CN111682399B - 激光发射器驱动电路、系统及高速光通信装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种激光发射器驱动电路，应用于多个激光发射器，激光发射器驱动电路包括：选择模块、高电压产生模块、多个充放电模块及多个电容组，选择模块及高电压产生模块分别连接多个充放电模块，选择模块用于向多个充放电模块分别发送选择信号，高电压产生模块用于向多个充放电模块分别提供高电压信号；激光发射器包括第一电极；其中，单个电容组的一端与对应的激光发射器的第一电极连接，且另一端接地，充放电模块根据选择信号并通过高电压信号对电容组充电，当电容组放电时，电流经过激光发射器连接，以驱动激光发射器发射激光。激光发射器驱动电路减轻驱动激光发射器的负担。本申请还提供了一种激光发射器驱动系统及高速光通信装置。

Description

激光发射器驱动电路、系统及高速光通信装置

技术领域

本申请涉及光电技术领域，尤其是涉及一种激光发射器驱动电路、系统及高速光通信装置。

背景技术

目前，光通信系统是重要的研究方向之一。激光作为光通信系统中常用的信息载体之一，被广泛应用在高速光通信系统、激光雷达等技术领域中。由于激光发射器的发射激光功率较高，需要具有较强的驱动能力的驱动电路驱动激光发射器工作。

发明内容

本申请公开了一种激光发射器驱动电路，在正常驱动激光发射器工作的同时，降低激光发射器的瞬时功率，使得驱动电路的驱动能力的负担得以减轻。

第一方面，本申请提供了一种激光发射器驱动电路，应用于多个激光发射器，所述激光发射器驱动电路包括：选择模块、高电压产生模块、多个充放电模块及多个电容组，所述选择模块及所述高电压产生模块分别连接所述多个充放电模块，所述选择模块用于向所述多个充放电模块分别发送选择信号，所述高电压产生模块用于向所述多个充放电模块分别提供高电压信号；所述激光发射器包括第一电极；其中，单个所述电容组的一端与对应的所述激光发射器的第一电极连接，且另一端接地，所述充放电模块根据所述选择信号并通过所述高电压信号对所述电容组充电，当所述电容组放电时，电流经过所述激光发射器连接，以驱动所述激光发射器发射激光。

相较于现有技术，本申请的激光发射器驱动电路中的所述充放电模块可根据所述选择信号选择性的驱动所述激光发射器发射激光，降低了同一时间内所述激光发射器发射激光的瞬时功率，从而减轻了激光发射器驱动电路的驱动能力的负担。

第二方面，本申请还提供了一种激光发射器驱动系统，所述激光发射器驱动系统包括多个激光发射器及如第一方面所述的激光发射器驱动电路，所述激光发射器驱动电路用于驱动所述多个激光发射器发射激光。

第三方面，本申请还提供了一种高速光通信装置，所述高速光通信装置包括如第二方面所述的激光发射器驱动系统。

附图说明

为了更清楚的说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施方式提供的激光发射器驱动电路框架示意图。

图2为本申请一实施例提供的充放电模块电路示意图。

图3为本申请一实施例提供的激光发射器示意图。

图4为本申请一实施例提供的P型晶体管示意图。

图5为本申请一实施例提供的N型晶体管示意图。

图6为本申请一实施例提供的激光发射器驱动电路框架示意图。

图7为本申请一实施例提供的开关模块电路示意图。

图8为本申请一实施例提供的激光发射器驱动系统框架示意图。

图9为本申请一实施例提供的高速光通信装置框架示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种激光发射器驱动电路1，请参阅图1，图1为本申请第一实施方式提供的激光发射器驱动电路框架示意图。所述激光发射器驱动电路1应用于多个激光发射器21，且包括：选择模块11、高电压产生模块12及多个充放电模块13。所述选择模块11及所述高电压产生模块12分别连接所述多个充放电模块13，所述选择模块11用于向所述多个充放电模块13分别发送选择信号，所述高电压产生模块12用于向所述多个充放电模块13分别提供高电压信号。所述激光发射器21包括第一电极211(请参阅图2及图3)；其中，单个所述电容组135的一端与对应的所述激光发射器21的第一电极211连接，且另一端接地，所述充放电模块13根据所述选择信号并通过所述高电压信号对所述电容组135充电，当所述电容组135放电时，电流经过所述激光发射器21连接驱动所述激光发射器21发射激光。

