CN113098616B - 用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法，通过驱动光发射组件产生光信号并获得表征光信号的检测信号，而后利用检测信号将平均光功率指标换算为参考平均电流信号；在时序信号的控制下，根据检测信号相减参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量生成第一控制信号，以及根据参考平均电流信号和消光比指标产生参考交流电流信号，再根据第一差分信号的交流分量相减参考交流电流信号后得到的第二差分信号生成第二控制信号；而后根据该第一控制信号调节偏置电流的大小，根据该第二控制信号调节调制电流的大小。由此可以避免了低频双闭环控制中ERC环路受信号高低频率成分的影响，拓展其在中高速信号下的应用。

Description

用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法

技术领域

本公开涉及光通信技术领域，具体涉及一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法。

背景技术

在光纤通信系统中，期望能够控制由发送光源器件生成的光调制幅度(OMA，Optical Modulation Magnitude)。为了维持状态之间的快速切换并减少噪声，不会将发送光源器件切换到某个设定的高功率后再关断，而是切换到一个低功率。上述高低光功率的比值描述为消光比率(ER)，即代表数据“1”时的高光学强度与代表数据“0”时的低光学强度的比值。然而，由于光源器件的特性因温度和老化而变化，光源器件输送这些高和低光学输出所需的电流不是恒定的，并且实际上受制造容限的影响，单个光源器件之间发相同光功率所需的电流也有所不同。此外，光调制幅度同时取决于偏置电流和调制电流，使得在自动功率控制的同时兼顾优化消光比变得较为复杂。

因此，不仅期望能够自动地补偿光源器件本身的制造容限和参数漂移特性，而且还期望能够在数据模式仅具有有限的低频成分且具有随机特性的情况下，达到某个设定的目标调制水平。

为激光器输出提供闭环控制的一种方法是采用双闭环架构方案，包括自动平均光功率控制(APC，Automatic Mean Power Control)电路和消光比控制(ERC，ExtinctionRation Control)电路的激光二极管驱动器(LDD)装置100，如图1所示，其中，参与形成APC闭环控制的偏置电路130主要作用是保持出光功率恒定，采用背光光电二极管对实际的出光功率进行实时监测，然后将监测值与设置值进行比较，自动调节激光器LD的偏置电流I_BIAS的大小来调整出光功率。参与形成闭环消光比控制ERC的调制电路140则根据环境温度的变化来对调制电流I_MOD进行补偿，最终来保持消光比的恒定。

参见图1，发射机输入信号DATA_IN、突发模式的使能信号BEN(Burst Enable)以及偏置电流数模转换器170和调制电流数模转换器180输入到光源驱动器110。工作时，根据输入信号DATA_IN光源驱动器110提供偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD的设定初始值，驱动激光器LD发光，然后利用TOSA组件中的光电二极管MPD，产生光生载流子，将光信号转换成电信号V1，而后通过低通滤波器131提取电信号V1中的直流分量，跟光功率控制模块132设定好的目标值进行比较，比较结果送入到数字控制器150，通过一定的算法去控制偏置电流数模转换器170产生的电流，并通过峰值监测模块141检测该电信号V1的峰值，然后跟消光比控制模块142设定好的目标值进行比较，比较结果送入到数字控制器150，通过一定的算法去控制调制电流数模转换器180输出的电流。

上述双闭环控制方案最终可以使得感应电信号的直流分量和峰值分别与其对应的目标设定值相等。由于感应电流(电信号V1)代表发射光输出功率，即实现了对输出平均光功率和峰值功率的控制，也即实现了对发射光功率的OMA调制。该方案虽然可以自动控制发射光调制幅度OMA，而无需对光源器件做大量的温度特性测试，同时也能解决器件的老化问题。但其只能实现在低速应用的发射光OMA自动控制，其原因主要是受限于TOSA组件中光电二极管MPD的寄生电容较大，例如一般5p～20pF，使得工作带宽频率较低，例如一般是几十兆赫兹，导致在高于几十MHz信号速率的应用中，由于后级的峰值监测模块在随机信号高低频成分下检测到的峰值不同，因此无法保证调制电流控制环路的稳定，这极大的阻碍了其在目前主流的光通信发射端千兆，万兆赫兹高速信号下的应用。

另外，由于不同MPD的寄生电容大小不同，以及MPD生产的寄生电容一致性电流型激光驱动器问题，这也将使得该方案的适应性不强。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提供了一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法，可以避免了低频双闭环控制中ERC环路受信号高低频率成分以及不同MPD寄生电容不同的影响，拓展了本公开在中高速信号下的应用，同时解决光源器件的电光转换特性随温度、老化时间以及生产一致性等因素影响OMA指标的问题。

一方面本公开提供的一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置，前述光源驱动器用于提供驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，前述光发射组件与光源驱动器连接，用于根据偏置电流与调制电流产生光信号，以及获得表征检测信号，该控制装置还包括：

参考平均电流产生电路，与前述光发射组件的输出端连接，接收检测信号，并将平均光功率指标换算为参考平均电流信号；

偏置电流控制电路，分别与前述光发射组件和参考平均电流产生电路的输出端连接，用于在时序信号的控制下，根据前述检测信号相减前述参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量，生成用于控制前述偏置电流的第一控制信号；

调制电流控制电路，用于在前述时序信号的控制下，根据前述参考平均电流信号和消光比指标，产生参考交流电流信号，以及根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号生成用于控制前述调制电流的第二控制信号；

数字控制单元，分别与前述偏置电流控制电路和调制电流控制电路连接，用于提供时序信号，并在该时序信号的控制下，根据前述第一控制信号调节前述偏置电流的大小，以及根据前述第二控制信号调节前述调制电流的大小。

优选地，该调制电流控制电路还用于调节前述参考交流电流信号与前述检测信号同步跟随该时序信号频率变化而变化。

优选地，前述的控制装置还包括：

偏置电流数模转换器，连接于前述数字控制单元的输出端与光源驱动器之间；

调制电流数模转换器，连接于前述数字控制单元的输出端与光源驱动器之间。

优选地，前述的参考平均电流产生电路包括：

平均光功率设置模块，该平均光功率设置模块输入端接入前述光信号的平均光功率指标，输出端提供电压驱动信号；

第一电流源，连接在前述光发射组件的输出端与地之间，受控于前述电压驱动信号的控制，生成前述参考平均电流信号，且光发射组件与该第一电流源的连接节点作为第一节点，用以提供前述的检测信号。

优选地，前述第一电流源采用电流沉的连接方式接入前述的参考平均电流产生电路。

优选地，前述的偏置电流控制电路包括：

第一跨阻放大器，该第一跨阻放大器的负输入端连接前述第一节点，接入检测信号，且通过第一可变电阻器连接其自身的输出端，该第一跨阻放大器的正输入端接入第一参考信号；

第一积分器，该第一积分器的负输入端连接第一跨阻放大器的负输入端，该第一积分器的正输入端连接第一跨阻放大器的输出端，控制端接入前述的时序信号，输出端提供检测信号相减参考平均电流信号后得到的第一差分信号；

第一比较器，该第一比较器的控制端接入前述的时序信号，反相输入端接入第二参考信号，同相输入端连接前述第一积分器的输出端，该第一比较器获取前述第一差分信号的直流分量，生成前述第一控制信号，并将其从输出端提供给前述的数字处理单元。

优选地，前述的调制电流控制电路包括：

参考交流电流产生模块，该参考交流电流产生模块具有接入前述光信号的消光比指标的第三输入端、接入前述光源驱动器接入的输入信号的第四输入端、连接前述平均光功率设置模块的第五输入端，以及提供前述参考交流电流信号的第二输出端；

