[实用新型]双闭环激光管功率控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及数字光学通信，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。

背景技术

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P1,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，Ith1、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“0”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“1”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的中国发明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100a可连接至激光二极管103。具体地，激光驱动电路100a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。