激光器驱动控制电路、芯片及控制方法技术

本申请提供一种激光器驱动控制电路、芯片及控制方法，涉及光通信的技术领域，其中激光器驱动控制电路包括：偏置电流源、调制电流源、直流信号产生电路、偏置电流控制电路、交流信号产生电路、调制电流控制电路、数字控制电路，本申请采用了交流信号产生电路与直流信号产生电路相分离的结构，并通过设置用于产生与调制电流信号相位相同的交流电流信号的交流信号产生电路，和对交流电流信号、监控电流信号中交流分量处理后进行相位探测并输出调制电流控制信号的调制电流控制电路的结构，解决了采用峰值监测模块的调制电路在进行峰值检测、峰值比较过程中精准度下降明显的问题，具有精度高、稳定性好、转换时间快、更适用高速光通信的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
激光器驱动控制电路、芯片及控制方法


[0001]本申请涉及光通信的
，特别涉及一种激光器驱动控制电路、芯片及控制方法。

技术介绍

[0002]在高速光通信中，激光器输出的光信号一般由平均光功率和消光比进行表征。由于平均光功率以及消光比易受到温度等外界因素的影响。为了确保激光器的光信号强度不会受到上述因素的影响，需要设计平均光功率及消光比控制系统，以确保输出光信号强度在各种条件下始终自动维持稳定。
[0003]请参考图1，为现有的采用双闭环结构的控制装置。其中，参与平均光功率控制的偏置电路130，通过低通滤波器131提取监控信号的直流分量，再将此直流分量与偏置电流控制模块132中的设置值进行比较，根据比较结果调节偏置电流Ibias的大小使出光功率保持恒定。参与消光比控制的调制电路140，通过峰值监测模块141监控信号中交流分量的峰值，然后跟调制电流控制模块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，来对调制电流Imod进行补偿，从而保持消光比的恒定。
[0004]上述双闭环控制系统，虽然实现了平均光功率以及消光比的自动控制。但由于监控光电二极管MPD具有比较大的寄生电容，造成监控电流信号中交流分量在高信号速率下幅度衰减较多，调制电路140在进行峰值检测、峰值比较过程中精准度下降明显，从而降低了消光比控制环路的稳定性，且受限于峰值监测模块的线性范围较窄、信号幅度偏小导致的低精度问题，导致现有的双闭环系统只适用在低速信号下平均光功率及消光比的自动控制，无法满足光通信高速信号下的应用。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于克服
技术介绍
中的问题，提供了一种激光器驱动控制电路、芯片及控制方法。
[0006]第一方面，本申请实施例首先提供了一种激光器驱动控制电路，包括：偏置电流源、调制电流源，分别与激光器相连，为所述激光器提供偏置电流信号、调制电流信号以驱动激光器产生光信号，所述光信号被监控光电二极管检测以产生监控电流信号，还包括：直流信号产生电路，与所述监控光电二极管一端相连，用于产生直流电流信号，所述直流电流信号具有第一设定值；偏置电流控制电路，与所述直流信号产生电路相连，用于将由第一电流信号经第一电压转换得到的第一电压信号与参考电压信号进行大小比较，并生成相应偏置电流控制信号，所述第一电流信号为所述监控电流信号的直流分量与所述直流电流信号的差值；交流信号产生电路，用于在高速信号调制下产生交流电流信号，所述交流电流信号与所述调制电流信号具有相同的相位，所述交流电流信号的大小为第二设定值；调制电流控制电路，与所述交流信号产生电路相连，用于将第一交流电压信号与
第二交流电压信号相减并放大以生成第三交流电压信号，再将所述第二交流电压信号、所述第三交流电压信号进行限幅放大，生成限幅第二电压信号、限幅第三电压信号，最后将所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号进行相位比较，根据比较结果输出相应调制电流控制信号，其中，所述第一交流电压信号、所述第二交流电压信号的相位相同，所述第一交流电压信号为所述监控电流信号的交流分量经第一电压转换得到，所述第二交流电压信号为所述交流电流信号经第二电压转换得到，所述第一电压转换与所述第二电压转换具有相同放大倍数；数字控制电路，分别与所述偏置电流源、所述调制电流源、所述偏置电流控制电路、所述调制电流控制电路相连，用于在时序信号的控制下，先根据所述偏置电流控制信号调节所述偏置电流信号至偏置电流目标值，再根据所述调制电流控制信号调节所述调制电流信号至调制电流目标值。