需要说明的是，所述高电压产生模块12产生的所述高电压信号的电压值大于等于电源信号的电压值，所述电源信号可以是所述激光发射器驱动电路1外接的电源设备所产生的，也可以是所述激光发射器驱动电路1内部产生的。

可以理解的，所述高电压产生模块12产生的所述高电压信号通过所述充放电模块13加载于所述激光发射器21上。具体的，在本实施例中，所述选择模块11产生的所述选择信号可以为高电平信号，或者低电平信号。例如，当所述选择信号为高电平时，所述充放电模块13将所述高电压信号传输至所述激光发射器21，以驱动所述激光发射器21发射激光；当所述选择信号为低电平时，所述充放电模块13停止将所述高电压信号传输至所述激光发射器21并将第一电极211电压下拉到地电压，所述激光发射器21不发射激光。

可选的，在其他可能的实施例中，所述充放电模块13也可以在所述选择信号为低电平时，将所述高电压信号传输至所述激光发射器21，或者，所述选择信号为其他形式的信号。可以理解的，只要不影响所述充放电模块13用于根据所述选择信号及所述高电压信号驱动所述激光发射器21发射激光，本申请对所述选择信号的形式不加以限制。

可以理解的，在本实施例中，所述充放电模块13可根据所述选择信号选择性的驱动所述激光发射器21发射激光，降低了同一时间内所述激光发射器21发射激光的瞬时功率，从而减轻了激光发射器驱动电路1的驱动能力的负担。

在一种可能的实施例中，请一并参阅图2，图2为本申请一实施例提供的充放电模块电路示意图。所述充放电模块13包括：第一电压平移电路131、反相器132、第一开关133及第二开关134。所述第一电压平移电路131连接所述选择模块11，用于接收所述选择信号，并将所述选择信号进行升压以得到升压信号。所述反相器132连接所述第一电压平移电路131，用于接收所述升压信号，并将所述升压信号的电位进行反相以得到反压信号。

具体的，所述第一电压平移电路131可以为但不限于为升压电路。在本实施例中，所述选择信号为所述电源信号的电源域的信号，所述第一电压平移电路131将所述选择信号进行升压以得到所述升压信号，且所述升压信号为所述高电压信号的电源域的信号。所谓电源域是指电压值范围，例如，所述电源信号的电源域是指0V至所述电源信号的最大电压值，在不同需求的情况下，所述电源信号的最大电压值可以是2V、3V、5V等。同理，所述高电压信号的电源域是指0V至所述高电压信号的最大电压值。所述反相器132将所述升压信号的电位进行反相以得到所述反压信号，换句话说，所述反相器132将所述升压信号的相位反转180度，即所述反压信号与所述升压信号的相位差为180度。

具体的，所述反压信号可以控制所述第一开关133及所述第二开关134的导通或断开，可分别将所述高电压信号或者所述接地信号加载到激光发射器21的第一电极211。

具体的，所述第一开关133及所述第二开关134的导通或断开是指，当所述第一开关133导通时，所述第二开关134断开；或者，当所述第一开关133断开时，所述第二开关134导通。

具体的，在本实施例中，请一并参阅图3，图3为本申请一实施例提供的激光发射器示意图。如图3所示，所述激光发射器21包括第一电极211、发光组件212及第二电极213，所述发光组件212在所述第一电极211及所述第二电极213的电压驱动下，发射激光。当所述反压信号为低电位时，所述第一开关133导通，所述第二开关134断开，所述高电压信号通过所述第一开关133被加载到激光发射器21的第一电极31；当所述反压信号为高电位时，所述第一开关133断开，所述第二开关134导通，接地信号通过所述第二开关134加载到激光发射器21的第一电极211。

进一步的，请再次参阅图2，所述第一开关133及所述第二开关134均包括栅极g、源极s及漏极d。所述第一开关133的栅极g连接所述反压信号及所述第二开关134的栅极g，所述第一开关133的源极s连接所述高电压产生模块12，用于接收所述高电压信号，所述第一开关133的漏极d连接所述第一电极211。所述第二开关134的源极s接地，所述第二开关134的漏极d连接所述第一电极211。