可变电容器，连接在供电端与前述第二输出端之间，用以通过充放电过程补偿前述的参考交流电流信号，该可变电容器与前述第二输出端的连接节点作为第二连接节点，用于提供稳定的参考交流电流信号；

第二跨阻放大器，该第二跨阻放大器的负输入端连接前述第二节点，且通过第二可变电阻器连接其自身的输出端，该第二跨阻放大器的正输入端接入第三参考信号，输出端提供第二电压信号，该第二电压信号用以表征前述的参考交流电流信号；

第二信号处理模块，连接前述第二跨阻放大器的输出端，用以在时序信号的控制下对前述第二电压信号进行信号处理；

第一信号处理模块，连接前述第一跨阻放大器的输出端，用以在时序信号的控制下对前述第一差分信号进行信号处理；

第二积分器，该第二积分器的负输入端连接前述第一信号处理模块的输出端，正输入端连接前述第二信号处理模块的输出端，控制端接入时序信号，输出端用以提供该第一差分信号的交流分量相减参考交流电流信号后得到的第二差分信号；

第二比较器，该第二比较器的控制端接入时序信号，同相输入端连接前述第二积分器的输出端，反相输入端接入第四参考信号，输出端连接前述数字控制单元的输入端，提供前述的第二控制信号。

优选地，前述的数字控制单元包括：

逻辑与门，该逻辑与门具有接入时钟信号的第一输入端、接入使能信号的第二输入端，以及提供时序信号的第一输出端；

数字控制器，该数字控制器的输入端分别连接前述第一输出端、前述偏置电流控制电路的输出端和前述调制电流控制电路的输出端，该数字控制器的输出端分别连接前述偏置电流数模转换器的输入端和前述调制电流数模转换器的输入端。

优选地，前述第一积分器和第二积分器、前述第一比较器和第二比较器的工作模式均通过前述的时钟信号和使能信号共同控制。

优选地，在前述使能信号为高电平状态且前述时钟信号处于正半周期，该时序信号为有效的高电平状态，前述第一积分器对前述第一差分信号的直流分量进行放大和积分，前述第二积分器对前述得第二差分信号进行放大和积分，且前述第一比较器和前述第二比较器均工作在比较模式；

在前述使能信号为低电平状态和/或前述时钟信号处于负半周期，前述时序信号为无效的低电平状态，前述第一积分器和前述第二积分器均工作在复位模式，且前述第一比较器和前述第二比较器均工作在保持模式。

优选地，前述的参考交流电流产生模块包括串联连接在供电端与地之间的第二电流源、开关网络和第三电流源，以及输出网络，

其中，该开关网络具有第一端口、第二端口和第三端口，前述第二电流源的第一端连接供电端接入电源信号，第二端通过第一端口连接的奇数位的开关元件连接到第二端口，该第二端口连通前述的第三电流源的第一端，所述第三电流源的第二端连接到地，且前述的第二电流源通过第一端口连接的偶数位的开关元件连接第三端口，该第三端口连通前述的输出网络；

该输出网络包括：

连接在第三端口与地之间的第四电流源；

串联连接在供电端与地之间的第五电流源和第六电流源；

串联连接在供电端与地之间的第七电流源、第一开关和第八电流源，该第七电流源与第一开关的连接节点用以提供前述的参考交流电流信号，且该第一开关受控于前述光源驱动器接入的输入信号。

优选地，前述奇数位的开关元件与前述偶数位的开关元件均受控于前述消光比指标的逻辑电平，且相邻位置的开关元件接收的逻辑电平互为反向信号。

优选地，前述第一可变电阻器的阻值跟随前述检测信号的幅度变化而变化，以满足前述第一跨阻放大器工作在线性模式。

优选地，前述可变电容器的容值与前述光发射组件中感测前述光信号生成检测信号的元件的寄生电容容值同步变化。

优选地，前述的光发射组件包括：

激光器，根据前述的偏置电流与调制电流产生光信号；

光电转换元件，用于感测前述的光信号并将其转换成电信号，该电信号作为前述的检测信号。

另一方面本公开还提供了一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置的控制方法，该光源驱动器用于提供驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，该光发射组件与光源驱动器连接，用于根据偏置电流与调制电流产生光信号，以及获得表征检测信号，该控制方法包括：

接收前述检测信号，并将平均光功率指标换算为参考平均电流信号；

在时序信号的控制下，根据前述检测信号相减前述参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量，生成用于控制前述偏置电流的第一控制信号；

在前述时序信号的控制下，根据前述参考平均电流信号和消光比指标，产生参考交流电流信号，以及根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号，生成用于控制前述调制电流的第二控制信号；

在前述时序信号的控制下，根据前述第一控制信号调节前述偏置电流的大小，以及根据前述第二控制信号调节前述调制电流的大小，

优选地，前述根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号，生成用于控制前述调制电流的第二控制信号的步骤中包括：

调节前述的参考交流电流信号与检测信号同步跟随前述时序信号频率变化而变化。

优选地，接收前述检测信号，并将平均光功率指标换算为参考平均电流信号的步骤包括：

根据平均光功率指标生成电压驱动信号；

接入前述的检测信号，利用受控于前述电压驱动信号的第一电流源生成前述的参考平均电流信号。

优选地，前述在时序信号的控制下，根据前述检测信号相减前述参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量，生成用于控制前述偏置电流的第一控制信号的步骤包括：

根据前述检测信号相减第一参考信号后得到前述第一差分信号；

在时序信号的控制下，利用第一积分器对前述第一差分信号在第一可变电阻器上产生的压降进行放大和积分；

利用第一比较器获取前述第一差分信号的直流分量，在前述时序信号的控制下，生成前述用于控制前述偏置电流的第一控制信号。

优选地，前述在时序信号的控制下，根据前述参考平均电流信号和消光比指标，产生参考交流电流信号的步骤包括：

根据前述消光比指标、前述光源驱动器接入的输入信号和前述的参考平均电流信号生成前述参考交流电流信号；

利用可变电容器通过其充放电过程补偿前述参考交流电流信号。

优选地，前述根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号，生成用于控制前述调制电流的第二控制信号的步骤包括：

根据对前述第一差分信号的信号处理得到其交流分量；

将前述交流分量相减前述参考交流电流信号后得到第二差分信号，并在时序信号的控制下对前述的第二差分信号进行放大和积分；

以及在该时序信号的控制下，根据前述第二差分信号与第四参考信号的比较结果，生成前述用于控制前述调制电流的第二控制信号。

优选地，前述时序信号为时钟信号与前述光源驱动器接入的使能信号逻辑与运算得到。

优选地，前述的控制方法还包括：

调节前述第一可变电阻器的阻值跟随前述检测信号的幅度变化而变化。

优选地，前述的控制方法还包括：

调节前述可变电容器的容值与前述光发射组件中感测前述光信号生成前述检测信号的元件的寄生电容容值同步变化。

本公开的有益效果是：本公开提供了一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置及其控制方法，该光源驱动器提供了驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，而光发射组件则可以根据所述偏置电流与调制电流产生光信号并感测该光信号生成检测信号，接着利用控制装置中的参考平均电流产生电路接收该检测信号，将光信号的平均光功率指标换算为参考平均电流信号；同时利用偏置电流控制电路在时序信号的控制下，根据该检测信号相减参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量，生成用于控制偏置电流的第一控制信号；而后在时序信号的控制下，利用数字控制单元根据该第一控制信号调节偏置电流的大小，以此形成偏置电流控制电路参与形成的自动平均功率控制闭环；以及在时序信号的控制下通过调制电流控制电路根据前述参考平均电流信号和光信号的消光比指标，产生参考交流电流信号，并根据该第一差分信号的交流分量相减参考交流电流信号后得到的第二差分信号生成用于控制调制电流的第二控制信号，而后在时序信号的控制下，利用数字控制单元根据第二控制信号调节调制电流的大小，以此形成调制电流控制电路参与形成的消光比双控制闭环，从而改变激光驱动器的驱动能力，由此通过自动平均功率控制环和消光比控制环的双闭环控制，实现调整发射光的光调制幅度OMA的目的，解决光源器件的电光转换特性随温度，老化时间以及生产一致性等因素影响OMA指标的问题，提高电路发射光的稳定性，更为重要的是，本公开技术方案中的消光比双控制环可以随着时序信号频率的变化，调节参考交流电流信号等量变化，不仅可以提高消光比闭环调节调制电流的准确性，还可以避免低频双闭环控制中消光比环路受信号高低频率成分的影响，实现该控制装置在中高速信号下的应用，提高了适用性。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出现有技术中一种用于激光驱动器的低速双闭环控制装置的典型结构示意图；

