[发明专利]光学通信中效率改善的激光二极管驱动器

说明书

电路和方法为驱动激光二极管的激光驱动器提供了净空电压，使得激光二极管向光通信设备提供信号。该电路包含：从激光驱动器接收净空电压的净空控制电路，该净空控制电路基于净空电压生成受控电压，以及DC‑DC转换器，其从净空控制电路接收受控电压、基于受控电压生成电压Vout，并将电压Vout作为输入施加至激光二极管。净空控制电路和DC‑DC转换器在反馈回路中与激光二极管相连，以向激光二极管连续地提供电压Vout，并且DC‑DC转换器调整电压Vout以补偿激光二极管随时间的老化特性或温度漂移，从而为激光驱动器保持最佳净空电压。

优先权要求

本申请要求于2017年10月4日提交的、题为“光学通信中效率改善的激光二极管驱动器(EFFICIENCY IMPROVED DRIVER FOR LASER DIODE IN OPTICAL COMMUNICATION)”的第62/568,248号美国临时专利申请的优先权和权益。

技术领域

本发明涉及激光二极管和驱动激光二极管的方法。

背景技术

已经发现激光二极管在光纤通信系统中作为光发射器的使用越来越多。在这种系统中，激光二极管通常由来自片上激光驱动器的恒定电流驱动。在某些光传输系统中，可以使用外部DC到DC转换器从主输入电压为激光二极管提供固定的电源电压。然而，此解决方案并不理想。例如，固定的DC转换器输出不能补偿激光二极管随时间的老化特性或温度漂移。此外，如果激光二极管在高频下运行，则激光驱动器中的调制电流可能以高速改变，并且当或多或少的调制电流流入激光器并且其两端的压降相应改变时，DC转换器将无法调节电源电压来为激光二极管提供足够的净空电压(headroom voltage)。

可以将在激光驱动器上或其内部消耗的功率计算为恒定电流乘以其两端的净空。不幸的是，在典型系统中净空电压并未被最佳化，从而浪费了功率。如果可以为激光二极管确定并施加最佳且不断更新的净空电压，则将改善整个系统的效率。除了效率方面的优点外，最佳且不断更新的净空电压还将自动补偿激光二极管使用寿命内的I-V曲线漂移以及由于温度变化而导致的改变，从而保持偏置电流恒定。

发明内容

本发明的实施例的各方面包含为驱动激光二极管的激光二极管驱动器提供净空电压的电路和方法，所述激光二极管向光通信设备提供信号。所述电路包含：从激光驱动器接收净空电压的净空控制电路；净空控制电路基于净空电压和激光驱动器的调制电流生成受控电压Vc；以及直流-直流(DC-DC)转换器，从净空控制电路接收受控电压并基于受控电压生成电压Vout，并且将电压Vout作为电源施加至激光二极管。净空控制电路和DC-DC转换器在反馈回路中与激光二极管相连接，以向激光二极管连续地提供电压Vout，并且净空控制电路控制电压Vc以补偿激光驱动器中由于高频调制电流而导致的高频反射，从而为激光驱动器维持最佳净空电压。

在本发明的实施例的其他方面，DC-DC转换器被配置为基于净空控制电路的输入来生成控制电压，以及基于输入的值来生成驱动器信号以调整电压Vout。DC-DC转换器可以将控制电压与锯齿波形进行比较，从而基于输入的值来生成驱动器信号以调整电压Vout。可以实施其他的DC-DC转换器实施方式和/或控制方案。在一个实施例中，DC-DC转换器包含由驱动器信号控制多个开关，以根据需要调整电压Vout。

还可以想到，净空控制电路包含至少一个可编程电流源和/或至少一个可编程电阻器。在本发明的实施例的其他方面，将至少一个可编程电流源和/或至少一个可编程电阻器的值设置为控制激光驱动器的净空电压。在一种变型中，将至少一个可编程电流源和/或至少一个可编程电阻器的值的改变设置为控制激光驱动器的净空电压并控制供应至激光二极管的电压Vout。