具体的，在本实施例中所述第一开关133及所述第二开关134为晶体管。晶体管的特性在于，当所述第一开关133或所述第二开关134的栅极g加载有合适的电压信号时，所述第一开关133或所述第二开关134的源极s与漏极d导通。

具体的，在本实施例中，请一并参阅图4及图5，图4为本申请一实施例提供的P型晶体管示意图；图5为本申请一实施例提供的N型晶体管示意图。所述第一开关133为P型晶体管，所述第二开关134为N型晶体管。

具体的，如图4所示，P型晶体管由栅极g及一个N型半导体包覆两个P型半导体构成，其中一个P型半导体为源极s，另一个为漏极d。栅极g为金属电极，且栅极g与源极s及漏极d之间还设置有绝缘层I。由于P型半导体材料中掺入了三价元素杂质，P型半导体中多数载流子为空穴，且空穴带正电荷。在所述第一开关133的栅极g加载低电位时，两个P型半导体形成沟道导通所述第一开关133的源极s及漏极d。

相反的，如图5所示，N型晶体管由栅极g及一个P型半导体包覆两个N型半导体构成，其中一个N型半导体为源极s，另一个为漏极d。由于N型半导体材料中掺入了五价元素杂质，N型半导体中多数载流子为电子，且电子带负电荷。在所述第二开关134的栅极g加载高电位时，两个N型半导体形成沟道导通所述第一开关133的源极s及漏极d。

也就是说，在本实施例中，当所述反压信号为低电位时，也就是所述选择信号为高电位时，所述第一开关133导通，所述第二开关134断开，所述高电压信号通过所述第一开关133被加载到激光发射器21的第一电极211。当所述反压信号为高电位时，也就是所述选择信号为低电位时，所述第一开关133断开，所述第二开关134导通，接地信号通过所述第二开关134加载到激光发射器21的第一电极211。

可以理解的，在其他可能的实施例中，所述第一开关133及所述第二开关134还可以是其他类型的开关，只要不影响根据所述第一开关133及所述第二开关134的导通或断开，分别将所述高电压信号或者所述接地信号加载到激光发射器21的第一电极211，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施例中，请一并参阅图6，图6为本申请一实施例提供的激光发射器驱动电路框架示意图。所述激光发射器驱动电路1还包括：脉冲产生模块14、开关模块15。所述脉冲产生模块14用于产生第一脉冲信号，所述开关模块15连接所述脉冲单元以接收所述第一脉冲信号，所述开关模块15还连接所述高电压产生模块12，以接收所述高电压信号。所述开关模块15根据所述第一脉冲信号及所述高电压信号且与所述充放电模块13配合，以驱动所述激光发射器21发射激光。

具体的，所述脉冲产生模块14产生的所述第一脉冲信号可以是方波、三角波及锯齿波等。在本实施例中，当所述第一脉冲信号为高电位时，所述开关模块15导通所述激光发射器21所在的电路，使得所述充放电模块13驱动所述激光发射器21发射激光。

可以理解的，通过调整所述第一脉冲信号的频率，可调整所述开关模块15导通所述激光发射器21所在电路的频率，也就是说可调整所述激光发射器21发射激光的频率，以达到高速光通信或激光雷达等技术效果。

具体的，在一种可能的实施例中，请一并参阅图7，图7为本申请一实施例提供的开关模块电路示意图。所述开关模块15包括：第二电压平移电路151、缓冲器152、第三开关153及第四开关154。所述第二电压平移电路151连接所述脉冲产生模块14，用于接收所述第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号进行升压以得到第二脉冲信号。所述缓冲器152连接所述第二电压平移电路151，用于接收所述第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号进行缓冲以得到第三脉冲信号。

具体的，所述第二电压平移电路151请参阅上文的描述，在此不再赘述。所述第一脉冲信号为所述电源信号的电源域的信号，所述第二电压平移电路151将所述第一脉冲信号进行升压以得到所述第二脉冲信号，且所述第二脉冲信号为所述高电压信号的电源域的信号。所述缓冲器152延缓了所述第三脉冲信号的输出时间，起到了缓冲电路的作用。