图2示出常见的激光二极管输出光功率与驱动电流之间的曲线关系图；

图3示出本公开实施例一提供的一种用于激光驱动器的控制装置的结构框图；

图4示出图3所示控制装置中部分结构的电路示意图；

图5a和图5b分别示出图4中第一(或第二)信号处理模块在不同实施方式中的结构示意图；

图6示出图4中参考交流电流产生模块的电路示意图；

图7示出本公开实施例三提供的用于激光驱动器控制装置的控制方法的流程示意图；

图8示出图7中用于激光驱动器控制装置的控制方法的具体实施模型示意图。

具体实施方式

为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的较佳实施例。但是，本公开可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。

可知的，光源是光纤通信的关键元件，光源器件的性能直接影响着光发射机的主要性能指标。在目前的光纤通信系统中，常用的光源主要有：发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL)、激光二极管(LD)，以及光调制器与激光二极管的组合，而上述的光源都是半导体器件，它们的电光转换特性受温度和老化时间的影响较大，因此为了获得更好更稳定的发射机系统性能，可以根据光源的自身特点，在电路技术上加以补偿，例如在驱动器电路中添加控制电路，以补偿因老化、温度等因素而引起的光调制幅度OMA下降，保证输出光信号的质量。

在光纤通信集成电路的发射端，激光驱动器(Laser Diode Driver，LDD)按照数据流的逻辑值开启或者关闭激光器，并使用光纤远距离传递光信号到光线路终端OLT，再通过跨阻放大器(TIA)将电流信号转换为电压信号。激光器必须被偏置在阈值附近，以便减少激光器导通时延的随机性，降低抖动，因此激光驱动器必须提供一个偏置电流(I_BIAS)和调制电流(I_MOD)。激光器的偏置电流需要不断的对温度变化和老化做出调整，调制电流也需要对激光器的发光效率(ER)做出改变。而激光驱动器LDD具有突发工作的机制，即：在指定的突发使能周期中迅速开启激光器，发射上行光脉冲；当使能周期结束时，能够迅速禁能，完全地关断激光器的输出，从而避免对其他光网络单元的上行数据产生干扰。

对于光发射机及其核心器件激光驱动器而言，发射激光信号的自动功率控制机制是十分重要的。传统的连续模式激光驱动器通常使用平均功率控制方法，利用与激光器封装在一起的光检测器产生的监测电流，使用集成运算放大器等器件构成一个负反馈环路，实现输出功率的自动控制。但是，光网络单元是以突发的形式工作的，激光二级管仅在短暂的使能周期内点亮；大部分的时间为禁能周期，激光器上没有光功率输出，而相应的监测电流基本为零。由于禁能周期远远长于使能周期，传统的连续模式下的自动功率控制方法不适合突发模式的光网络单元发射机。

在另一方面，光发射机的消光比也是一个非常重要的指标。消光比定义为数字脉冲光发射机发射全“0”时光功率P0和全“1”时光功率P1之比，消光比的不足容易引起码元误判等一系列问题。光发射机的消光比同时取决于偏置电流和脉冲调制电流，使得在自动功率控制的同时兼顾优化消光比变得较为复杂。

光调制幅度OMA是决定光纤通信链路性能的一个重要参数，其直接影响系统的误码率(Bit Error Ratio，BER)。而光调制幅度OMA可以直接由平均光功率P_AVG和消光比ER表示。以发射二进制非归零NRZ(non-return-to-zero)为例，例如只有两个独立的光功率能级，如图2所示，P1代表高能级，P0代表低能级，OMA被定义为高能级与低能级之间的差异，用数字表达为：

OMA＝P1-P0 (1)

则平均光功率为这两个能级的平均值，为：

P_AVG＝(P1+P0)/2 (2)

消光比为这两个能级的比值，为：

ER＝P1/P0 (3)

通过上述三个公式，可以推导出如下的关系：

OMA＝2*P_AVG*[(ER-1)/(ER+1)] (4)

从上式(4)可以看出，OMA可以由平均光功率和消光比来确定。因此，通过设置目标平均光功率P_AVG和目标消光比ER，就能控制光调制信号幅度OMA。

基于此，本公开实施例提供了一种为激光器输出提供闭环控制的控制装置，通过将发射机要求的光调制幅度OMA指标分解成平均光功率指标和消光比指标，然后根据监测光电二极管MPD的响应度(电信号的转换效率，即表征光信号的检测信号)，将平均光功率指标换算为参考平均电流信号，而后根据参考平均电流信号、消光比指标以及发射机(激光驱动器)接入的输入信号，产生对应光调制幅度OMA的参考交流电流信号，再将检测信号与参考平均电流信号相减产生第一差分信号(包括直流分量和交流分量)，在为光源驱动器提供双闭环控制的其中一条环路是对该第一差分信号中的直流分量进行放大积分、采样，然后与零进行比较，输出的第一控制信号用来调节偏置电流；另一条环路对该第一差分信号中的交流分量进行滤波和峰值监测处理，然后与同样滤波和峰值监测后的参考交流电流信号相减得到的第二差分信号进行放大积分、采样，然后与零进行比较，输出的第二控制信号用来调节调制电流，以此改变激光驱动器的驱动能力，最后，激光驱动器将调节后的偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD输入到激光器，以实现平均光学功率和消光比率的双闭环控制，由此完成对光调制幅度OMA的自动控制。

本公开实施例提供的控制装置不仅能实现对光通信发射机关键性能指标—光调制幅度OMA的自动控制，解决光源器件的电光转换特性随温度、老化时间以及生产一致性等因素影响OMA指标的问题，并且省去了温度查找表方案所需的大量测试工作，节省了成本和时间；更为重要的是，由于本公开实施例利用控制装置中的ERC控制环路将参考交流信号与实际电信号的交流分量经过的链路环境保持一致，使参考交流电流和信号电流可以跟随着(时序信号)频率的变化而变化，因此避免了图1所示双闭环控制装置中ERC环路受信号高低频率成分影响以及不同MPD寄生电容不同的问题，不仅提高了系统的稳定性，也使得该控制装置可适用于低中高速信号下的应用。

下面，参照附图对本公开进行详细说明。

实施例一：

图3示出本公开实施例一提供的一种用于激光驱动器的控制装置的结构框图，图4示出图3所示控制装置中部分结构的电路示意图。

一方面本公开提供了一种用于光通信发射机中光源驱动器210的控制装置200，通过将光通信发射机要求的光调制幅度OMA指标分解成平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET，通过对平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET的监测应用完成对光调制幅度OMA的自动控制。前述的光源驱动器210例如为激光驱动器LDD，该激光驱动器210通过RLC网络220向光发射组件TOSA提供驱动其发光的偏置电流I_BIAS与调制电流I_MOD，该光发射组件TOSA与激光驱动器210连接，用于根据I_BIAS与调制电流I_MOD产生光信号，以及获得表征检测信号VA(例如为下文中提及的一种实施方式中该光信号进行光电转换后的电信号)，在本实施例中，该控制装置200还可以包括：参考平均电流产生电路250、偏置电流控制电路230、调制电流控制电路240、数字控制单元260，

