管脚，IN(Digital control pin)为开关单元的控制管脚，用于控制公共管脚COM与第一管脚NC连接，或者与第二管脚NO连接；需要说明的是，图2中开关单元的第一管脚和第二管脚仅仅为本发明实施例保护的一种实施方式，当然，开关单元的第一管脚也可以为NO管脚，开关单元的第二管脚为NC管脚。本发明实施例以第一管脚为NC管脚、第二管脚为NO管脚为例进行说明。

其中，激光器1的正极与电源6连接，激光器1的负极分别与驱动芯片2的正向偏置电流管脚Bias+和负向偏置电流管脚Bias-连接，开关单元3的控制管脚IN与驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable连接，开关单元3的公共管脚COM与驱动芯片2的偏置电流置位管脚Bias_set连接，所述开关单元3的第一管脚NC与所述第一电阻单元4的一端连接，所述开关单元3的第二管脚NO与所述第二电阻单元的5一端连接，所述第一电阻单元4的另一端和所述第二电阻单元5的另一端分别与地连接；当所述驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号为第一信号时，流经所述激光器1的偏置电流通过所述开关单元3的公共管脚COM和所述开关单元3的第一管脚NC，以使得所述激光器1输出的光功率大于或等于预先设定的光功率；当所述驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号为第二信号时，流经所述激光器1的偏置电流通过所述开关单元3的公共管脚COM和所述开关单元3的第二管脚NO，以使得所述激光器1输出的光功率小于预先设定的光功率，所述预先设定的光功率用于标识可正常通信的光功率。

如图3所示为本发明实施例提供的开关单元的原理示意图。由于开关单元3的控制管脚IN与驱动芯片2的突发控制管脚Tx_disable连接，所以，开关单元3根据输入到突发控制管脚Tx_disable的信号确定与第一电阻单元4形成通路，还是与第二电阻单元5形成通路。

结合图2和图3，假设将输入到驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的信号称为Tx_disable突发控制信号。具体的，当Tx_disable突发控制信号为第一信号时，驱动芯片2加载的偏置电流经过激光器1，流经Bias+管脚、Bias_set管脚、COM管脚和NC管脚后，通过第一电阻单元4与地连接，以形成通路，通过将第一电阻单元4的阻值设置在合适值，使得激光器1处于发光状态，且此时激光器1输出的光功率大于预先设定的光功率；其中，预先设定的光功率用于标识可正常通信的光功率，由于此时激光器1输出的光功率大于或等于可用于通信的光功率，因此，激光器输出的光信号可用于与ONU光模块进行正常通信，即ONU光模块和OLT光模块处于通信状态，激光器也处于工作状态。

当Tx_disable突发控制信号为第二信号时，驱动芯片2提供的偏置电流经过激光器1，流经Bias-管脚、Bias_set管脚、COM管脚和NO管脚后，通过第二电阻单元5与地连接，以形成通路，通过将第二电阻单元5的阻值设置在合适值，使得激光器1输出的光功率小于预先设定的光功率；由于此时激光器1输出的光功率小于预先设定的光功率，所以激光器发出的光信号达不到与OLT光模块进行通信的最低光功率，那么，ONU光模块和OLT光模块之间不能进行通信，即处于非通信状态，但此时激光器1仍有电流流过，使激光器1处于工作状态，而处于工作状态的激光器1也处于发热状态，这就降低了通信状态与非通信状态之间激光器1的温度差异，从而降低了激光器1输出波长的偏移。

也就是说，当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号是第一信号时，激光器1输出的光信号可用于通信，而当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号是第二信号时，激光器1输出的光信号无法用于通信，这样，保证了激光器1工作在突发模式下，即保证了ONU光模块工作在突发模式下；同时，当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号是第一信号时，激光器1处于发光状态，当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号是第二信号时，激光器1也处于发光状态，意味着不论驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号是第一信号还是第二信号，驱动芯片2一直加载偏置电流给激光器1，使得激光器1一直保持发光状态，减小了激光器1的温度差异，进而降低了激光器1输出波长的偏移。所以，与现有技术相比，本发明实施例提供的激光器驱动电路能够在保证激光器工作在突发模式的前提下，即保证ONU光模块工作在突发模式的前提下，减小激光器的温度差异，降低激光器输出波长的偏移。

需要说明的是，上述预先设定的光功率为-40dBm；上述开关单元3为逻辑开关，该逻辑开关根据输入的Tx_disable突发控制信号确定与第一电阻单元4形成通路，还是与第二电阻单元5形成通路。其中，Tx_disable突发控制信号是通过信号发生器(未示出)产生的，该信号发生器用于向驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable输入周期性切换的第一信号和第二信号。

可选的，第一信号为高电平，第二信号为低电平；或者，第一信号为低电平，第二信号为高电平。

进一步的，如图4所示，本发明实施例提供的激光器驱动电路还包括：电容单元8；其中，电容单元8的一端与所述第一电阻单元4的一端连接，所述电容单元8的另一端与所述第一电阻单元4的另一端连接。这样，当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号从第二信号切换到第一信号时，开关单元3从第二电阻单元5切换到第一电阻单元4；由于电容单元8的电容效应，第一电阻单元4的一端到地的电压为0，此时，流过激光器1的瞬时电流大于激光器1在第一信号发光时的电流，使激光器能够快速升温，降低激光器输出波长的偏移。

