CN104604050B - 一种激光器突发控制电路和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种激光器突发控制电路和方法，在APC环路中添加突发控制电路，将一个Switch开关和二极管串联，再与激光器并联，并通过外部逻辑控制开关打开和关断使连续模式的激光驱动器能够工作在突发模式。突发控制还通过输入高低逻辑电平控制Switch开关和带宽选择电路，当输入为高电平时，激光器无输出，同时带宽选择电路进入快速跟踪模式；当输入为低电平时，激光器输出正常光信号，同时带宽选择电路进入慢速跟踪模式，保证APC环路能够稳定工作。本发明通过外部开关电路控制激光器快速响应，满足PON系统对ONU的突发模式指标要求，同时成本低，实现简单。

Description

一种激光器突发控制电路和方法
技术领域
本发明涉及一种激光器领域，特别是一种激光器突发控制的电路和方法。
背景技术
在传统的突发模式激光器驱动电路中，需要有支持突发模式的激光驱动器才能实现激光器的突发工作，但对于10G 或更高速率的激光器如DFB激光器（分布式反馈激光器，Distributed Feedback Laser)或EML激光器（电吸收调制激光器，Electlro-absorptionModulated Laser），目前仅有支持连续模式工作的激光驱动器。随着10G PON（无源光纤网络，Passive Optical Network）应用的发展，需要有支持10G或更高速率的ONU（光网络单元，Optical Network Unit)产品满足突发模式工作的PON 系统应用要求。
发明内容
本发明为了很好的解决对激光器的突发控制，提供一种激光器突发控制的电路和方法。本发明提供了以下技术方案：
一种激光器突发控制电路，在APC回路中添加突发控制电路，所述突发控制电路包括：一个Switch开关和二极管串联电路，再与激光器并联，并通过外部逻辑控制Switch开关打开和关断，实现激光器的突发模式控制。
进一步的，所述的外部逻辑控制为：通过输入高低逻辑电平控制Switch开关和带宽选择电路。
进一步的，所述的带宽选择电路包括两个功能电路，一是高低带宽选择电路，另一个是延迟电路。
进一步的，所述的高低带宽选择电路包括两个模式，快速跟踪模式和慢速跟踪模式。
进一步的，所述的外部逻辑控制通过输入高低逻辑电平控制Switch开关和带宽选择电路时，当输入为高电平时，激光器无光信号输出，同时带宽选择电路进入快速跟踪模式；当输入为低电平时，激光器输出正常光信号，同时带宽选择电路进入慢速跟踪模式。
进一步的，所述的延迟电路的功能是将输入突发控制逻辑延迟，让激光器在工作前，APC环路能工作在快速跟踪模式，APC能够快速建立，并使得激光器输出稳定功率，然后APC进入慢速跟踪模式，保证不同码型下激光器的稳定工作。
一种激光器突发控制电路的控制方法，其特征在于，该方法为： 当PON 系统输入逻辑即ONU发光控制逻辑为高时，Switch开关处于断开状态，ONU发射端即ONU光输出送出光信号，激光驱动器正常工作使激光器发光，同时在光信号输出前20ns, 带宽选择逻辑为低电平，带宽跟踪电路处于快速跟踪模式；
当ONU 光信号输出稳定后，带宽选择逻辑置为高电平，带宽跟踪电路处于慢速稳定跟踪模式，保证激光器能够稳定输出光信号；
直到PON 系统输入逻辑即ONU发光控制逻辑置低，Switch 开关处于闭合状态，ONU发射端即ONU光输出关断激光器光信号输出，激光器与二极光管并联，两端电压/电流降低使激光器无光输出，并且带宽跟踪电路处于快速跟踪模式直到下一次ONU 光信号送出控制逻辑置高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明不需要具有突发模式功能的激光驱动器，通过外部开关电路控制激光器快速响应。特别是对于高速信号，比如10G PON的应用，能满足PON系统对ONU的突发模式指标要求；
2.成本低，实现简单，对DFB 和EML 激光器都能使用，通过开关和滤波电路实现带宽切换保证APC环路快速建立和正常工作。
附图说明
图1 为本发明的电路模块设计图。
图2为EML 突发控制电路设计图。
图3 为DFB突发控制电路设计图。
图4 为带宽选择电路设计图。
图5控制时序逻辑图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