其中，该参考平均电流产生电路250与前述的光发射组件TOSA的输出端连接，接收前述检测信号VA，并将平均光功率指标APC_SET换算为参考平均电流信号I_PAC，

该偏置电流控制电路230分别与前述的光发射组件TOSA和参考平均电流产生电路250的输出端连接，用于在时序信号Ctrl的控制下，根据前述的检测信号VA相减参考平均电流信号I_PAC后得到的第一差分信号Vs1的直流分量，生成用于控制偏置电流I_BIAS的第一控制信号BIAS_IN，

该调制电流控制电路240连接于参考平均电流产生电路250与数字控制单元260之间，用于在时序信号Ctrl的控制下，根据前述的参考平均电流信号I_PAC和消光比指标ERC_SET，产生参考交流电流信号I_OMA，以及根据第一差分信号Vs1的交流分量相减参考交流电流信号I_OMA后得到的第二差分信号Vs2生成用于控制前述调制电流I_MOD的第二控制信号MOD_IN，其中，该调制电流控制电路240还用于调节前述的参考交流电流信号I_OMA跟随该时序信号Ctrl的频率变化而变化，

而数字控制单元260则分别与偏置电流控制电路230和调制电流控制电路240连接，用于提供时序信号Ctrl，并在该时序信号Ctrl的控制下，根据前述的第一控制信号BIAS_IN调节偏置电流I_BIAS的大小，以及根据前述的第二控制信号MOD_IN调节调制电流I_MOD的大小。

可选的，该控制装置200还包括：

偏置电流数模转换器(BIAS DAC)270，该偏置电流数模转换器270连接于前述数字控制单元260的输出端与光源驱动器210之间；

调制电流数模转换器(MOD DAC)280，该调制电流数模转换器280连接于前述数字控制单元260的输出端与光源驱动器210之间。

可选地，光发射组件TOSA包括：激光器LD和光电转换元件(在此以光电二极管MPD为例)，其中，激光器LD受控于电源电压VDD，根据前述的偏置电流I_BIAS与调制电流I_MOD产生光信号；MPD受控于电源电压VDD，用于感测前述的光信号并将其转换成电信号VA(即前述的检测信号，下同)。

在本实施例中，激光驱动器210接入有：输入信号DATA_IN、突发模式使能信号BEN(Burst Enable)以及偏置电流数模转换器270和调制电流数模转换器280的电流信号。例如当使能信号BEN为高电平时，激光驱动器210驱动偏置电流数模转换器270设置的偏置电流I_BIAS和调制电流数模转换器280设置的调制电流I_MOD经过RLC电阻电感电容网络220流入激光器LD，其中，偏置电流I_BIAS一直驱动LD，而调制电流I_MOD则与输入信号DATA_IN相关，例如，DATA_IN为高电平时，I_MOD输出到LD，DATA_IN为低电平时，I_MOD不输出到LD，反之亦然；而使能信号BEN为低时，LDD不驱动偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD到激光器LD，此时则激光驱动器210工作在突发模式。可选地，使能信号BEN也可以一直保持为高，此时则激光驱动器210工作在连续模式，在此不作限制。

可选地，在本实施例中，前述的参考平均电流产生电路250可以包括：平均光功率设置模块251和电流源Ia，其中，该平均光功率设置模块251的输入端接入前述的平均光功率指标APC_SET，输出端提供电压驱动信号；该电流源Ia连接在光发射组件TOSA的输出端与地之间，受控于前述电压驱动信号的控制，以提供参考平均电流信号I_PAC，且光发射组件TOSA与该电流源Ia的连接节点作为第一节点A，用以提供前述的电信号VA。

可选地，该电流源Ia采用电流沉的连接方式接入前述的参考平均电流产生电路250，光发射组件TOSA中MPD采用的是电流源的连接方式，当然本公开并不限于此，在其他可替代的实施例中，二者的连接方式也可以互换或相同，例如电流源Ia也可以采用电流源的连接方式接入前述的参考平均电流产生电路250，和MPD采用电流沉的连接方式，相应的其各自的关联电路连接关系进行调整，其他电路结构不变，同样可实现前述实施例中控制装置的功能，当然本领域技术人员在实际应用中也可以做其他的变形，在此不作限制。

可选地，前述的偏置电流控制电路230可以包括：

第一跨阻放大器TIA1，该第一跨阻放大器TIA1的负输入端连接前述第一节点A，接入电信号VA，且通过第一可变电阻器RF1连接其自身的输出端，该第一跨阻放大器TIA1的正输入端接入第一参考信号VREF1；

第一积分器INT1，该第一积分器INT1的负输入端连接第一跨阻放大器TIA1的负输入端，该第一积分器INT1的正输入端连接第一跨阻放大器TIA1的输出端，控制端接入前述的时序信号Ctrl，输出端提供电信号VA相减参考平均电流信号I_PAC后得到的第一差分信号Vs1；

第一比较器231，该第一比较器231的控制端接入时序信号Ctrl，反相输入端接入第二参考信号VREF2，同相输入端连接前述第一积分器INT1的输出端，该第一比较器231获取前述第一差分信号Vs1的直流分量，生成前述的第一控制信号BIAS_IN，并将其从输出端提供给前述的数字处理单元260，例如该第二参考信号VREF2为接地的零电压信号。

可选地，前述的第一可变电阻器RF1的阻值跟随前述电信号VA的幅度变化而变化，以满足前述第一跨阻放大器TIA1工作在线性模式。

可选地，前述的调制电流控制电路240包括：

参考交流电流产生模块241，该参考交流电流产生模块241具有接入前述消光比指标ERC_SET的第三输入端、接入前述光源驱动器接入的输入信号DATA_IN的第四输入端、连接前述平均光功率设置模块251的第五输入端，以及提供前述参考交流电流信号I_OMA的第二输出端；

可变电容器C1，连接在供电端与前述第二输出端之间，用以通过充放电过程补偿前述的参考交流电流信号I_OMA，该可变电容器C1与前述第二输出端的连接节点作为第二连接节点B，用于提供稳定的参考交流电流信号I_OMA；

第二跨阻放大器TIA2，该第二跨阻放大器TIA2的负输入端连接前述第二节点B，且通过第二可变电阻器RF2连接其自身的输出端，该第二跨阻放大器TIA2的正输入端接入第三参考信号VREF3，输出端提供第二电压信号Vc，该第二电压信号用以表征前述的参考交流电流信号I_OMA；

第二信号处理模块242，连接前述第二跨阻放大器TIA2的输出端，用以在时序信号Ctrl的控制下对前述的第二电压信号Vc进行信号处理；

第一信号处理模块243，连接前述第一跨阻放大器TIA1的输出端，用以在时序信号Ctrl的控制下对前述第一差分信号Vs1进行信号处理；

第二积分器INT2，该第二积分器INT2的负输入端连接前述第一信号处理模块243的输出端，正输入端连接前述第二信号处理模块242的输出端，控制端接入时序信号Ctrl，输出端用以提供该第一差分信号Vs1的交流分量相减参考交流电流信号I_OMA后得到的第二差分信号Vs2；

第二比较器244，该第二比较器244的控制端接入时序信号Ctrl，同相输入端连接前述第二积分器INT2的输出端，反相输入端接入第四参考信号VREF4，输出端连接前述数字控制单元260的输入端，提供前述的第二控制信号MOD_IN，例如该第四参考信号VREF4为接地的零电压信号。

