CN112787212A - 激光驱动器温度补偿电路、激光器及光通信设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光驱动器温度补偿电路、激光器及光通信设备，涉及光通信技术领域。激光驱动器温度补偿电路包括温度检测电路、调制电路和激光驱动电路；温度检测电路，用于检测激光器的温度，获得温度信号，并将温度信号传输至调制电路；调制电路，用于根据温度信号生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路；激光驱动电路，用于根据调制电流产生激光。本发明根据激光器的实时温度调节调制电流的大小，从而实现对调制电流进行温度补偿，避免激光驱动器性能受到温度影响。

Description

激光驱动器温度补偿电路、激光器及光通信设备

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种激光驱动器温度补偿电路、激光器及光通信设备。

背景技术

在光通信系统中，激光驱动器(LDD，Laser Diode Driver)和半导体激光器是光发射机的重要组成部分。半导体激光器对温度比较敏感，它的输出光功率随温度变化很大。针对半导体激光器的这种特性，激光驱动器为半导体激光器提供所需要的调制电流，其调制电流包括调制电流和偏置电流。

通常，为了消除温度变化对半导体激光器特性的影响，对偏置电流设置相应的温度补偿发生变化，但此时如果调制电流不变，则消光比的变化会超出正常范围。为了消除温度变化对半导体激光器特性的影响，还需对调制电流进行温度补偿。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种激光驱动器温度补偿电路、激光器及光通信设备，旨在解决现有技术中激光驱动器性能易受温度影响的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出一种激光驱动器温度补偿电路，激光驱动器温度补偿电路包括温度检测电路、调制电路和激光驱动电路；温度检测电路分别与调制电路及激光驱动电路连接，调制电路与激光驱动电路连接，激光驱动电路包括激光器；

温度检测电路，用于检测激光器的温度，获得温度信号，并将温度信号传输至调制电路；

调制电路，用于根据温度信号生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路；

激光驱动电路，用于根据调制电流产生激光。

可选的，调制电路包括补偿电流生成电路、基准电流生成电路和调制电流生成电路；补偿电流生成电路分别与调制电流生成电路及温度检测电路连接，调制电流生成电路分别与基准电流生成电路及激光驱动电路连接；

补偿电流生成电路，用于根据温度信号生成补偿电流，并将补偿电流传输至调制电流生成电路；

基准电流生成电路，用于生成基准电流，并将基准电流传输至调制电流生成电路；

调制电流生成电路，用于根据补偿电流和基准电流生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路。

可选的，补偿电流生成电路包括第一放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；第一放大器的同相输入端分别与第一电阻的第一端及第二电阻的第一端连接，第一电阻的第二端与温度检测电路连接，第二电阻的第二端分别与第一放大器的输出端及第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与调制电流生成电路连接，第一放大器的反相输入端与第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与第一预设电源连接。

可选的，基准电流生成电路包括第五电阻；第五电阻的第一端与第二预设电源连接，第五电阻的第二端与调制电流生成电路连接。

可选的，调制电流生成电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；第一MOS管的漏极分别与补偿电流生成电路及第一MOS管的栅极连接，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的栅极与第二MOS管的栅极连接，第二MOS管的源极接地，第二MOS管的漏极分别与基准电流生成电路及第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极与第三预设电源连接，第三MOS管的栅极与第四MOS管的栅极连接，第四MOS管的源极与第三预设电源连接，第四MOS管的漏极与激光驱动电路连接。

可选的，激光驱动电路包括偏置电流生成电路；

偏置电流生成电路，用于检测激光器的功率，获得功率信号，并根据功率信号生成偏置电流，将偏置电流传输至激光器；

激光器，用于根据偏置电流和调制电流产生激光。

可选的，偏置电流生成电路包括第二放大器、第六电阻和基准电流源，第二放大器的正向输入端分别与激光器及第六电阻的第一端连接，第六电阻的第二端接地，第二放大器的负向输入端与第四预设电源连接，第二放大器的输出端与基准电流源的参考端连接，基准电流源的输出端与激光器连接。

可选的，温度检测电路包括温度传感器，温度传感器与激光器接触连接，温度传感器的输出端与调制电路连接。

为实现上述目的，本发明还提出一种激光器，激光器包括如上文所述的激光驱动器温度补偿电路。

为实现上述目的，本发明还提出一种光通信设备，光通信设备包括如上文所述的激光器。

在本发明中，通过设置温度检测电路、调制电路和激光驱动电路构成激光驱动器温度补偿电路。温度检测电路，用于检测激光器的温度，获得温度信号，并将温度信号传输至调制电路；调制电路，用于根据温度信号生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路；激光驱动电路，用于根据调制电流产生激光。本发明根据激光器的实时温度调节调制电流的大小，从而实现对调制电流进行温度补偿，避免激光驱动器性能受到温度影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明激光驱动器温度补偿电路第一实施例的电路结构示意图；