结合图1，本发明提供了一种激光器突发控制电路，在自动功率控制电路APC环路中添加突发控制逻辑电路，将一个Switch开关和二极管串联，再与激光器并联，并通过外部系统突发逻辑控制Switch开关的打开和关断，使连续模式的激光驱动器能够工作在突发模式。突发控制还通过输入高低逻辑电平控制Switch开关和带宽选择电路，当输入为高电平时，激光器无输出同时带宽选择电路进入快速跟踪模式；当输入为低电平时，激光器输出正常光信号，同时带宽选择电路进入慢速跟踪模式，保证APC环路能够稳定工作。
实施例1
结合图2，使用EML激光器来实现突发控制电路设计。在图2中的激光器突发控制部分电路中，该部分通过将一个Switch开关和二极管串联之后，再与EML激光器并联，通过外部逻辑控制开关打开和关断实现激光器的突发模式控制。
另外突发控制还通过PON系统输入的高低逻辑电平控制Switch开关和带宽选择电路，TTL（逻辑门电路ransistor-Transistor Logic）高电平为2.4~3.3V，低电平为0~0.8V。该输入控制逻辑是系统输入，系统根据要求输入高低电平控制ONU是否发光。
当输入为高电平时，EML激光器无输出，同时带宽选择电路进入快速跟踪模式；当输入为低电平时，激光器输出正常光信号，同时带宽选择电路进入慢速跟踪模式，以保证输出光功率通过APC回路稳定工作。
实施例2
结合图3，为本发明的使用DFB激光器的具体电路设计图。
激光器突发控制部分电路中，该部分设计为通过Switch开关或者场效应晶体管与二极管串联，再与DFB激光器并联，通过外部逻辑控制开关打开和关断实现DFB激光器的突发模式控制。
突发控制通过输入高低逻辑电平控制开关和带宽选择电路，TTL（逻辑门电路ransistor-Transistor Logic）高电平为2.4~3.3V,低电平为0~0.8V。当输入为高电平时，DFB激光器无输出，同时带宽选择电路进入快速跟踪模式；当输入为低电平时，DFB激光器输出正常光信号，同时带宽选择电路进入慢速跟踪模式，以保证输出光功率通过APC回路稳定工作。
结合图4，为本发明的实施例1和2中的带宽选择电路的电路设计放大图，带宽选择电路包括两个功能块，一是高低带宽，包括快速跟踪模式和慢速跟踪模式；另一个是延迟电路，延迟电路的功能是将输入突发控制逻辑延迟20ns，可以让激光器在工作的前20ns，APC环路能工作在快速跟踪模式，即APC能够快速建立并激光器输出稳定功率，然后APC进入慢速跟踪模式，保证不同码型下激光器稳定工作。
其中，电阻R1，R2和电容C1为可选择的带宽参数， R1、switch_band和C1，构成快速跟踪电路； R2和C1组成慢速跟踪电路。RC的时间常数τ=R*C的值越大，跟踪速度越慢；RC的时间常数的值越小，跟踪速度越快。
当开关闭合时， R1和R2并联，如R1为 10ohm，R2为200ohm，C1可为0.01uF，快速跟踪电路的RC常数约为R1*C1=0.1；当开关打开时，慢速跟踪电路的RC 常数为R2*C1=2, 两者的跟踪速度相差20倍, 但慢速跟踪电路能更好的对输入信号进行平均，使图发光信号在发光时输出光功率稳定。
图5是本发明的逻辑控制时序图，当PON 系统输入逻辑即ONU发光控制逻辑为高时，ONU发射端即ONU光输出送出光信号，也就是如上所述在图2和图3中Switch 断开时，激光驱动器正常工作使激光器发光，同时在光信号输出前20ns, 带宽选择逻辑为低电平，即图4中 Switch CTR（Switch control）使得Switch_band开关闭合，图4 中的带宽跟踪电路处于快速跟踪模式；当ONU 光输出稳定后，带宽选择逻辑置为高电平，图4中的Switch CTR使Switch_band开关打开，带宽跟踪电路处于慢速稳定跟踪模式，并保证激光器能够稳定输出光信号。
直到PON 系统输入逻辑即ONU发光控制逻辑置低，ONU发射端即ONU光输出，关断激光器光信号输出，图2和图3中Switch 闭合，激光器与二极光管并联，两端电压/电流降低使激光器无光输出，并且带宽跟踪电路处于快速跟踪模式直到下一次ONU 光信号送出控制逻辑置高。
本发明不需要具有突发模式功能的激光驱动器，激光驱动器一直工作在连续模式，但通过外部开关电路控制激光器快速响应。特别是对于高速信号，比如10G PON的应用，没有突发模式激光驱动器的芯片支持，该方案能满足PON系统对ONU的突发模式指标要求。成本低，实现简单， 对DFB 和EML 激光器都能使用。通过开关和滤波电路实现带宽切换保证APC环路快速建立和正常工作。