可选地，前述可变电容器C1的容值与前述光发射组件TOSA中MPD的寄生电容容值同步变化。

可选地，前述的数字控制单元260包括：

逻辑与门261，该逻辑与门261具有接入时钟信号CLOCK的第一输入端、接入使能信号BEN的第二输入端，以及提供时序信号Ctrl的第一输出端；

数字控制器262，该数字控制器262的输入端分别连接前述的第一输出端、前述偏置电流控制电路230的输出端和前述调制电流控制电路240的输出端，该数字控制器262的输出端分别连接前述偏置电流数模转换器270的输入端和前述调制电流数模转换器280的输入端。

可选地，前述的第一信号处理模块243和第二信号处理模块242均是以提取对于控制环路可能是有用的监测信号的至少一个特征为目的，诸如平均值、峰峰值或标准偏差，该第一信号处理模块243和第二信号处理模块242的信号处理功能可以是例如滤波器(如低通滤波器LPF或带通滤波器BPF)、峰值监测模块和均方根检测器的常用功能之一或任意组合。在本实施例中，如图5a所示，该第一信号处理模块243或第二信号处理模块242为滤波器和峰值监测模块的串联电路，配合后级的第二积分器INT2和第二比较器244实现对信号的处理功能的，当然在其他可替代的实施例中，也可以引入延迟器或驱动器等非逻辑模块，如图5b所示，在此不作限制。

可选地，前述的第一跨阻放大器TIA1和第二跨阻放大器TIA2规格相同，前述的第一积分器和第二积分器INT2规格相同，前述的第一比较器231和第二比较器244的规格相同，由此采用了类比等同的控制方法，使调制电流控制电路240参与构成的消光比环路中，参考交流电流信号I_OMA与实际电信号VA的交流分量经过的链路环境一致，在本实施例中例如采取相同的跨阻放大器，相同的信号处理模块，以及峰值监测模块，这样随着时序信号Ctrl的频率变化，参考交流电流信号I_OMA与电信号VA也同步等量变化，因此可以避免现有技术的低频双闭环控制方案中ERC环路受信号高低频率成分影响以及不同MPD寄生电容不同的问题，可广泛适用于低中高速信号下的应用，例如目前主流的千兆，万兆赫兹光通信发射端，提高其适用性。

在本实施例中，在偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD的驱动下，TOSA中的激光器LD发光传输到光纤中，部分光被同在TOSA中的监测光电二极管MPD接收，MPD将光信号转换成电信号VA，然后输入到第一跨阻放大器TIA1的负输入端；同样接在该第一跨阻放大器TIA1负输入端的还有平均光功率设置模块251根据均光功率指标APC_SET形成的参考平均电流信号I_PAC，两者的电流之差流过第一可变电阻器RF1转换成第一差分信号Vs1。而该第一跨阻放大器TIA1的正输入端接入第一参考信号VREF1。

在偏置电流控制电路230中，该第一跨阻放大器TIA1的负输入端和输出端又分别连接到后级的第一积分器INT1的负输入端和正输入端。该第一积分器INT1和第一比较器231的工作模式均通过时钟信号CLOCK和使能信号BEN共同控制，例如，在前述使能信号BEN为高电平状态且前述时钟信号CLOCK处于正半周期，该时序信号Ctrl为有效的高电平状态，前述第一积分器INT1对前述第一差分信号Vs1的直流分量进行放大和积分，且前述第一比较器231工作在比较模式；在前述使能信号BEN为低电平状态和/或前述时钟信号CLOCK处于负半周期，前述时序信号Ctrl为无效的低电平状态，前述的第一积分器INT1工作在复位模式，且前述第一比较器231工作在保持模式，输出高或低电平的第一控制信号BIAS_IN给数字控制器262，然后该数字控制器262按照一定的算法，并在时序信号Ctrl的控制下，设置第一数字总线信号SET BIAS调整偏置电流数模转换器270的输出电流，例如使能信号BEN为高电平时，每个时钟周期加或减1LSB的BIAS DAC逻辑电平，使能信号BEN为低电平时，BIASDAC保持不变。由此，形成了APC自动平均功率控制环路。

在本实施例的调制电流控制电路240中，参考交流电流产生模块241则根据参考平均电流信号I_PAC、消光比指标ERC_SET，以及光源驱动器210接入的输入信号DATA_IN，生成对应OMA的参考交流电流信号I_OMA，而后利用第二信号处理模块242对其进行滤波监测等处理后，生成前述的第二电压信号，输出到第二积分器INT2的正输入端，该第二电压信号用以表征前述的参考交流电流信号I_OMA，流经同样的跨阻放大器TIA2上的第二可变电阻器RF2产生，而前述第一跨阻放大器TIA1的输出端提供的第一差分信号Vs1通过连接的第一信号处理模块243进行相同处理后，输出到第二积分器INT2的负输入端，而本实施例中的峰值监测模块、第二积分器INT2和第二比较器244的工作模式同样是通过前述的时钟信号CLOCK和使能信号BEN共同控制的，例如，在前述使能信号BEN为高电平状态且前述时钟信号CLOCK处于正半周期，该时序信号Ctrl为有效的高电平状态，峰值监测模块进行信号的峰值监测，前述第二积分器INT2对前述的第二差分信号Vs2进行放大和积分，且前述第二比较器244工作在比较模式；在前述使能信号BEN为低电平状态和/或前述时钟信号CLOCK处于负半周期，前述时序信号Ctrl为无效的低电平状态，前述的峰值监测模块和第二积分器INT2均工作在复位模式，且前述第二比较器244工作在保持模式，以输出高或低电平第二控制信号MOD_IN给数字控制器262，然后该数字控制器262按照一定的算法，并在时序信号Ctrl的控制下，设置第二数字总线信号SET MOD调整调制电流数模转换器280的输出电流，例如使能信号BEN为高电平时，每个时钟周期加或减1LSB的MOD DAC逻辑电平，BEN为低电平时，MOD DAC保持不变。由此，形成了ERC自动消光比控制环路。

图6示出图4中参考交流电流产生模块的电路示意图。参考图6，该参考交流电流信号I_OMA由参考平均电流信号I_PAC、消光比指标ERC_SET以及输入信号DATA_IN共同产生。该参考交流电流产生模块241的输出端还连接一个可调电容器C1，其应用时电容值调整到与监测光电二极管MPD的寄生电容近似相等。

在本实施例中，该参考交流电流产生模块241例如可以包括串联连接在供电端与地之间的第二电流源Ib、开关网络2411和第三电流源Ic，以及输出网络2412，

其中，该开关网络2411具有第一端口、第二端口和第三端口，第二电流源Ib的第一端连接供电端接入电源信号VDD，第二端通过第一端口连接的奇数位的开关元件(如S1、S3、S5、S7、S9和S11)连接到第二端口，该第二端口连通第三电流源Ic的第一端，该第三电流源Ic的第二端连接到地，且该第二电流源Ib通过第一端口连接的偶数位的开关元件(如S2、S4、S6、S8、S10和S12)连接第三端口，该第三端口连通前述的输出网络2412；

该输出网络2412包括：

连接在第三端口与地之间的第四电流源Id；

串联连接在供电端与地之间的第五电流源Ie和第六电流源If；

串联连接在供电端与地之间的第七电流源Ig、第一开关S13和第八电流源Ih，该第七电流源Ig与第一开关S13的连接节点用以提供前述的参考交流电流信号I_OMA，且该第一开关S13受控于前述光源驱动器接入的输入信号DATA_IN。

可选地，前述奇数位的开关元件(如S1、S3、S5、S7、S9和S11)与前述偶数位的开关元件(如S2、S4、S6、S8、S10和S12)均受控于前述消光比指标ERC_SET的逻辑电平，且相邻位置的开关元件接收的逻辑电平互为反向信号。