[0007]可选的，所述偏置电流控制电路包括：第一跨阻放大器，输入端与所述直流信号产生电路、所述监控光电二极管相连，输出端与输入端相连，用于将所述监控电流信号、所述直流电流信号的差值进行跨阻放大并输出；第一低通滤波器，输入端与所述第一跨阻放大器输出端相连，接收经所述第一跨阻放大器放大后的信号并滤除其中的交流分量，输出所述第一电压信号；第二跨阻放大器，输出端与输入端相连，所述第二跨阻放大器与所述第一跨阻放大器具有相同参数；第二低通滤波器，输入端与所述第二跨阻放大器输出端相连，输出端输出所述参考电压信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同参数；第一采样保持积分比较器，第一输入端与所述第一低通滤波器输出端相连，第二输入端与所述第二低通滤波器输出端相连，输出端输出偏置电流控制信号。
[0008]可选的，所述调制电流控制电路包括：第三跨阻放大器，输入端与所述交流信号产生电路相连接收所述交流电流信号，输出端输出所述第二交流电压信号，所述第三跨阻放大器与所述第一跨阻放大器、所述第二跨阻放大器具有相同参数；信号放大器，第一输入端与所述第一跨阻放大器输出端相连接收所述第一交流电压信号，第二输入端与所述第三跨阻放大器输出端相连接收所述第二交流电压信号，输出端输出所述第三交流电压信号；第一限幅放大器，输入端与所述信号放大器输出端相连，输出端输出所述限幅第三电压信号；第二限幅放大器，输入端与所述第三跨阻放大器输出端相连，输出端输出所述限幅第二电压信号，所述第一限幅放大器与所述第二限幅放大器具有相同参数；相位探测模块，第一输入端与所述第一限幅放大器输出端相连，第二输入端与所述第二限幅放大器输出端相连，用于探测所述限幅第二电压信号、所述限幅第三电压信号的相位，当探测到所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号相位相同时，输出端输出第一调制电流控制信号，当探测到所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号相位相反时，输出端输出第二调制电流控制信号。
[0009]可选的，所述调制电流控制电路还包括：第三低通滤波器，输入端与所述第一限幅放大器输出端相连，输出端与所述相位探测模块的第一输入端相连，用于滤除所述限幅第三电压信号中的高速码型频段；第四低通滤波器，输入端与所述第二限幅放大器输出端相连，输出端与所述相位探测模块的第二输入端相连，用于滤除所述限幅第二电压信号中的高速码型频段，所述第三低通滤波器、所述第四低通滤波器具有相同参数。
[0010]可选的，所述相位探测模块包括：相位探测器和第二采样保持积分比较器；所述相
位探测器包括：第一开关元件、第二开关元件、反相器、第一电容、第二电容、第一低通滤波模块、第二低通滤波模块，其中，所述第一开关元件的输入端分别与所述反相器的输入端、所述第二限幅放大器输出端相连接收所述限幅第二电压信号，所述第一开关元件的输出端与所述第一电容的第一端相连，所述第二开关元件的输入端与所述反相器的输出端相连，所述第二开关元件的输出端与所述第二电容第一端相连，所述第一开关元件的受控端、所述第二开关元件的受控端与所述第一限幅放大器输出端相连，根据所述限幅第三电压信号同步控制所述第一开关元件、所述第二开关元件的导通或关断，所述第一低通滤波模块输入端与所述第一开关元件的输出端相连，所述第一低通滤波模块的输出端作为相位探测器第一输出端输出第一相位信号，所述第二低通滤波模块的输入端与所述第二开关元件的输出端相连，所述第二低通滤波模块的输出端作为相位探测器第二输出端输出第二相位信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光器驱动控制电路，包括：偏置电流源、调制电流源，分别与激光器相连，为所述激光器提供偏置电流信号、调制电流信号以驱动激光器产生光信号，所述光信号被监控光电二极管检测以产生监控电流信号，其特征在于，还包括：直流信号产生电路，与所述监控光电二极管一端相连，用于产生直流电流信号，所述直流电流信号具有第一设定值；偏置电流控制电路，与所述直流信号产生电路相连，用于将由第一电流信号经第一电压转换得到的第一电压信号与参考电压信号进行大小比较，并生成相应偏置电流控制信号，所述第一电流信号为所述监控电流信号的直流分量与所述直流电流信号的差值；交流信号产生电路，用于在高速信号调制下产生交流电流