进一步的，请再次参阅图7，所述第三开关153及所述第四开关154均包括栅极g、源极s及漏极d。所述第三开关153的栅极g连接所述第三脉冲信号及所述第四开关154的栅极g。所述第三开关153的源极s连接所述高电压产生模块12，用于接收所述高电压信号。所述激光发射器21还包括第二电极213，所述第三开关153的漏极d连接所述第二电极213，所述第四开关154的源极s接地，所述第四开关154的漏极d连接所述第二电极213。

可以理解的，在本实施例中，多个所述激光发射器21的第二电极213同时连接于所述第三开关153的漏极d和所述第四开关154的漏极d。也就是说，所述开关模块15通过控制加载于所述激光发射器21的所述第二电极213的电压信号的不同，可同时控制多个所述激光发射器21是否开启。

可选的，在其他可能的实施例中，也可以是所述多个激光发射器21的第一电极211同时连接于所述第三开关153的漏极d和所述第四开关154的漏极d，且所述多个激光发射器21的第二电极213与所述多个充放电模块13一一对应连接。

具体的，在本实施例中所述第三开关153及所述第四开关154为晶体管。晶体管的特性请参阅上文描述，在此不再赘述。在本实施例中，所述第三开关153为P型晶体管，所述第四开关154为N型晶体管。

具体的，所述缓冲信号可以控制所述第三开关153及所述第四开关154的导通或断开，可分别将所述高电压信号或者所述接地信号加载到激光发射器21的第二电极213。

具体的，所述第三开关153及所述第四开关154的导通或断开是指，当所述第三开关153导通时，所述第四开关154断开；或者，当所述第三开关153断开时，所述第四开关154导通。

具体的，P型晶体管及N型晶体管的特征请参阅上文描述，在此不再赘述。在本实施例中，当所述第三脉冲信号为低电位时，也就是所述第一脉冲信号为低电位时，所述第一开关133导通，所述第二开关134断开，所述高电压信号通过所述第一开关133被加载到激光发射器21的第二电极213。当所述第三脉冲信号为高电位时，也就是所述第一脉冲信号为高电位时，所述第一开关133断开，所述第二开关134导通，接地信号通过所述第二开关134加载到激光发射器21的第二电极213。

可以理解的，在其他可能的实施例中，所述第三开关153及所述第四开关154还可以是其他类型的开关，只要不影响根据所述第三开关153及所述第四开关154的导通或断开，分别将所述高电压信号或者所述接地信号加载到激光发射器21的第二电极213，本申请对此不加以限制。

在一种可能的实施例中，请再次参阅图6。所述充放电模块13还包括多个电容组135。单个所述电容组135的一端与对应的所述激光发射器21的第一电极211连接，且另一端接地。所述充放电模块13根据所述选择信号并通过所述高电压信号对所述电容组135充电。当所述开关模块15控制所述激光发射器21所在的通路开启时，所述电容组135放电，且电流经过所述激光发射器21。

具体的，所述充放电模块13根据所述选择信号及所述高电压信号对所述电容组135充电，例如，当所述选择信号为高电位，也就是所述反压信号为低电位时，所述第一开关133导通，所述高电压信号加载至所述电容组135的一端，为所述电容组135充电。

具体的，当所述开关模块15控制所述激光发射器21所在的通路开启，也就是当所述第一脉冲信号为高电位，即第三脉冲信号为高电位时，所述接地信号加载至所述电容组135的另一端及所述激光发射器21的第二电极213上。所述电容组135中储存的电荷流过所述激光发射器21，使得所述激光发射器21发射激光。

在一种可能的实施例中，所述电容组135由一个电容或大于等于两个电容构成。

具体的，当所述电容组135中的电容数量大于等于两个时，电容可以串联或并联构成电容值不同的所述电容组135，以满足驱动不同激光发射器21所需要的电流。

本申请还提供了一种激光发射器驱动系统2，请一并参阅图8，图8为本申请一实施例提供的激光发射器驱动系统框架示意图。所述激光发射器驱动系统2包括多个激光发射器21及如上文所述的激光发射器驱动电路1。所述激光发射器驱动电路1用于驱动所述多个激光发射器21发射激光。

具体的，所述激光发射器21在驱动下可发射激光，由于激光的定向发光、亮度高、颜色纯及能量大等特性，激光在许多领域具有广泛的用途。相对的，驱动所述激光发射器21所需要的驱动电路要求较高。所述激光发射器驱动电路1通过选择性的驱动所述多个激光发射器21中的任意个发射激光，降低了所述激光发射器21的瞬时功率，减小了驱动电路的负担。具体的，所述激光发射器驱动电路1请参阅上文描述，在此不再赘述。