在本实施例中，将平均光功率指标APC_SET控制生成的平均参考电流信号I_APC，通过镜像比例1/K(一般K＞1，以节省功耗)，镜像到该参考交流电流产生模块241；然后通过消光比指标ERC_SET的逻辑电平控制开关元件，例如高电平闭环开关，低电平断开开关，图6中的6位控制字，ERC_SET_N<5:0>与ERC_SET_P<5:0>是反向信号，即当ERC_SET_N<*>为高电平时，ERC_SET_P<*>为低电平。6位消光比指标ERC_SET可控制消光比ER的工作原理如下：

若参考平均电流信号I_APC分解为I0和I1两部分组成，为：

I_APC＝0.5*(I1+I0) (5)

其中，0.5*(I1+I0)即为第七电流源Ig的电流值。按照图6中的开关控制，第二电流源Ib的电流I_APC*1/K总共被分成了105份，当ERC_SET_P<5:0>＝000000b，则流入输出网络2412的电流I0*1/K最大，等于I_APC*63/105；继而0.5*(I1-I0)*1/K(第四电流源Id的电流值，也是第五电流源Ie和第六电流源If的电流值)最小，等于I_APC*42/105；

当ERC_SET_P<5:0>＝111111b，则I0*1/K最小，等于0；继而0.5*(I1-I0)*1/K最大，等于I_APC。

根据公式：

I_OMA/I_APC＝2*(ER-1)/(ER+1) (6)

I_OMA＝I1-I0 (7)

结合公式(5)，当I0＝0，I1-I0＝2*I_APC时，推出：

I_OMA/I_APC＝2*(I1-I0)/(I0+I1)＝2，此时的消光比ER为无穷大。

当I0＝63*I_APC/105，I1-I0＝2*42*I_APC/105，推出：

I_OMA/I_APC＝2*(I1-I0)/(I0+I1)＝0.8，此时的消光比ER为2.3333。

上述6位ERC_SET控制实现了消光比ER从2.333直至到无穷大。由ERC_SET控制产生的电流0.5*(I1-I0)*1/K，通过镜像比例，在输出网络2412中产生两路镜像，其中电流源支路(包括第四电流源Id、第五电流源Ie、第六电流源If和第七电流源Ig)一直产生电流0.5*(I1-I0)，而电流沉支路(包括第四电流源Id、第六电流源If和第八电流源Ih)产生的电流与输入信号DATA_IN相关，当DATA_IN为高电平时，第一开关S13闭合导通，该电流沉支路产生电流I1-I0(第八电流源Ih的电流值)；当DATA_IN为低电平时，第一开关S13断开，该电流沉支路产生电流为0。因此结合电流方向，则参考交流电流产生模块241的输出端提供的电流是：当DATA_IN为高电平时，输出的该参考交流电流信号I_OMA的值为-0.5*(I1-I0)；当DATA_IN为低电平时，输出的该参考交流电流信号I_OMA的值为0.5*(I1-I0)，即产生了±0.5*(I1-I0)的参考交流电流信号I_OMA。

综上所述，本公开实施例一提供的用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置200，通过将发射机要求的光调制幅度OMA指标分解成平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET，然后根据监测光电二极管MPD的响应度(例如该电信号VA的转换效率)，将平均光功率指标APC_SET换算为参考平均电流信号I_APC，而后根据参考平均电流信号I_APC、消光比指标ERC_SET以及发射机(激光驱动器210)接入的输入信号DATA_IN，产生对应光调制幅度OMA的参考交流电流信号I_OMA，再将光电转换产生的电信号VA与参考平均电流信号I_APC相减产生的第一差分信号Vs1(包括直流分量和交流分量)，在为光源驱动器210提供双闭环控制的其中一条环路是对该第一差分信号Vs1中的直流分量进行放大积分、采样，然后与零(第二参考信号VREF2)进行比较，输出的第一控制信号BIAS_IN用来调节偏置电流I_BIAS；另一条环路对该第一差分信号Vs1中的交流分量进行滤波和峰值监测处理，然后与同样滤波和峰值监测后的参考交流电流信号I_OMA相减得到的第二差分信号Vs2进行放大积分、采样，然后与零(第四参考信号VREF4)进行比较，输出的第二控制信号MOD_IN用来调节调制电流I_MOD，以此改变激光驱动器210的驱动能力，最后，激光驱动器210将调节后的偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD输入到激光器LD，以实现平均光学功率和消光比率的双闭环控制，由此完成对光调制幅度OMA的自动控制。

本公开实施例提供的控制装置不仅能实现对光通信发射机关键性能指标—光调制幅度OMA的自动控制，解决光源器件的电光转换特性随温度、老化时间以及生产一致性等因素影响OMA指标的问题，并且省去了温度查找表方案所需的大量测试工作，节省了成本和时间；另外，由于本公开实施例利用控制装置中的ERC控制环路将参考交流信号与实际信号的交流分量经过的链路环境保持一致，使参考交流电流可以跟随时序信号的频率变化而变化，因此避免了图1所示双闭环控制装置中ERC环路受信号高低频率成分影响以及不同MPD寄生电容不同的问题，可适用于低中高速信号下的应用。

实施例二：

另一方面本公开还可以提供一种光通信发射机(未示出)，其可以包括：

如上述实施例一所述的控制装置200；

光发射组件TOSA，与光源驱动器210连接，用于根据偏置电流I_BIAS与调制电流I_MOD产生光信号，以及将该光信号转换成生成检测信号，该检测信号用于表征前述的光信号；

光输出电路，该光输出电路将从前述光发射组件产生的光信号发送给光通信纤维。

可选地，前述的光发射组件TOSA可以包括：

激光器LD，受控于电源电压，根据前述的偏置电流I_BIAS与调制电流I_MOD产生光信号并将其传输到光输出电路中；

光电转换元件(如光电二极管MPD)，受控于电源电压，用于感测前述的光信号并将其转换成电信号，该电信号作为前述的检测信号输出到控制装置200中。

实施例三：

图7示出本公开实施例三提供的用于激光驱动器控制装置的控制方法的流程示意图。

前述的光源驱动器用于提供驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，该光发射组件与光源驱动器连接，用于根据偏置电流与调制电流产生光信号，以及获得表征检测信号，参考图7，该控制方法包括：

接收前述的检测信号，并将平均光功率指标换算为参考平均电流信号；

在时序信号的控制下，根据前述检测信号相减前述参考平均电流信号后得到的第一差分信号的直流分量，生成用于控制前述偏置电流的第一控制信号；

在前述时序信号的控制下，根据前述参考平均电流信号和消光比指标，产生参考交流电流信号，以及根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号，生成用于控制前述调制电流的第二控制信号；

在前述时序信号的控制下，根据前述第一控制信号调节前述偏置电流的大小，以及根据前述第二控制信号调节前述调制电流的大小，

其中，前述根据前述第一差分信号的交流分量相减前述参考交流电流信号后得到的第二差分信号，生成用于控制前述调制电流的第二控制信号的步骤中包括：调节前述参考交流电流信号跟随前述时序信号频率变化而变化。

本实施例中，通过将发射机要求的光调制幅度OMA指标分解成平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET，通过对该平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET的监测应用完成对光调制幅度OMA的自动控制。参考图8，结合图3～图6所示实施例一所示的控制装置200，具体理解上述控制方法：

首先，激光驱动器210接入有：输入信号DATA_IN、突发模式使能信号BEN以及偏置电流数模转换器270和调制电流数模转换器280的电流信号。例如当使能信号BEN为高电平时，激光驱动器210驱动偏置电流数模转换器270设置的偏置电流I_BIAS和调制电流数模转换器280设置的调制电流I_MOD经过RLC电阻电感电容网络220流入激光器LD，其中，偏置电流I_BIAS一直驱动LD，而调制电流I_MOD则与输入信号DATA_IN相关，例如，DATA_IN为高电平时，I_MOD输出到LD，DATA_IN为低电平时，I_MOD不输出到LD，反之亦然；而使能信号BEN为低时，LDD不驱动偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD到激光器LD，此时则激光驱动器210工作在突发模式。可选地，使能信号BEN也可以一直保持为高，此时则激光驱动器210工作在连续模式，在此不作限制。