图2为本发明激光驱动器温度补偿电路第二实施例的电路结构示意图；

图3为本发明调制电路一实施例的电路结构示意图；

图4为本发明激光驱动器温度补偿电路第三实施例的电路结构示意图；

图5为本发明偏置电流生成电路一实施例的电路结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	温度检测电路	3002	激光器
200	调制电路	R1～R6	第一至第六电阻
				2001	补偿电流生成电路	A1～A2	第一至第二放大器
2002	基准电流生成电路	Q1～Q4	第一至第四MOS管
				2003	调制电流生成电路	VCC1～VCC4	第一至第四参考电源
300	激光驱动电路	I	基准电流源
				3001	偏置电流生成电路

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1，图1为本发明激光驱动器温度补偿电路第一实施例的电路结构示意图，提出本发明激光驱动器温度补偿电路第一实施例。

如图1所示，在第一实施例中，激光驱动器温度补偿电路包括温度检测电路100、调制电路200和激光驱动电路300；温度检测电路100分别与调制电路200及激光驱动电路300连接，调制电路200与激光驱动电路300连接，激光驱动电路300包括激光器。

可以理解的是，激光器的驱动电流包括调制电流和偏置电流；其中，调制电流由调制电路200生成，偏置电流由激光驱动电路300产生。本实施方式主要是对调整电路200生成的调制电流进行温度补偿。

温度检测电路100，用于检测激光器的温度，获得温度信号，并将温度信号传输至调制电路200。

需要说明的是，温度信号可以为电流信号或电压信号。由于激光器在应用中可能采用相应的制冷设备，环境温度与激光器实际温度可能不相同，本实施方式直接对激光器的温度进行检测，以准确确定激光器的运行状态。

在具体实现时，温度检测电路100可采用温度传感器直接对激光器的温度进行检测，获得温度信号，温度传感器与激光器接触连接，温度传感器的输出端与调制电路连接；或者采用热敏电阻及基准电源生成一随温度变化的电流，将该电流作为温度信号。

调制电路200，用于根据温度信号生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路300。

可以理解的是，调制电路200接收到温度信号后，对该温度信号进行解析，确定当前温度信号对应的补偿值，再根据该补偿值生成调整电流，该调制电流与温度可具有正相关关系。

在具体实现时，可将温度信号进行转换，获得对应的补偿电流；再将一预设的基准电流与该补偿电流进行叠加，得到调制电流。其中，补偿电流与温度可具有正相关关系，基准电流不受温度影响，其可由稳定电源产生。

激光驱动电路300，用于根据调制电流产生激光。

应理解的是，激光驱动电路300内部可生成偏置电流，偏置电流与调制电流叠加后，输出至激光器，激光器在电流作用下，产生成激光；其中，激光器可以为半导体激光器。

在第一实施例中，通过设置温度检测电路、调制电路和激光驱动电路构成激光驱动器温度补偿电路。温度检测电路，用于检测激光器的温度，获得温度信号，并将温度信号传输至调制电路；调制电路，用于根据温度信号生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路；激光驱动电路，用于根据调制电流产生激光。本实施例根据激光器的实时温度调节调制电流的大小，从而实现对调制电流进行温度补偿，避免激光驱动器性能受到温度影响。

参照图2，图2为本发明激光驱动器温度补偿电路第二实施例的电路结构示意图。基于上述第一实施例，提出本发明激光驱动器温度补偿电路第二实施例。本实施例以第一实施例为基础进行说明。

如图2所示，在第二实施例中，调制电路200包括补偿电流生成电路2001、基准电流生成电路2002和调制电流生成电路2003；补偿电流生成电路2001分别与调制电流生成电路2003及温度检测电路100连接，调制电流生成电路2003分别与基准电流生成电路2002及激光驱动电路300连接。补偿电流生成电路2001，用于根据温度信号生成补偿电流，并将补偿电流传输至调制电流生成电路2003。基准电流生成电路2002，用于生成基准电流，并将基准电流传输至调制电流生成电路2003；调制电流生成电路2003，用于根据补偿电流和基准电流生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路。

可以理解的是，补偿电流生成电路2001将温度信号进行转换，获得对应的补偿电流；基准电流生成电路2002生成一基准电流，保证在没有补偿电流使，仍然能输出调制电流；调制电流生成电路2003将补偿电流和基准电流进行叠加，获得调制电流。

参照图3，图3为本发明调制电路一实施例的电路结构示意图。

在第二实施例中，补偿电流生成电路2001包括第一放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；第一放大器A1的同相输入端分别与第一电阻R1的第一端及第二电阻R2的第一端连接，第一电阻R1的第二端与温度检测电路100连接，第二电阻R2的第二端分别与第一放大器A1的输出端及第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与调制电流生成电路2003连接，第一放大器A1的反相输入端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第一预设电源VCC1连接。