信号，所述交流电流信号与所述调制电流信号具有相同的相位，所述交流电流信号的大小为第二设定值；调制电流控制电路，与所述交流信号产生电路相连，用于将第一交流电压信号与第二交流电压信号相减并放大以生成第三交流电压信号，再将所述第二交流电压信号、所述第三交流电压信号进行限幅放大，生成限幅第二电压信号、限幅第三电压信号，最后将所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号进行相位比较，根据比较结果输出相应调制电流控制信号，其中，所述第一交流电压信号、所述第二交流电压信号的相位相同，所述第一交流电压信号为所述监控电流信号的交流分量经第一电压转换得到，所述第二交流电压信号为所述交流电流信号经第二电压转换得到，所述第一电压转换与所述第二电压转换具有相同放大倍数；数字控制电路，分别与所述偏置电流源、所述调制电流源、所述偏置电流控制电路、所述调制电流控制电路相连，用于在时序信号的控制下，先根据所述偏置电流控制信号调节所述偏置电流信号至偏置电流目标值，再根据所述调制电流控制信号调节所述调制电流信号至调制电流目标值。2.根据权利要求1所述的激光器驱动控制电路，其特征在于，所述偏置电流控制电路包括：第一跨阻放大器，输入端与所述直流信号产生电路、所述监控光电二极管相连，输出端与输入端相连，用于将所述监控电流信号、所述直流电流信号的差值进行跨阻放大并输出；第一低通滤波器，输入端与所述第一跨阻放大器的输出端相连，接收经所述第一跨阻放大器放大后的信号并滤除其中的交流分量，输出所述第一电压信号；第二跨阻放大器，输出端与输入端相连，所述第二跨阻放大器与所述第一跨阻放大器具有相同参数；第二低通滤波器，输入端与所述第二跨阻放大器的输出端相连，输出端输出所述参考电压信号，所述第二低通滤波器与所述第一低通滤波器具有相同参数；第一采样保持积分比较器，第一输入端与所述第一低通滤波器的输出端相连，第二输入端与所述第二低通滤波器的输出端相连，输出端输出偏置电流控制信号。3.根据权利要求2所述的激光器驱动控制电路，其特征在于，所述调制电流控制电路包括：第三跨阻放大器，输入端与所述交流信号产生电路相连接收所述交流电流信号，输出端输出所述第二交流电压信号，所述第三跨阻放大器与所述第一跨阻放大器、所述第二跨阻放大器具有相同参数；
信号放大器，第一输入端与所述第一跨阻放大器的输出端相连接收所述第一交流电压信号，第二输入端与所述第三跨阻放大器的输出端相连接收所述第二交流电压信号，输出端输出所述第三交流电压信号；第一限幅放大器，输入端与所述信号放大器的输出端相连，输出端输出所述限幅第三电压信号；第二限幅放大器，输入端与所述第三跨阻放大器的输出端相连，输出端输出所述限幅第二电压信号，所述第一限幅放大器与所述第二限幅放大器具有相同参数；相位探测模块，第一输入端与所述第一限幅放大器的输出端相连，第二输入端与所述第二限幅放大器的输出端相连，用于探测所述限幅第二电压信号、所述限幅第三电压信号的相位，当探测到所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号相位相同时，输出端输出第一调制电流控制信号，当探测到所述限幅第二电压信号与所述限幅第三电压信号相位相反时，输出端输出第二调制电流控制信号。4.根据权利要求3所述的激光器驱动控制电路，其特征在于，所述调制电流控制电路还包括：第三低通滤波器，输入端与所述第一限幅放大器的输出端相连，输出端与所述相位探测模块的第一输入端相连，用于滤除所述限幅第三电压信号中的高速码型频段；第四低通滤波器，输入端与所述第二限幅放大器的输出端相连，输出端与所述相位探测模块的第二输入端相连，用于滤除所述限幅第二电压信号中的高速码型频段，所述第三低通滤波器、所述第四低通滤波器具有相同参数。5.根据权利要求3所述的激光器驱动控制电路，其特征在于，所述相位探测模块包括：相位探测器和第二采样保持积分比较器；所述相位探测器包括：第一开关元件、第二开关元件、反相器、第一电容、第二电容、第一低通滤波模块、第二低通滤波模块，其中，所述第一开关元件的输入端分别与所述反相器的输入端、所述第二限幅放大器的输出端相连接收所述限幅第二电压信号，所述第一开关元件的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵欣，祝晓辉，张鹏，王睿，
申请(专利权)人：成都明夷电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：