上述实施例中控制装置的工作可以分为两条支路：第一条支路为激光驱动器的工作支路，发射机输入信号DATA_IN(在本实施例中也为激光驱动器的输入信号)，激光驱动器驱动激光器LD产生光信号，光信号被光电二极管MPD转换成电信号VA。第二条支路为参考平均电流信号I_PAC和参考交流电流信号I_OMA的产生支路，发射系统要求的发射光OMA指标被分解成平均光功率指标APC_SET和消光比指标ERC_SET；然后根据监测光电二极管MPD的响应度(电信号转换速率)，将平均光功率指标换APC_SET算为参考平均电流信号I_PAC；再然后，利用参考交流电流产生模块根据参考平均电流信号I_PAC、消光比指标ERC_SET以及输入信号DATA_IN，产生对应OMA的参考交流电流信号I_OMA。

然后，第一条支路光电转换产生的电信号VA与参考平均电流信号I_PAC相减，生成第一差分信号Vs1，该第一差分信号Vs1包括直流分量和交流分量。利用偏置电流控制电路对该直流分量进行放大、积分、采样，然后与零(第二参考信号VREF2)进行比较，输出的第一控制信号BIAS_IN给数字控制器262，然后该数字控制器262按照一定的算法，在时序信号Ctrl的控制下，设置第一数字总线信号SET BIAS调整偏置电流数模转换器270的输出电流，例如使能信号BEN为高电平时，每个时钟周期加或减1LSB的BIAS DAC的逻辑电平，使能信号BEN为低电平时，BIAS DAC保持不变。由此形成APC自动平均功率控制环路。对交流分量进行滤波和峰值监测处理，然后与同样进行滤波和峰值监测后的参考交流电流信号I_OMA相减，并对相减结果进行放大、积分、采样，得到第二差分信号Vs2，然后与零(第四参考信号VREF4)进行比较，输出高或低电平的第二控制信号MOD_IN给数字控制器262，然后该数字控制器262按照一定的算法，并在时序信号Ctrl的控制下，设置第二数字总线信号SET MOD调整该调制电流数模转换器280的输出电流，例如使能信号BEN为高电平时，每个时钟周期加或减1LSB的MOD DAC的逻辑电平，BEN为低电平时，MOD DAC保持不变。由此，形成了ERC自动消光比控制环路。

最后，经调节后的偏置电流I_BIAS和调制电流I_MOD经激光驱动器210输入到激光器LD中，以改变激光驱动器210的驱动能力，调整发射光的光调制幅度OMA。当最终达到稳定态的时候，上述直流分量将为0，即MPD转换成的电信号VA的平均值与参考平均电流信号I_PAC的值相等；积分、采样和比较后的结果将动态为0，BIAS DAC 270调节后的偏置电流I_BIAS最终达到稳定态，而达到稳定态时，上述的交流分量与OMA对应的参考交流电流信号I_OMA的信号差值将为0，即交流分量将与参考交流电流信号I_OMA的值相等，积分、采样和比较后的结果将动态为0，MOD DAC 280调节后的调制电流I_MOD也会达到稳定态。因此，通过这两个反馈控制环路，就可以实现光调制幅度OMA的自动控制。

上述描述内容，仅是对本公开实施例提供的控制方法的一种实施情景的描述，不应作为对本公开实施例的限制。在实际应用中，可根据具体的应用环境对上述实施方法中的步骤和/或装置中的结构进行适应性的增加、删减或替换，上述实施例中对单个实施例的描述和实施也可以结合其他实施例的内容进行补充。

此外，本公开实施例中逻辑信号的控制，均是以典型的高电平使能，低电平不使能进行的，在其他可替代的实施例中，也可以改变逻辑信号的控制极性，不影响本公开实施例的实施。例如，本文中提到的BEN和ERC_SET等控制，是高电平使能，低电平不使能，实际也可以反极性应用。

应当说明的是，在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，在本文中，所含术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本公开所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本公开的保护范围之中。

Claims (23)

1.一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置，所述光源驱动器用于提供驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，所述光发射组件与所述光源驱动器连接，用于根据所述偏置电流与调制电流产生光信号，以及获得表征所述光信号的检测信号，其特征在于，所述控制装置还包括：

参考平均电流产生电路，与所述光发射组件的输出端连接，接收所述检测信号，并将所述光信号的平均光功率指标换算为参考平均电流信号；

偏置电流控制电路，分别与所述光发射组件和参考平均电流产生电路的输出端连接，用于在时序信号的控制下，根据所述检测信号相减所述参考平均电流信号后得到的第一差分信号，以及对所述第一差分信号进行积分处理获取其直流分量，并将该第一差分信号的直流分量和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述偏置电流的第一控制信号；

调制电流控制电路，用于在所述时序信号的控制下，根据所述参考平均电流信号和所述光信号的消光比指标，产生参考交流电流信号，以及对所述第一差分信号进行滤波和峰值监测处理获取其交流分量，并根据该第一差分信号的交流分量与所述参考交流电流信号经过跨阻放大并进行滤波和峰值监测处理后得到的第二差分信号作差，并将两者之差积分后和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述调制电流的第二控制信号；

数字控制单元，分别与所述偏置电流控制电路和调制电流控制电路连接，用于提供所述时序信号，并在所述时序信号的控制下，根据所述第一控制信号调节所述偏置电流的大小，以及根据所述第二控制信号调节所述调制电流的大小。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述调制电流控制电路还用于调节所述参考交流电流信号跟随所述时序信号频率变化而变化。

3.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，还包括：

偏置电流数模转换器，连接于所述数字控制单元的输出端与所述光源驱动器之间；

调制电流数模转换器，连接于所述数字控制单元的输出端与所述光源驱动器之间。

4.根据权利要求2所述的控制装置，其特征在于，所述参考平均电流产生电路包括：

平均光功率设置模块，所述平均光功率设置模块输入端接入所述光信号的平均光功率指标，输出端提供电压驱动信号；

第一电流源，连接在所述光发射组件的输出端与地之间，受控于所述电压驱动信号的控制，生成所述参考平均电流信号，所述光发射组件与所述第一电流源的连接节点作为第一节点，用以提供所述检测信号。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述第一电流源采用电流沉的连接方式接入所述参考平均电流产生电路。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述偏置电流控制电路包括：

第一跨阻放大器，所述第一跨阻放大器的负输入端连接所述第一节点，接入所述检测信号，且通过第一可变电阻器连接其自身的输出端，所述第一跨阻放大器的正输入端接入第一参考信号，输出端提供所述检测信号相减所述参考平均电流信号后得到的所述第一差分信号；

第一积分器，所述第一积分器的负输入端连接所述第一跨阻放大器的负输入端，所述第一积分器的正输入端连接所述第一跨阻放大器的输出端，控制端接入所述时序信号，输出端提供所述第一差分信号的直流分量；

第一比较器，所述第一比较器的控制端接入所述时序信号，反相输入端接入第二参考信号，同相输入端连接所述第一积分器的输出端，所述第一比较器根据获取的所述第一差分信号的直流分量，生成所述第一控制信号，并将其从输出端提供给所述数字处理单元。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述调制电流控制电路包括：

参考交流电流产生模块，所述参考交流电流产生模块具有接入所述光信号的消光比指标的第三输入端、接入所述光源驱动器接入的输入信号的第四输入端、连接所述平均光功率设置模块的第五输入端，以及提供所述参考交流电流信号的第二输出端；

