[发明专利]一种可用于突发模式的激光驱动器双闭环控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种激光驱动器的控制方法。

背景技术

在光通信中，激光器在功率上的指标主要有以下4个：

P0，激光器正常发光，调制电流为低，表示传输数据为0时的功率；

P1，激光器正常发光，调制电流为高，表示传输数据为1时的功率；

Pa,激光器正常发光时的平均光功率，Pa=(P1+P0)/2;

r_e,消光比，表征眼图张开度的数值，r_e=10log(P1/P0).

以上4个量是相关的，只要确定了其中两个，另两个也确定了。在光通信传输过程中，系统要求保持恒定的发射平均光功率和消光比，激光驱动器的双闭环设计也正是要通过两个负反馈结构来保持这两个量的稳定。消光比比较难检测，在双闭环的设计中需要检测Pa,P1,P0中的两个值。而P1,P0在瞬态上是高速的信号，在GPON/EPON系统中是1.25Gbps的高速信号，因此检测电路需要是一个高速的电路。检测激光器的发光情况都是通过激光器的背光二极管的镜像电流来进行。目前常用激光器这个二极管的结电容为3-20pF.背光电流通常也只有几百uA,这么小的电流又有这么大的电容，要还原这个高速信号是比较困难的。

现有双闭环的设计有几种方法。有一种是采用一个跨阻放大器，直接将PD电流放大成电压信号。要把几百uA的电流放大成几百mV的电压信号，才能方便后面电路的处理，因此需要1K以上的跨阻。但很难设计一个输入电容20pF左右，带宽几百MHZ，又线性度很好（保证设定光功率和小光比的准确性）的跨阻放大器。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种激光驱动器的控制方法，采用了高速电流镜和高速电流比较器的方法来检测P1信号，Pa信号则采用的采样保持的方法，通过负反馈的方法确定P1和Pa,从而可以确定P0和r_e。

本发明所要解决的次要技术问题是提供一种使用上述方法设计的电路。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种可用于突发模式的激光驱动器双闭环控制方法：采用高速电流镜和高速电流比较器的方法，检测激光器正常发光、调制电流为高、传输数据为1时的第一光功率P1；采用采样保持的方法，检测激光器正常发光时的平均光功率Pa；

所述高速电流镜输出两个控制端，一个和设定的平均光功率的电压V_Pa_set形成一个负反馈，用来控制驱动激光器的电流中的偏置电流Ibias，形成第一闭环系统；另一个和设定的第一光功率P1的电流I_P1_set形成一个负反馈，用来控制驱动激光器的电流中的调制电流Imod，形成第二闭环系统；通过所述第一闭环系统和第二闭环系统，可以实现自动调节所述偏置电流Ibias和调制电流Imod，从而可得到稳定的所述第一光功率P1和所述平均光功率Pa。

一种可用于突发模式的激光驱动器双闭环控制电路，主要包括：

光电二极管PD，所述光电二极管PD的负极与输入电压Vdd连接；

镜像激光器LD，所述镜像激光器LD的正极与所述光电二极管PD的负极连接；

第一开关K1，所述第一开关K1的一端与所述镜像激光器LD的负极连接，所述第一开关K1的另一端与第二开关K2的一端连接；所述第一开关由使能控制信号BEN控制；

第二开关K2，所述第二开关K2由数据输入信号DATA控制；

高速电流镜Icurrent_source，所述高速电流镜Icurrent_source的一端与所述光电二极管PD的正极连接；所述高速电流镜Icurrent_source的另一端接地；所述高速电流镜Icurrent_source的第一输出端与比较控制器comp的第一输入端连接；所述高速电流镜Icurrent_source的第二输出端与高速电流比较器current comp的第一输入端连接；

比较控制器comp，所述比较控制器comp的第二输入端与设定的平均光功率的电压V_Pa_set连接；所述比较控制器的输出端与第一晶体管M1的栅极连接；

第一晶体管M1，所述第一晶体管M1的源极接地，所述第一晶体管M1的漏极与所述第一开关K1的另一端连接；

高速电流比较器current comp，所述高速电流比较器current comp的第二输入端与设定的第一光功率P1的电流I_P1_set连接；所述高速电流比较器current comp的输出端与数字处理及模数转换模块DSP&DAC的输入端连接；