针对图3所示的电路，当驱动芯片2的突发控制信号管脚Tx_disable的输入信号从第二信号切换到第一信号时，开关单元3从第二电阻单元5切换到第一电阻单元4，若此时流过激光器1的瞬时电流过大时，会对激光器1造成一定的损坏，因此，为了对流过激光器的瞬时电流进行控制，如图5所示，本发明实施例提供的激光器驱动电路还包括：第三电阻单元7；其中，第三电阻单元7的一端与所述驱动芯片2的偏置电流置位管脚Bias_set连接，第三电阻单元7的另一端与所述切换开关3连接的公共管脚COM连接。具体的，第三电阻单元7用于对流过激光器的瞬时电流进行限流，避免流过激光器的瞬时电流过大，造成激光器的损坏。

针对图5所示的激光器驱动电路，如图6所示，以电源vcc、第一电阻单元4包含电阻R2、第二电阻单元5包含电阻R3、第三电阻单元7包含电阻R4、电容单元8包含电容C1，开关单元3中第一管脚NC、公共管脚COM、第二管脚NO、控制管脚IN分别为图4中A、B、C、D所示的，且当输入驱动芯片(Driver)的Tx_disable突发控制信号(即D点输入信号)为低电平时，B点与A点连接，当输入驱动芯片的Tx_disable突发控制信号为高电平时，B点与C点连接为例，进行具体阐述。

假设Bias_set管脚电压为1.2V，R4＝2k，R2＝2k，R3＝10k，预先设定的光功率为-40dBm；当Tx_disable突发控制信号为低电平时，流过激光器1的偏置电流I1＝1.2V/(2+2)K＝0.3mA，当Tx_disable突发控制信号为高电平时，流过激光器的偏置电流I2＝1.2V/(2+10)K＝0.1mA，那么，加载在激光器上的偏置电流不同。同时，当Tx_disable突发控制信号为低电平时，加载在激光器1上的偏置电流大，激光器1输出的光功率大于或等于-40dBm，此时，激光器1发出的光信号可用于通信；当Tx_disable突发控制信号为高电平时，加载在激光器上的偏置电流小，激光器输出的光功率小于-40dBm，此时，激光器1发出的光信号无法用于通信，这样保证了激光器工作在突发模式下；同时，在非工作状态下，本发明中激光器有电流通过，而现有技术中激光器无电流通过，因此，与现有技术相比，本发明中激光器在工作和非工作状态下切换时的温度降低较小，从而降低激光器输出波长的偏移。

进一步的，当Tx_disable突发控制信号从高电平切换到低电平时，如图4所示，逻辑开关从C点切换到A点，由于电容C1的电容效应，A点电压为0，此时流过激光器的瞬时电流I3＝1.2V/(2)K＝0.6mA，然后电容C1慢慢充电，时间常数为R2*C1，等电容C1充满电后，流过激光器的偏置电流为I1＝1.2V/(2+2)K＝0.3mA，从而实现了Tx_disable突发控制信号从高电平切换到低电平时，流过激光器1的瞬时电流I3大于激光器1在低电平发光时的电流I1，使激光器1能够快速升温，降低了激光器输出波长的偏移。

本发明实施例还提供了一种光模块，包括上述所述的任一种激光器驱动电路。

需要说明的是，以上各个电阻单元、电容单元可以为一个或多个器件的组合实现，即上述任一电阻单元可以包括至少一个电阻，当上述任一电阻单元中包含至少两个电阻时，所述电阻单元内的电阻可以并联的，也可以是串联的，且所述电阻的大小可以是固定的，也可以是变化的；上述电容单元可以包括至少一个电容，当上述电容单元中包含至少两个电容时，所述电容单元内的电容可以是并联的，也可以是串联的，且所述电容的大小可以是固定的，也可以是变化的。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种激光器驱动电路，包括：激光器、驱动芯片、电源，所述激光器的正极与所述电源连接，所述激光器的负极与所述驱动芯片的正向偏置电流管脚连接，其特征在于，还包括：开关单元、第一电阻单元、第二电阻单元；

所述激光器的负极与所述驱动芯片的负向偏置电流管脚连接，所述开关单元的控制管脚与所述驱动芯片的突发控制信号管脚连接，所述开关单元的公共管脚与所述驱动芯片的偏置电流置位管脚连接，所述开关单元的第一管脚与所述第一电阻单元的一端连接，所述开关单元的第二管脚与所述第二电阻单元的一端连接，所述第一电阻单元的另一端和所述第二电阻单元的另一端分别与地连接；

当所述驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第一信号时，流经所述激光器的偏置电流通过所述开关单元的公共管脚和所述开关单元的第一管脚，以使得所述激光器输出的光功率大于或等于预先设定的光功率；当所述驱动芯片的突发控制信号管脚的输入信号为第二信号时，流经所述激光器的偏置电流通过所述开关单元的公共管脚和所述开关单元的第二管脚，以使得所述激光器输出的光功率小于预先设定的光功率，所述预先设定的光功率用于标识可正常通信的光功率。

2.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述激光器驱动电路还包括：电容单元；

所述电容单元的一端与所述第一电阻单元的一端连接，所述电容单元的另一端与所述第一电阻单元的另一端连接。

3.根据权利要求2所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述激光器驱动电路还包括：第三电阻单元；

所述第三电阻单元的一端与所述驱动芯片的偏置电流置位管脚连接，所述第三电阻单元的另一端与所述开关单元的公共管脚连接。

4.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述激光器驱动电路还包括：信号发生器；所述信号发生器用于向所述驱动芯片的突发控制信号管脚输入周期性切换的第一信号和第二信号。

5.根据权利要求1或4所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述第一信号为高电平，所述第二信号为低电平；或者，所述第一信号为低电平，所述第二信号为高电平。

6.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述开关单元为逻辑开关。

7.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于，所述预先设定的光功率为-40dBm。

8.一种光模块，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的激光器驱动电路。