可变电容器，连接在供电端与所述第二输出端之间，用以通过充放电过程补偿所述参考交流电流信号，所述可变电容器与所述第二输出端的连接节点作为第二连接节点，用于提供稳定的所述参考交流电流信号；

第二跨阻放大器，所述第二跨阻放大器的负输入端连接所述第二连接节点，且通过第二可变电阻器连接其自身的输出端，所述第二跨阻放大器的正输入端接入第三参考信号，输出端提供第二电压信号，所述第二电压信号用以表征所述参考交流电流信号；

第二信号处理模块，连接所述第二跨阻放大器的输出端，用以在所述时序信号的控制下对所述第二电压信号进行信号处理；

第一信号处理模块，连接所述第一跨阻放大器的输出端，用以在所述时序信号的控制下对所述第一差分信号进行滤波和峰值监测，得到所述第一差分信号的交流分量；

第二积分器，所述第二积分器的负输入端连接所述第一信号处理模块的输出端，正输入端连接所述第二信号处理模块的输出端，控制端接入所述时序信号，输出端用以提供所述第一差分信号的交流分量与所述第二电压信号同样经跨阻放大并进行滤波和峰值监测后得到的第二差分信号作差；

第二比较器，所述第二比较器的控制端接入所述时序信号，同相输入端连接所述第二积分器的输出端，反相输入端接入第四参考信号，输出端连接所述数字控制单元的输入端，提供所述第二控制信号。

8.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述数字控制单元包括：

逻辑与门，所述逻辑与门具有接入时钟信号的第一输入端、接入使能信号的第二输入端，以及提供所述时序信号的第一输出端；

数字控制器，所述数字控制器的输入端分别连接所述第一输出端、所述偏置电流控制电路的输出端和所述调制电流控制电路的输出端，所述数字控制器的输出端分别连接所述偏置电流数模转换器的输入端和所述调制电流数模转换器的输入端。

9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述第一积分器和第二积分器、所述第一比较器和第二比较器的工作模式均通过所述时钟信号和所述使能信号共同控制。

10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，在所述使能信号为高电平状态且所述时钟信号处于正半周期，所述时序信号为有效的高电平状态，

所述第一积分器对所述第一差分信号的直流分量进行放大和积分，所述第二积分器对所述第二差分信号进行放大和积分，且所述第一比较器和所述第二比较器均工作在比较模式；

在所述使能信号为低电平状态和/或所述时钟信号处于负半周期，所述时序信号为无效的低电平状态，

所述第一积分器和所述第二积分器均工作在复位模式，且所述第一比较器和所述第二比较器均工作在保持模式。

11.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述参考交流电流产生模块包括串联连接在供电端与地之间的第二电流源、开关网络和第三电流源，以及输出网络，

其中，所述开关网络具有第一端口、第二端口和第三端口，所述第二电流源的第一端连接所述供电端接入电源信号，第二端通过所述第一端口连接的奇数位的开关元件连接所述第二端口，所述第二端口连通所述第三电流源的第一端，所述第三电流源的第二端连接到地，且所述第二电流源通过所述第一端口连接的偶数位的开关元件连接所述第三端口，所述第三端口连通所述输出网络；

所述输出网络包括：

连接在所述第三端口与地之间的第四电流源；

串联连接在供电端与地之间的第五电流源和第六电流源；

串联连接在供电端与地之间的第七电流源、第一开关和第八电流源，所述第七电流源与所述第一开关的连接节点用以提供所述参考交流电流信号，且所述第一开关受控于所述光源驱动器接入的输入信号。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述奇数位的开关元件与所述偶数位的开关元件均受控于所述消光比指标的逻辑电平，且相邻位置的开关元件接收的逻辑电平互为反向信号。

13.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述第一可变电阻器的阻值跟随所述检测信号的幅度变化而变化，以满足所述第一跨阻放大器工作在线性模式。

14.根据权利要求7所述的控制装置，其特征在于，所述可变电容器的容值与所述光发射组件中感测所述光信号生成所述检测信号的元件的寄生电容容值同步变化。

15.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述光发射组件包括：

激光器，根据所述偏置电流与调制电流产生光信号；

光电转换元件，用于感测所述光信号并将其转换成电信号，所述电信号作为所述检测信号。

16.一种用于光通信发射机中光源驱动器的控制装置的控制方法，所述光源驱动器用于提供驱动光发射组件发光的偏置电流与调制电流，所述光发射组件与所述光源驱动器连接，用于根据所述偏置电流与调制电流产生光信号，以及获得表征所述光信号的检测信号，其特征在于，所述控制方法包括：

接收所述检测信号，并将所述光信号的平均光功率指标换算为参考平均电流信号；

在时序信号的控制下，根据所述检测信号相减所述参考平均电流信号后得到第一差分信号，以及对所述第一差分信号进行积分处理获取其直流分量，并将该第一差分信号的直流分量和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述偏置电流的第一控制信号；

在所述时序信号的控制下，根据所述参考平均电流信号和所述光信号的消光比指标，产生参考交流电流信号，以及根据对所述第一差分信号进行滤波和峰值监测获取其交流分量，并根据该第一差分信号的交流分量与所述参考交流电流信号经过跨阻放大并进行滤波和峰值监测后得到的第二差分信号作差，并将两者之差积分后和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述调制电流的第二控制信号；

在所述时序信号的控制下，根据所述第一控制信号调节所述偏置电流的大小，以及根据所述第二控制信号调节所述调制电流的大小。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，所述根据对所述第一差分信号进行滤波和峰值监测获取其交流分量，并根据该第一差分信号的交流分量与所述参考交流电流信号经过跨阻放大并进行滤波和峰值监测后得到的第二差分信号作差，并将两者之差积分后和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述调制电流的第二控制信号的步骤中包括：

调节所述参考交流电流信号跟随所述时序信号频率变化而变化。

18.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述接收所述检测信号，并将所述光信号的平均光功率指标换算为参考平均电流信号的步骤包括：

根据所述光信号的平均光功率指标生成电压驱动信号；

接入所述检测信号，利用受控于所述电压驱动信号的第一电流源生成所述参考平均电流信号。

19.根据权利要求17所述的控制方法，其特征在于，所述在时序信号的控制下，根据所述检测信号相减所述参考平均电流信号后得到第一差分信号，以及对第一差分信号的信号进行积分处理获取其直流分量，并将该第一差分信号的直流分量和预设的参考信号进行比较，生成用于控制所述偏置电流的第一控制信号的步骤包括：

根据所述检测信号相减第一参考信号后得到所述第一差分信号；

利用第一积分器在所述时序信号的控制下对所述第一差分信号在第一可变电阻器上产生的压降进行放大和积分，得到该第一差分信号的直流分量；

利用第一比较器获取的所述第一差分信号的直流分量和预设的参考信号进行比较，在所述时序信号的控制下，生成所述用于控制所述偏置电流的第一控制信号。

20.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述在所述时序信号的控制下，根据所述参考平均电流信号和所述光信号的消光比指标，产生参考交流电流信号的步骤包括：

根据所述消光比指标、所述光源驱动器接入的输入信号和所述参考平均电流信号生成所述参考交流电流信号；

利用可变电容器通过其充放电过程补偿所述参考交流电流信号。

21.根据权利要求18所述的控制方法，其特征在于，所述时序信号为时钟信号与所述光源驱动器接入的使能信号逻辑与运算得到。

22.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，还包括：

调节所述第一可变电阻器的阻值跟随所述检测信号的幅度变化而变化。

23.根据权利要求20所述的控制方法，其特征在于，还包括：

调节所述可变电容器的容值与所述光发射组件中感测所述光信号生成所述检测信号的元件的寄生电容容值同步变化。

Images