[发明专利]光通信激光驱动器调制电流比例补偿电路

说明书

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种光通信激光驱动器调制电流比例补偿电路。

背景技术

在光通信系统中，激光驱动器(LDD，Laser Diode Driver)以及激光器是发射端的重要组成元件，激光驱动器为激光器提供驱动电流。针对激光器有阈值电流的特性，该驱动电流包括交流调制电流和直流偏置电流，其中的调制电流就是传输的高速数字信号，偏置电流主要用于开启激光器的阈值。

激光器的性能参数会随着温度而变化。参见图1所示，随着温度的升高，激光二极管的阈值电流会发生很大的漂移，同时电光转换效率会随之递减。激光器大多数要求工作在-40℃～85℃的温度范围内，保持平均光功率和消光比的稳定。但是当温度发生变化时，激光器的阈值电流会发生变化，为了保证平均光功率不变，就需要通过自动功率控制来调整偏置电流的大小。自动功率控制的偏置电流发生变化时，如果调制电流不变，则消光比的变化会超出正常范围。

为了消除温度变化对激光器特性的影响，目前大多数激光器都针对调制电流进行温度补偿，有的采用外界制冷系统进行物理降温，有的采用芯片内部的温度补偿电路对调制进行补偿。在实际应用中，当激光器的温度特性不同时，所需要的补偿系数也不相同，补偿电路也就需要随之改变。但是，目前提出的补偿方法普遍缺乏灵活性，提供的温度补偿相对比较固定，难以适应不同的激光器的温度特性。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种光通信激光驱动器调制电流比例补偿电路，能够在正常工作的条件范围内，实现输出调制电流为偏置电流的固定比例关系，且该比例关系能够通过改变外围电阻的阻值而由用户来设置，实现方便地调整激光器所需要的补偿系数，维持激光器在全温范围内的消光比稳定，同时适应不同的激光器温度特性。

本发明提供的光通信激光驱动器调制电流比例补偿电路，包括参考电流源、第一电流镜、电流比例放大器、第二电流镜、调制电流输出模块和偏置电流输出模块，所述参考电流源，用于提供电流基准；所述第一电流镜分别与参考电流源、电流比例放大器和偏置电流输出模块相连，用于将参考电流源输出的参考电流分别镜像到偏置电流输出模块和电流比例放大器；所述电流比例放大器接在第一电流镜和第二电流镜之间，用于电流补偿，将第一电流镜输出的电流信号放大后输出到第二电流镜；所述第二电流镜还与调制电流输出模块相连，用于将放大后的电流控制信号输出到调制电流输出模块；所述调制电流输出模块，用于根据第二电流镜输入的电流控制信号，将由信号端输入的调制信号转换为调制电流信号，并将所述调制电流信号输出到半导体激光器；所述偏置电流输出模块，用于根据第一电流镜输入的电流信号生成偏置电流信号，并将所述偏置电流信号输出到半导体激光器。

在上述技术方案中，所述第一电流镜由晶体管M1、M2和M3构成，晶体管M1、M2和M3的栅极相连，晶体管M1的栅极和漏极相连，还与参考电流源的一端相连，参考电流源的另一端接地，晶体管M2的漏极与偏置电流输出模块相连，晶体管M3的漏极与电流比例放大器相连，晶体管M1、M2和M3的源级接电源。

在上述技术方案中，所述电流比例放大器由放大器AMP1、电阻R1和R2构成，放大器AMP1的反相输入端INN分别与晶体管M3的漏极和电阻R1的一端相连，同相输入端INP分别与第二电流镜和电阻R2的一端相连，输出端OUT与第二电流镜相连，电阻R1和R2的另一端均接地。

在上述技术方案中，所述第二电流镜由晶体管M4和M5构成，晶体管M4和M5的栅极与放大器AMP1的输出端OUT相连，晶体管M4的漏极与放大器AMP1的同相输入端INP相连，晶体管M5的漏极与调制电流输出模块相连，晶体管M4和M5的源级接电源。

在上述技术方案中，所述调制电流输出模块的调制信号输入端Dinp和Dinn分别接2路调制输入信号，电流控制端Imodctrl接晶体管M5的漏极，调制电流输出端Imodout接激光器组件LDPD的激光器负端。

在上述技术方案中，所述偏置电流输出模块的电流控制端Ibiasctrl接晶体管M2的漏极，偏置电流输出端Ibiasout接激光器组件LDPD的激光器负端。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)在正常工作的条件范围内，当半导体激光器的工作条件变化而导致发光特性变化时，本发明所提供电路的调制电流输出能自动保持与偏置电流输出固定的比例关系，以保证激光器输出的消光比趋近于不变。

(2)用户可以通过设置不同的电阻值，来调整输出调制电流和输出偏置电流之间的比值，以适应不同的激光器的特性。