双闭环激光管功率控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种双闭环激光管功率控制系统，包括调制电流控制回路、偏置电流控制回路以及驱动电路，其中，该调制电流控制回路包括：第一比较电路，该第一比较电路基于该实际输出信号和第一目标信号值产生一个二进制的第一比较信号；第一调节电路，该第一调节电路用于根据该二进制的第一比较信号产生调制电流，该调制电流输送至该驱动电路；该偏置电流控制回路包括：第二比较电路；第二调节电路；并且，该调制电流控制回路和该偏置电流控制回路还包括一个时钟控制电路。本发明专利技术的双闭环激光管功率控制系统避免了调制环路对主数据通道的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字光学通信，更具体地，是一种为激光二极管而配置的双闭环激光管功率控制系统。
技术介绍
在数字光学数据通信中，激光二极管(激光管)作为光通信的电光转换的核心器件，其发光效率和发光特性的稳定性对整个通信链路有至关重要的影响。如何保证激光二极管在环境条件下保持恒定的输出光功率，以及如何保证输出高电平和输出低电平之间有足够的功率差，是保证通信链路可靠性的关键。如图1所示，是激光管输出光功率(Pout)与驱动电流(Ilaser)之间的关系曲线。其中Pl，P2, P3及P4是激光管在温度逐渐升高以及老化程度不断增加情况下(曲线S)的输 出光功率和驱动电流之间的关系曲线，Ithl、Ith2、Ith3和Ith4是对应的发光阈值电流。由图可知，激光管在不同的温度条件下，发光阈值电流及发光效率的变化很大，具体地，在温度升高的情况下，发光阈值电流变大，同时发光效率降低。另外，由图1也可以看出，随着激光管使用年限的增加，激光管的发射效率也会降低，阈值电流也会相应增加。为了解决上述问题，在应用中，需要对激光管配置驱动电路(LDD)，采用功率控制(PC)电路通过调节驱动电流来实现对激光管输出功率的控制。在激光管功率控制中，驱动电流包括偏置电流和调制电流。通常，偏置电流是在激光管中保持恒定的“O”功率水平的电流，对应地，调制电流是在激光管中保持恒定的“ I ”功率水平的电流。具体地，对激光管的功率控制通常有两种方法，一种是基于查表的开环功率控制法，该方法通过实现测试激光管在不同温度条件下的发光特性，并将其制成一张表格存在芯片的存储器中，实际使用时，根据温度传感器测得的温度查表调出对应的驱动电流值。另外一种是基于反馈控制原理的自动增益控制(APC)，通过背光检测获得激光管的实际发送功率，然后与预设的功率进行比较，自动调整驱动电路，使之与预设值保持一致。目前，激光管驱动电路同时提供以上两种控制模式供用户选择。由于激光管的偏置电流和调制电流都要进行控制，所以两种模式可组合使用。可分别采用以上两种控制方式来控制激光管偏置电流和调制电流。因此，激光管驱动电路可包括以下四种组合模式1、双开环模式。在该模式中，偏置电流和调制电流均通过开环查表方式实现。2、调制电流闭环偏置电流开环模式。即调制电流通过APC控制，而偏置电流通过查表控制。3、调制电流开环偏置电流闭环模式，即偏置电流通过APC控制，调制电流通过查表控制。4、双闭环模式，即偏置电流和调制电流均通过APC控制。对于上述第4种模式，公开号为CN101395771、申请号为200780007756. 7的中国专利技术专利申请公开了一种双闭环控制方案。如图2所示，是该控制方案的一个实施方式的电路示意图。该激光驱动电路IOOa可连接至激光二极管103。具体地，激光驱动电路IOOa包括产生激光驱动电流的激光二极管驱动器(LDD) 106。激光二极管驱动器106根据数据输入，输出施加到激光二极管103的激光驱动信号。激光二极管103产生激光辐射109，并将激光辐射109的一部分引导至激光检测器113。激光检测器113产生与激光辐射109成比例的反馈信号，该反馈信号施加到激光驱动电路100a。在该电路中，输送到LDD 106的偏置电流IBias和调制电流Mod是由双环功率控制电流123a产生的。其中，功率控制环路126a产生偏置电流IBias，功率控制环路129a产生调制电流Mod。功率控制环路126a和功率控制环路129a的工作方式基本相同。以功率控制环路126a为例，它包括用于产生偏置电流IBias的电流发生电路131，电流发生电路131包括连接到激光二极管驱动器106的数模转换器133和PO计数器139。进一步地， 功率控制环路129a还包括D触发器146，D触发器146产生输出信号DO施加到PO计数器 139。并且，功率控制环路129a包括比较器153，它产生施加到D触发器146的复位输入R 的信号输出R0。在比较器153的两个输入端，分别接入数模转换器159和缓冲器/放大器 166，其中，PO目标值(即产生逻辑“O”的预期激光功率所对应的电流)通过比较器153转换为模拟电流，而激光光电二极管113产生的信号施加到缓冲器/放大器166,比较器153对两个输入信号，并输出“O”或者“I”。