需要说明的是，第一预设电源VCC1用于表示温度补偿的基准温度，其电压值与温度检测电路100在基准温度下检测到的温度信号的电压值相同。例如，温度检测电路100在检测到温度为26℃时，温度信号的电压值为3V，若需要设置激光器在26℃时不进行补偿，则第一预设电源VCC1可设置为3V。第一预设电源VCC1的具体值可根据需要进行设置，本实施方式对此不加以限制。

可以理解的是，第一电阻R1、第二电阻R2和第四电阻R4决定了补偿电流的的补偿深度。通过设置第一电阻R1、第二电阻R2和第四电阻R4的阻值可设置对检测信号的放大倍数，从而设置补偿深度。其具体值可根据需要进行设置，本实施方式对此不加以限制。

在第二实施例中，基准电流生成电路2002包括第五电阻R5；第五电阻R5的第一端与第二预设电源VCC2连接，第五电阻R5的第二端与调制电流生成电路2003连接。

需要说明的是，第二预设电源VCC2用于提供基准电流，第二预设电源VCC2的具体值影响调制电路200在没有补偿电流时输出的调制电流，其可根据需要进行设置，如3V、5V等，本实施方式对此不加以限制。

在第二实施例中，调制电流生成电路包括第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3和第四MOS管Q4；第一MOS管Q1的漏极分别与补偿电流生成电路及第一MOS管Q1的栅极连接，第一MOS管Q1的源极接地，第一MOS管Q1的栅极与第二MOS管Q2的栅极连接，第二MOS管Q2的源极接地，第二MOS管Q2的漏极分别与基准电流生成电路2002及第三MOS管Q3的漏极连接，第三MOS管Q3的源极与第三预设电源VCC3连接，第三MOS管Q3的栅极与第四MOS管Q4的栅极连接，第四MOS管Q4的源极与第三预设电源VCC3连接，第四MOS管Q4的漏极与激光驱动电路连接。

需要说明的是，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可以为P沟道MOS管，第一MOS管Q1和第二MOS管Q2形成第一电流镜。第三MOS管Q3和第四MOS管Q4可以为N沟道MOS管，第三MOS管Q3和第四MOS管Q4形成第二电流镜。本实施方式通过两个电流镜实现对基准电流和补偿电流的叠加，获得调制电流。

在第二实施例中，调制电路包括补偿电流生成电路、基准电流生成电路和调制电流生成电路；补偿电流生成电路，用于根据温度信号生成补偿电流，并将补偿电流传输至调制电流生成电路。基准电流生成电路，用于生成基准电流，并将基准电流传输至调制电流生成电路；调制电流生成电路，用于根据补偿电流和基准电流生成调制电流，并将调制电流传输至激光驱动电路。本实施例将温度检测电路传输的温度信号进行转换获得补偿电流，在基于预设电源获取基准电流，将补偿电流和基准电流进行叠加后，获得调制电流。从而根据温度对调整电流进行补偿，避免激光驱动器性能受到温度影响。

参照图4，图4为本发明激光驱动器温度补偿电路第三实施例的电路结构示意图，基于上述第一实施例和第二实施例，提出本发明激光驱动器温度补偿电路第一实施例。本实施例以第一实施例为基础进行说明。

如图4所示，在第三实施例中，激光驱动电路300包括偏置电流生成电路3001；偏置电流生成电路3001，用于检测激光器的功率，获得功率信号，并根据功率信号生成偏置电流，将偏置电流传输至激光器3002；激光器3002，用于根据偏置电流和调制电流产生激光。

可以理解的是，激光器的驱动电流由偏置电流和调制电流叠加而成，为了进一步避免激光器受到温度影响，在对调制电流进行补偿时，同时还需对偏置电流进行补偿。

需要说明的是，功率信号可以为电压信号。为检测激光器的功率，可在激光器附近设置一光电二极管，该光电二极管接收激光器产生的激光，生成感应电流，偏置电流生成电路3001接收该感应电流后，进行电压转换，获得功率信号。

参照图5，图5为本发明偏置电流生成电路一实施例的电路结构示意图。

在第三实施例中，偏置电流生成电路3001包括第二放大器A2、第六电阻R6和基准电流源I，第二放大器的A2正向输入端分别与激光器3002及第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端接地，第二放大器A2的负向输入端与第四预设电源VCC4连接，第二放大器A2的输出端与基准电流源I的参考端连接，基准电流源I的输出端与激光器3002连接。

