[发明专利]适用连续和突发模式的激光器监测光功率采样电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，特别是涉及一种适用连续和突发模式的激光器监测光功率采样电路及方法。

背景技术

激光器包括一个发送数据的LD（Laser Diode，激光二极管）和一个进行功率监测的MD（Monitor Diode，光电二极管）。激光二极管LD的发光需要一个阈值电流I_TH，当提供给激光二极管LD的电流大于或者等于阈值电流I_TH时，激光二极管LD才将电信号转换为光信号，从而进行高速光信号发送。

LDD（Laser Diode Driver，激光二极管驱动器）为激光二极管LD提供驱动电流，上文中描述了激光器的发光特性，提供给激光器的电流需要大于阈值电流I_TH才能发光，所以激光二极管驱动器LDD提供给激光二极管LD的电流有两种，一种是静态偏置电流I_BIAS，另外一种是由一对数据差分信号DINP、DNIN经过放大整形输出到激光器的调制电流I_MOD，这两种电流会同时提供给激光二极管LD。

由于激光二极管LD的光输出特性对温度的依赖性很强，且输出效率随着激光二极管LD的老化而降低。所以激光二极管LD的发光功率与静态偏置电流I_BIAS有很大关系，要使激光器工作在最佳状态，提供给激光二极管LD的静态偏置电流I_BIAS也需要随时进行修正。为了保证激光二极管LD输出光功率的恒定，激光二极管驱动器LDD芯片中都包含着一个APC（Auto Power Control，自动光功率控制）电路。

参见图1所示，激光二极管驱动器LDD芯片中的APC环路由DSP（Digital Signal Processor，数字信号处理器）控制，光电二极管MD感应到激光二极管LD发出的光，按照一定的比例关系产生监测电流I_MD，这个监测电流I_MD与激光二极管LD的发光功率成正比例线性关系。监测电流I_MD与温度及老化程度的关系很小，利用光电二极管MD的电阻R_MD采样，将监测电流I_MD转换为采样电压Vmd，为了使比较器CMP输出一个稳定的状态，采样电压Vmd需要经过滤波处理。所以采样电压Vmd后面有一个低通滤波电路，采样电压Vmd经过RC滤波电路之后的电压为滤波电压Vrc。根据激光器对静态偏置电流I_BIAS大小要求的不同，我们会设置不同的基准电压Vref。将滤波电压Vrc和基准电压Vref进行比较，比较器CMP的输出结果直接控制DSP的输出，通过反复采样和比较，控制输出到激光二极管LD的静态偏置电流I_BIAS的大小，最终在APC环路稳定时，比较器CMP两端的滤波电压Vrc和基准电压Vref相等，此时DSP控制的静态偏置电流I_BIAS稳定。

激光器有两种应用场景：连续模式和突发模式。连续模式是：激光器接收数据是连续的、不中断的。突发模式是：突然瞬间发送一批数据信息，发完就停，且停发时间可长可短，带有随机性。对于不同的应用，激光驱动器的APC环路有所区别，由于突发模式接收数据带有随机性，所以，在突发模式下，激光驱动器的APC具有保持功能，能确保正确地传送突发的数据信号。从集成电路设计的角度来看，希望能用更节省成本的方案来设计电路。所以，现在的激光二极管驱动器LDD芯片，一般都可以同时支持两种应用场景：连续模式和突发模式。但是，突发模式数据的突发和随机性使得突发模式和连续模式APC环路有较大区别。

想要同时兼容连续模式和突发模式两种工作场景，需要解决的技术问题有两个：

第一个问题是：在突发模式的应用场景中，激光二极管LD可能长时间的被突发使能信号关断，此时激光二极管LD不发光，光电二极管MD也不会有监控电流I_MD，则采样电压Vmd可能下降到零，系统需要根据突发使能信号是否开启来判断采样电压Vmd是否正常，当系统突发使能频繁打开和关断时，采样电压Vmd会很不稳定，滤波电压Vrc也会变得很不稳定，这对比较器CMP的正确输出造成很大影响。