半导体激光驱动器电路涉及一种半导体激光驱动器电路结构，应用于高性能光通信传输中。用户可以独立的调整激光器发送“１”和“０”时的光功率，在宽温度范围内，采用本发明专利技术可以克服激光驱动器工作特性随温度的变化而获得稳定的光脉冲波形，从而提供高可靠性的通信。该电路中半导体激光器组件（１）包括一个激光二极管（ＬＤ）和用于背向光检测的光电二极管（ＰＤ），环路放大驱动电路（２）中放大器（Ｆ１）的反向输入端与光电二极管（ＰＤ）的正极相接，放大器（Ｆ１）的输出端接驱动晶体管（Ｍ１）的栅极，驱动晶体管（Ｍ１）的输出端接激光二极管（ＬＤ）的负极，放大器（Ｆ１）的同向输入端接电流选择电路（３）中第一电阻（Ｒ１）与选择开关（Ｋ）之间，选择开关（Ｋ）的中点接输入比较器（４）的输出端。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体激光驱动器电路结构，应用于高性能光通信传输中。用户可以独立的调整激光器发送"1"和"0"时的光功率，在宽温度范围内，采用本专利技术可以克服激光驱动器工作特性随温度的变化而获得稳定的光脉冲波形，从而提供高可 靠性的通信。
技术介绍
近年来，随着主要光电子器件成本的不断降低，光传输的应用范围不断扩展到工 业监控、电力监控系统等对可靠性和抗干扰能力要求高的应用场合。激光驱动器是光 纤通信系统中最为关键的组成部分之一，是实现电压信号转换成激光驱动电流信号的 关键电路。最常见的光通信用激光驱动器的结构它包括一个半导体激光二极管LD和一个用 于对LD进行背向光检测的光电二极管PD， PD经过反向偏压后，流过PD正端的电流 与LD发出激光的强度成正比例关系，通过监视该电流的变化就可以获得LD发光强度 的变化情况。在正常工作时，流过LD的电流和LD发出激光强度之间的关系，可以看 出LD是一个温度敏感器件，在通信中，为了保证在不同温度下都能产生幅度稳定的 光脉冲，驱动电路产生的电流必须能够同时跟踪LD门限电流和P-I曲线斜率随温度 的升高而降低的变化。传统的激光驱动器电路基本电路结构主要由三部分组成调制电路(Modulator), 自动功率控制电路(APC)和自动温度控制电路(ATC)。其中调制器的主要功能是将 输入的数字电信号(差分信号或单端信号)经过放大后产生对LD的驱动电流，驱动 电流的大小通常可以根据需要进行设置；自动功率控制部分接收来自PD的背向光检 测电流，并将其滤除高频成分后与一个随温度不变的预先设定的电流进行比较，由此 产生控制信号，该信号控制流过LD的直流电流，以改变PD端检测到的电流大小，这 种反馈控制环路的通带特性为低通特性，带宽很低，可以保证流过PD的电流的直流成分随温度变化保持稳定，这样就可以保证LD发送平均光功率的稳定；ATC电路可以 监视环境温度的变化，并随着温度的变化调整芯片输出调制电流的大小，从而保证输 出光脉冲幅度的稳定。对于输入的电信号而言，如果其"0"、 "l"分布不均匀，有频率很低的低频成分， 如果其落入到了 APC环路带宽以内，就会造成LD平均发送光功率的波动，影响正常 工作。那么为了信号的可靠传输，输出的光功率必须稳定，因此传统的激光驱动器要 求对输入信号先进行光线路编码(如4B5B、 8B10B码等)，使得'0'和'T信号均 匀分布、保持直流平衡，从而保证稳定的平均光功率。随着RS232、 RS485以及CAN等通过光纤进行互连的需求越来越多，此时需要采用接口协议转换电路，通过协议转换电路实现低速、突发的电信号到连续、直流稳定 的驱动信号的转换，这样提高了系统的复杂度，给工业应用的组网带来不便，并且提 高了成本和使用时的功耗。
技术实现思路
技术问题本专利技术就是针对激光驱动器电路采用平均功率控制、需要专门的 温度补偿电路以及要求事先对输入信号进行光线路编码的缺点而设计的一种具有独 立功率设置与环路切换跟踪能力的激光驱动器，它不需上述电路结构，可以简化系统 应用复杂度，并且具有更高的温度稳定性。技术方案本专利技术的半导体激光驱动器电路包含带有背光检测功能的半导体激光 器组件、环路放大驱动电路、电流选择电路、输入比较器；其中半导体激光器组件包 括一个激光二极管和用于背向光检测的光电二极管，环路放大驱动电路中放大器的反 向输入端与光电二极管的正极相接，放大器的输出端接驱动晶体管的栅极，驱动晶体 管的输出端接激光二极管的负极，放大器的同向输入端接电流选择电路中第一电阻与 选择开关之间，选择开关的中点接输入比较器的输出端。在光电二极管的正极与地之 间并联有相接第二电阻和电容。