同时，将时钟信号Ck施加到D触发器146和PO计数器139，并且时钟信号在半个循环周期的时间，大于激光二极管传输的最大相等值得多个连续数字的持续时间，以确保D触发器146不受数据信号跨骑输入信号(也就是PO目标信号) 可能出现的切换影响。功率控制环路129a的工作方式与123a类似。通过上述反馈电路，可根据目标阈值电流及反馈电流，对偏置电流和调制电流进行调节。但是，该方案采取的是位对位(BIT-TO-BIT)的控制模式，即针对每个发射模式进行控制，为实现BIT-TO-BIT功率控制，放大器166和比较器153、156需要高速运行，以满足光通信的码率要求，因此对这些器件的要求较高，需为高速高精度器件；另外，为保证APC精度，两个高速高精度比较器153、156需要保证足够的比较精度，高速跨阻放大器166需要有足够大的带宽，从而消耗大量功耗。并且，上述电路是在发送数据信号器件对偏置电流和调制电流进行调节，因此，如果时钟Ck采用与发射数据无关的时钟频率，则APC很可能会在发送数据中混叠入不想要的频率成分，另一方面，如果Ck信号由发送数据提取，以满足特定要求，则需要内建高速时钟 恢复信号，这又增加了较大的额外功耗。并且，由于该电路中环路带宽的限制，会在发送数据上叠加与APC环路带宽相近频率的低频纹波信号，这进一步增加了额外噪声。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于解决现有的激光管功率控制电路的上述缺点，从而提供了一种创新的双闭环激光管功率控制系统。本专利技术的双闭环激光管功率控制系统，用于对激光管的输出功率进行控制，其中， 该激光管产生实际输出信号至该激光管功率控制系统，该激光管功率控制系统输出反馈控制信号至激光管，从而对该激光管的功率进行反馈控制，并且，通过数据发送机对该激光管功率控制系统输出发送指令信号，控制该激光管发送该实际输出信号，其中，当该发送指令信号为使能状态时，该激光管发送该实际输出信号，当该发送指令信号为非使能状态时，该激光管停止发送该实际输出信号，该双闭环激光管控制控制系统包括调制电流控制回路、偏置电流控制回路以及驱动电路，其中，该调制电流控制回路包括第一比较电路，该第一比较电路基于该实际输出信号和第一目标信号值产生一个二进制的第一比较信号；第一调节电路，该第一调节电路用于根据该二进制的第一比较信号产生调制电流，该调制电流输送至该驱动电路； 该偏置电流控制回路包括第二比较电路，该第二比较电路基于该实际输出信号和第二目标信号值产生一个二进制的第二比较信号；第二调节电路，该第二调节电路用于根据该二进制的第二比较信号产生偏置电流，该偏置电流输送至该驱动电路；并且，该调制电流控制回路和该偏置电流控制回路还包括一个时钟控制电路，该时钟控制电路用于产生时钟信号，并根据时钟信号对该调制电流以及偏置电流进行调节，其中，该时钟信号包括第一时钟信号和第二时钟信号，当该发送指令信号从使能状态到非使能状态转变时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双闭环激光管功率控制系统，用于对激光管的输出功率进行控制，其中，该激光管产生实际输出信号至该激光管功率控制系统，该激光管功率控制系统输出反馈控制信号至激光管，从而对该激光管的功率进行反馈控制，并且，通过数据发送机对该激光管功率控制系统输出发送指令信号，控制该激光管发送该实际输出信号，其中，当该发送指令信号为使能状态时，该激光管发送该实际输出信号，当该发送指令信号为非使能状态时，该激光管停止发送该实际输出信号，其特征在于，该双闭环激光管控制控制系统包括调制电流控制回路、偏置电流控制回路以及驱动电路，其中，该调制电流控制回路包括：第一比较电路，该第一比较电路基于该实际输出信号和第一目标信号值产生一个二进制的第一比较信号；第一调节电路，该第一调节电路用于根据该二进制的第一比较信号产生调制电流，该调制电流输送至该驱动电路；该偏置电流控制回路包括：第二比较电路，该第二比较电路基于该实际输出信号和第二目标信号值产生一个二进制的第二比较信号；第二调节电路，该第二调节电路用于根据该二进制的第二比较信号产生偏置电流，该偏置电流输送至该驱动电路；并且，该调制电流控制回路和该偏置电流控制回路还包括一个时钟控制电路，该时钟控制电路用于产生时钟信号，并根据时钟信号对该调制电流以及偏置电流进行调节，其中，该时钟信号包括第一时钟信号和第二时钟信号，当该发送指令信号从使能状态到非使能状态转变时，该第一时钟信号发生转变，并对该第一比较信号和第二比较信号进行锁存，并且，在该发送指令信号的非使能状态时隙内，该第二时钟信号发生转变，并使得该第一调节电路和该第二调节电路根据该锁存的第一比较信号和第二比较信号对该调制电流和该偏置电流进行调节。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈良生，刘岩海，张建玲，朱腓利，过奕先，丁学欣，
申请(专利权)人：上海贝岭股份有限公司，
类型：发明
国别省市：