本申请还提供了一种高速光通信装置3，请一并参阅图9，图9为本申请一实施例提供的高速光通信装置框架示意图。所述高速光通信装置3包括如上文所述的激光发射器驱动系统2。

具体的，如图9所示，所述高速光通信装置3通常还包括接收模块31，所述激光发射器21发射的激光可作为通信数据的载体，所述接收模块31用于接收所述激光发射器21发射的激光，并将激光信号转换为数据电信号，以达到高速光通信的技术效果。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (12)

1.一种激光发射器驱动电路，应用于多个激光发射器，其特征在于，所述激光发射器驱动电路包括：选择模块、高电压产生模块、多个充放电模块及多个电容组，所述选择模块及所述高电压产生模块分别连接所述多个充放电模块，所述选择模块用于向所述多个充放电模块分别发送选择信号，所述高电压产生模块用于向所述多个充放电模块分别提供高电压信号；所述激光发射器包括第一电极；其中，单个所述电容组的一端与对应的所述激光发射器的第一电极连接，且另一端接地，所述充放电模块根据所述选择信号并通过所述高电压信号对所述电容组充电，当所述电容组放电时，电流经过所述激光发射器连接，以驱动所述激光发射器发射激光。

2.如权利要求1所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述充放电模块包括：第一电压平移电路、反相器、第一开关及第二开关，所述第一电压平移电路连接所述选择模块，用于接收所述选择信号，并将所述选择信号进行升压以得到升压信号，所述反相器连接所述第一电压平移电路，用于接收所述升压信号，并将所述升压信号的电位进行反相以得到反压信号。

3.如权利要求2所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述第一开关及所述第二开关均包括栅极、源极及漏极，所述第一开关的栅极连接所述反压信号及所述第二开关的栅极，所述第一开关的源极连接所述高电压产生模块，用于接收所述高电压信号，所述第一开关的漏极连接所述第一电极，所述第二开关的源极接地，所述第二开关的漏极连接所述第一电极。

4.如权利要求3所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述第一开关为P型晶体管，所述第二开关为N型晶体管。

5.如权利要求1所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述激光发射器驱动电路还包括：脉冲产生模块、开关模块，所述脉冲产生模块用于产生第一脉冲信号，所述开关模块连接所述脉冲单元以接收所述第一脉冲信号，所述开关模块还连接所述高电压产生模块，以接收所述高电压信号，所述开关模块根据所述第一脉冲信号及所述高电压信号且与所述充放电模块配合，以驱动所述激光发射器发射激光。

6.如权利要求5所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述开关模块包括：第二电压平移电路、缓冲器、第三开关及第四开关，所述第二电压平移电路连接所述脉冲产生模块，用于接收所述第一脉冲信号，并将所述第一脉冲信号进行升压以得到第二脉冲信号，所述缓冲器连接所述第二电压平移电路，用于接收所述第二脉冲信号，并将所述第二脉冲信号进行缓冲以得到第三脉冲信号。

7.如权利要求6所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述第三开关及所述第四开关均包括栅极、源极及漏极，所述第三开关的栅极连接所述第三脉冲信号及所述第四开关的栅极，所述第三开关的源极连接所述高电压产生模块，用于接收所述高电压信号，所述激光发射器还包括第二电极，所述第三开关的漏极连接所述第二电极，所述第四开关的源极接地，所述第四开关的漏极连接所述第二电极。

8.如权利要求7所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，多个所述激光发射器的第二电极同时连接于所述第三开关的漏极和所述第四开关的漏极。

9.如权利要求7所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述第三开关为P型晶体管，所述第四开关为N型晶体管。

10.如权利要求1所述的激光发射器驱动电路，其特征在于，所述电容组由一个电容或大于等于两个电容构成。

11.一种激光发射器驱动系统，所述激光发射器驱动系统包括多个激光发射器及如权利要求1-10任意一项所述的激光发射器驱动电路，所述激光发射器驱动电路用于驱动所述多个激光发射器发射激光。

12.一种高速光通信装置，其特征在于，所述高速光通信装置包括如权利要求11所述的激光发射器驱动系统。

Images