本专利技术与传统激光驱动电路不同，它不是基于平均光功率稳定原理，用户可以通 过片外电阻独立设置'r和'0'的光功率，无需光线路编码以实现驱动信号的直流 稳定，无需APC和ATC，减小了系统复杂度，且输出光信号的功率和消光比具有更高 的温度稳定性。输入的数字信号与一个门限进行比较，判断输入的是"1"或"0"， 然后将判断结果输出给环路跟踪源电流选择电路。片内的带隙电压参考源是一个不随 温度变化的基准电压，该电压除以外部配置电路可以得到随温度保持恒定的两个电流值，该电流按照固定的比例镜像后就成为期望在激光器发"1"和"o"时，光电二极 管PD端检测的电流值。由于正常工作时光电二极管PD的检测电流与激光二极管LD 发送的激光强度存在固定的比例关系，这样也就设定了发"1"和"0"时期望的光功 率值。当输入为逻辑电平为"1"时，控制环路将设定的电流通过固定比例的縮小或放 大后和Ipd进行比较，如果二者不相等就调整控制信号Vctl，通过该信号控制电路的 驱动级调整流过激光二极管LD电流的大小来调整激光二极管LD的发送光强度，同时 也就改变了Ipd的大小，使Ipd和设定的电流尽量相等，仅存在环路的残余误差。当输入为逻辑电平为"0"时，控制环路将设定的电流通过固定比例倍的縮小或 放大后和Ipd进行比较，如果二者不相等就调整控制信号Vctl,通过该信号控制电路 的驱动级调整流过激光二极管LD电流Itnod的大小来调整激光二极管LD的发送光强 度，同时也就改变了Ipd的大小，使Ipd和设定的电流尽量相等，仅存在环路的残余 误差。有益效果本专利技术的半导体激光器驱动电路根据输入数字逻辑信号电平选择激光 二极管发送"1"和"0"时期望得到的流过PD的背向光检测电流，从而得到期望的 "1"和"0"光功率。与该电路结构相关的至少包括:l)带有背光检测功能的半导体 激光器组件(LD+PD); 2)设定不同输入数字信号电平时背光检测电流目标值的电阻。 3)向激光器提供驱动电流的电路、背光检测器件和误差放大电路共同构成反馈控制环 路。当输入"l"时，环路误差检测电路将Ipd与发"1"时的目标电流相比较，产生 控制信号调整激光器驱动电流，使实际背光检测电流与目标值充分接近。当输入数字 信号为"0"时，环路误差检测电路将背光检测电流与设定的目标电流进行比较，产 生控制信号，调整激光器驱动电流使实际背光检测电流与目标值充分接近。这种电路 结构对光脉冲的"0"功率和"1"功率进行快速闭环独立控制，根据输入信号电平的 切换而改变环路的跟踪目标，可以在很宽的温度范围内提供高稳定度的输出光信号。附图说明图l为本专利技术的电路原理图。具体实施方式本专利技术的半导体激光驱动器电路包含带有背光检测功能的半导体激光器组件l、环路放大驱动电路2、电流选择电路3、输入比较器4;其中半导体激光器组件1包括 一个激光二极管LD和用于背向光检测的光电二极管PD，环路放大驱动电路2中放大 器Fl的反向输入端与光电二极管PD的正极相接，放大器Fl的输出端接驱动晶体管 Ml的栅极，驱动晶体管Ml的输出端接激光二极管LD的负极，放大器Fl的同向输入 端接电流选择电路3中第一电阻Rl与选择开关K之间，选择开关K的中点接输入比 较器4的输出端。在光电二极管PD的正极与地之间并联有相接第二电阻R2和电容CPD。 输入逻辑信号通过高速比较器判断、整形后得到逻辑电平'r或者'0'。整形 后的逻辑信号根据逻辑电平对通过片外电阻设定的电流和通过片外电阻设定的'o'电流进行选择。完成该功能的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体激光驱动器电路，其特征在于该电路包含带有背光检测功能的半导体激光器组件（１）、环路放大驱动电路（２）、电流选择电路（３）、输入比较器（４）；其中半导体激光器组件（１）包括一个激光二极管（ＬＤ）和用于背向光检测的光电二极管（ＰＤ），环路放大驱动电路（２）中放大器（Ｆ１）的反向输入端与光电二极管（ＰＤ）的正极相接，放大器（Ｆ１）的输出端接驱动晶体管（Ｍ１）的栅极，驱动晶体管（Ｍ１）的输出端接激光二极管（ＬＤ）的负极，放大器（Ｆ１）的同向输入端接电流选择电路（３）中第一电阻（Ｒ１）与选择开关（Ｋ）之间，选择开关（Ｋ）的中点接输入比较器（４）的输出端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐建，王欢，
申请(专利权)人：江苏新志光电集成有限公司，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]
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