需要说明的是，基准电流源I可产生电流，其生成的电流的大小由参考端接收的电流决定，基准电流源I对于本领域技术人员来说是非常成熟的技术，本实施方式对此不在进行赘述。

第二放大器的A2正负输入端之间的误差越大，则其输出端的电流越大，从而基准电流源I产生的电流越大，激光器3001接收到的偏置电流越大。因此，偏置电流生成电路3001可根据激光器的功率动态调节偏置电流的大小，以保证光电二极管的光生电流，即功率信号的电压稳定，从而使得激光器3001具有相对稳定的输出光功率。

在第三实施例中，激光驱动电路包括偏置电流生成电路；偏置电流生成电路，用于检测激光器的功率，获得功率信号，并根据功率信号生成偏置电流，将偏置电流传输至激光器；激光器，用于根据偏置电流和调制电流产生激光。本实施例中，偏置电流生成电路可实时调节偏置电流的大小。使得激光器具有相对稳定的输出光功率。

为实现上述目的，本发明还提出一种激光器，激光器包括如上文所述的激光驱动器温度补偿电路。该激光驱动器温度补偿电路的具体结构参照上述实施例，由于本激光器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

为实现上述目的，本发明还提出一种光通信设备，光通信设备包括如上文所述的激光器。该激光器的具体结构参照上述实施例，由于本光通信设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述激光驱动器温度补偿电路包括温度检测电路、调制电路和激光驱动电路；所述温度检测电路分别与所述调制电路及所述激光驱动电路连接，所述调制电路与所述激光驱动电路连接，所述激光驱动电路包括激光器；

所述温度检测电路，用于检测所述激光器的温度，获得温度信号，并将所述温度信号传输至所述调制电路；

所述调制电路，用于根据所述温度信号生成调制电流，并将所述调制电流传输至所述激光驱动电路；

所述激光驱动电路，用于根据所述调制电流产生激光。

2.如权利要求1所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述调制电路包括补偿电流生成电路、基准电流生成电路和调制电流生成电路；所述补偿电流生成电路分别与所述调制电流生成电路及所述温度检测电路连接，所述调制电流生成电路分别与所述基准电流生成电路及所述激光驱动电路连接；

所述补偿电流生成电路，用于根据所述温度信号生成补偿电流，并将所述补偿电流传输至所述调制电流生成电路；

所述基准电流生成电路，用于生成基准电流，并将所述基准电流传输至所述调制电流生成电路；

所述调制电流生成电路，用于根据所述补偿电流和所述基准电流生成调制电流，并将所述调制电流传输至所述激光驱动电路。

3.如权利要求2所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述补偿电流生成电路包括第一放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；所述第一放大器的同相输入端分别与所述第一电阻的第一端及所述第二电阻的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述温度检测电路连接，所述第二电阻的第二端分别与所述第一放大器的输出端及所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述调制电流生成电路连接，所述第一放大器的反相输入端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与第一预设电源连接。

4.如权利要求2所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述基准电流生成电路包括第五电阻；所述第五电阻的第一端与第二预设电源连接，所述第五电阻的第二端与所述调制电流生成电路连接。

5.如权利要求2所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述调制电流生成电路包括第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和第四MOS管；所述第一MOS管的漏极分别与所述补偿电流生成电路及所述第一MOS管的栅极连接，所述第一MOS管的源极接地，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的栅极连接，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的漏极分别与所述基准电流生成电路及所述第三MOS管的漏极连接，所述第三MOS管的源极与第三预设电源连接，所述第三MOS管的栅极与所述第四MOS管的栅极连接，所述第四MOS管的源极与所述第三预设电源连接，所述第四MOS管的漏极与所述激光驱动电路连接。

6.如权利要求1-5中任一项所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述激光驱动电路包括偏置电流生成电路；

所述偏置电流生成电路，用于检测所述激光器的功率，获得功率信号，并根据所述功率信号生成偏置电流，将所述偏置电流传输至所述激光器；

所述激光器，用于根据所述偏置电流和所述调制电流产生激光。

7.如权利要求6所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述偏置电流生成电路包括第二放大器、第六电阻和基准电流源，所述第二放大器的正向输入端分别与所述激光器及所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端接地，所述第二放大器的负向输入端与第四预设电源连接，第二放大器的输出端与所述基准电流源的参考端连接，所述基准电流源的输出端与所述激光器连接。

8.如权利要求1至5中任一项所述的激光驱动器温度补偿电路，其特征在于，所述温度检测电路包括温度传感器，所述温度传感器与所述激光器接触连接，所述温度传感器的输出端与所述调制电路连接。

9.一种激光器，其特征在于，所述激光器包括如权利要求1-8中任一项所述的激光驱动器温度补偿电路。

10.一种光通信设备，其特征在于，所述光通信设备包括如权利要求9所述的激光器。

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