Claims (15)

1.一种突发模式激光器控制电路，包括：a)自动功率控制(APC)回路，且APC回路包括带宽选择电路；b)激光器；c)二极管；和d)突发模式控制电路，突发模式控制电路包括与二极管串联且与激光器并联的开关，所述开关由外部逻辑启停，从而实现激光器的突发模式控制；当开关闭合时，带宽选择电路进入快速跟踪模式；当开关断开时，激光器产生光信号且带宽选择电路进入慢速跟踪模式，带宽选择电路采用带宽选择RC电路，带宽选择电路在快速跟踪模式比在慢速跟踪模式更快地跟踪其输入信号。
2.如权利要求1所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于，所述开关和带宽选择电路通过高或低逻辑电平输入启停。
3.如权利要求2所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于，所述带宽选择电路包括高-低带宽选择电路和延迟电路。
4.如权利要求3所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于，所述高-低带宽选择电路具有快速跟踪模式和慢速跟踪模式。
5.如权利要求4所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于，当外部逻辑提供高逻辑电平输入时所述开关关闭二极管且带宽选择电路进入快速跟踪模式，而当外部逻辑提供低逻辑电平输入时激光器产生光信号且带宽选择电路进入慢速跟踪模式。
6.如权利要求4所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于，所述延迟电路的功能是将输入突发控制逻辑延迟20ns,让激光器在工作的前20ns，APC回路能工作在快速跟踪模式，然后APC回路进入慢速跟踪模式。
7.如权利要求1所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于激光器包括突发模式激光器。
8.如权利要求7所述的突发模式激光器控制电路，其特征在于突发模式激光器包括分布反馈式(DFB)激光器或电调幅调制激光器(EML)。
9.如权利要求7所述的突发模式激光器控制电路，还包括持续模式激光器驱动器，从APC回路接收控制信号并向激光器提供驱动信号。
10.一种控制具有突发模式的激光器的方法，包括：a)当输入无源光网络(PON)的光网络单元(ONU)的逻辑电平输入为第一逻辑状态时，在预定周期时间内使带宽选择电路保持在快速跟踪模式并断开开关，所述ONU包括开关，激光器，激光器驱动器，二极管和带宽选择电路，带宽选择电路采用带宽选择RC电路；b)在预定时间周期过后，利用激光器驱动器驱动激光器然后正常地将发射来自激光器的光信号；c)当来自激光器的光信号处于稳定状态时，将带宽选择电路置于慢速跟踪模式；d)当对ONU的逻辑电平输入具有第二逻辑状态时，接通开关以便关闭来自激光器的光信号并使激光器与二极管并联接通；e)当逻辑电平输入再次具有第一逻辑状态时将带宽选择电路置于快速跟踪模式；带宽选择电路在快速跟踪模式比在慢速跟踪模式更快地跟踪其输入信号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，第一逻辑状态为低逻辑电平，而第二逻辑状态为高逻辑电平。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，预定时间周期为20纳秒左右。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述逻辑电平输入过渡到第二逻辑状态时，带宽选择电路将在预定时间周期中保持快速跟踪模式。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，将带宽选择电路处于慢速跟踪模式使激光器发出的光信号稳定。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在激光器的阴极和阳极降低电压/电流会导致激光器无法发出光信号。
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