激光器的驅(qū)動裝置、驅(qū)動方法以及高速光模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光信息傳輸設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種激光器的驅(qū)動裝置、驅(qū)動方法以及高速光模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在高速光通訊領(lǐng)域，例如100Gbps(4x25Gbps)10km傳輸?shù)墓饽K，通常使用4路電吸收調(diào)制激光器(Electro-Absorptive Modulated Laser)來實現(xiàn)，因此其包括多路激光器直流偏置驅(qū)動電路，分別控制各路激光器的輸出光功率。低功耗、小型化是驅(qū)動電路需要解決的問題。
[0003]請參考圖1，圖1是現(xiàn)有技術(shù)中激光器的驅(qū)動電路的常見實現(xiàn)方案的電路示意圖，其特點在于:
[0004]第一、包括一個或多個自動光功率控制回路，在每個回路中，通過光電二極管檢測激光器輸出光功率產(chǎn)生相應(yīng)光電流Impdk(k=l..n)，然后采用I/V轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生與激光器輸出功率成比例的反饋電壓信號Vfbk(k=l..n)，并將其與光功率設(shè)定電壓Vpsetk(k =1..11)比較得到偏差信號，經(jīng)過積分控制運算后得到控制電壓￥(3壯11^仏=1..11)，進一步地，采用V/I轉(zhuǎn)換型激光器電流驅(qū)動電路(#1、#2、...#n)，將控制電壓Vctrlk轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的激光器驅(qū)動電流Ibiask(k=l..η)；
[0005]第二、采用一個直流固定電源，為一個或多個V/I轉(zhuǎn)換型激光器驅(qū)動電路提供工作電壓。
[0006]請參考圖2，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的典型V/I轉(zhuǎn)換型激光器驅(qū)動電路的電路示意圖，其特點在于:輸出級采用雙極型三極管或場效應(yīng)管驅(qū)動激光器負載;輸出回路中包括電流檢測電路，按比例產(chǎn)生電壓負反饋信號，用于跟控制電壓信號Vctrl進行比較;采用運算放大器電路實現(xiàn)V/I轉(zhuǎn)換。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)的缺陷在于:由于激光器工作電壓的批次差異較大，并且隨輸出功率設(shè)定而變化，因此固定電源需要配置較高的輸出電壓V+，才能滿足所有激光器工作要求。較高的輸出電壓導(dǎo)致較高的功率消耗，并且很大部分浪費在了驅(qū)動電路上，驅(qū)動電路功耗不能達到最優(yōu)。其原理是:V+ = Vdrop+Vld，其中Vdrop是輸出驅(qū)動三極管和電流檢查放大電路產(chǎn)生的電壓降。為保證驅(qū)動電路正常工作并獲得較好的V/I轉(zhuǎn)換線性度，Vdrop—般需要0.5V或以上(即Vdrop(min) =(^SV)t3Vld是激光器的電壓降。Vld = VldO+Ild*Rld JldO為激光器的導(dǎo)通閾值壓降(一般為IV左右)，Rld為激光器直流內(nèi)阻(一般在8?15ohm)，I Id為激光器電流(一般在O?100mA) Ald隨激光器工作溫度增加而上升，Ild隨激光器輸出功率設(shè)定而變化。
[0008]從電路設(shè)計角度看，為了保證全溫范圍內(nèi)所有激光器都能工作，直流固定電源的輸出電壓設(shè)置不能低于V+(min) = Vdrop(min)+Vld(max)。由于已知上述參數(shù)的取值范圍，例如￥+(11^11)=0.5￥+(1.0￥+10011^*15011111) = 3.0￥。在這樣的電路設(shè)置條件下，對于低內(nèi)阻高效率的激光器，如 1?1(1 = 8011111，11(1 = 5011^，有￥1(1=1.4￥，￥(^0? = ￥+-￥1(1=1.6￥，激光器功SPld = Vld*Ild=l.4￥*5011^ = 70111￥，浪費功耗？108七=￥(11'(^*11(1 = 1.6*50m=80mW。尤其例如100GLR4的高速光模塊一般具有4路或以上激光器，這樣總浪費功耗達80mW*4 = 320mW，這對于期望將高速光模塊的目標功耗控制在3.5W來說是難以忽視的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種激光器的驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置包括可調(diào)DC-DC電源、光功率控制回路和電源電壓調(diào)節(jié)器，其中:
[0010]所述可調(diào)DC-DC電源，其配置為與所述光功率控制回路和所述電源電壓調(diào)節(jié)器相連接，用于為所述激光器提供工作電流，并且該可調(diào)DC-DC電源的輸出電壓跟隨電源設(shè)定電壓的變化而變化；
[0011]所述光功率控制回路，其配置為通過調(diào)節(jié)所述激光器工作電壓將所述激光器的輸出光功率調(diào)節(jié)至光功率設(shè)定值，并產(chǎn)生電源電壓狀態(tài)指示電壓，用于指示所述輸出電壓是否使得所述激光器正常工作；
[0012]所述電源電壓調(diào)節(jié)器，用于生成所述電源設(shè)定電壓，使得所述電源電壓狀態(tài)指示電壓大于或等于第一預(yù)定閾值，或者小于或等于第二預(yù)定閾值。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該驅(qū)動裝置中所述光功率控制回路包括激光器驅(qū)動三極管和激光器電壓調(diào)節(jié)電路，其中:所述激光器驅(qū)動三極管，其配置為串聯(lián)在所述可調(diào)DC-DC電源和所述激光器之間，用于通過調(diào)節(jié)該激光器驅(qū)動三極管的基極電壓或柵極電壓來調(diào)節(jié)三極管壓降，以改變所述激光器的輸出光功率;所述激光器電壓調(diào)節(jié)電路，其配置為與所述激光器、所述激光器驅(qū)動三極管和所述電源電壓調(diào)節(jié)器相連接，用于檢測所述輸出光功率并據(jù)此產(chǎn)生所述激光器驅(qū)動三極管的基極電壓或柵極電壓;所述電源電壓狀態(tài)指示電壓由所述激光器驅(qū)動三極管或所述激光器電壓調(diào)節(jié)電路生成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該驅(qū)動裝置中所述第一預(yù)定閾值或所述第二預(yù)定閾值根據(jù)閾值設(shè)定信號決定;所述閾值設(shè)定信號的取值滿足所述輸出電壓是保證所述激光器正常工作所需的最低電壓值。
[0015]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種激光器的驅(qū)動方法，該方法包括:
[0016]設(shè)置與第一控制器和第二控制器相連接的可調(diào)DC-DC電源；
[0017]配置所述可調(diào)DC-DC電源為所述激光器提供工作電流，該可調(diào)DC-DC電源的輸出電壓跟隨電源設(shè)定電壓的變化而變化；
[0018]配置所述第一控制器通過調(diào)節(jié)所述激光器的工作電壓將所述激光器的輸出光功率調(diào)節(jié)至光功率設(shè)定值，并產(chǎn)生電源電壓狀態(tài)指示電壓，用于指示所述輸出電壓是否使得所述第一控制器正常工作；
[0019]配置所述第二控制器通過調(diào)節(jié)所述輸出電壓使所述電源電壓狀態(tài)指示電壓大于或等于第一預(yù)定閾值，或者小于或等于第二預(yù)定閾值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，該方法中所述第二控制器包括積分器和電壓選擇器;所述電源電壓狀態(tài)指示電壓配置成隨所述輸出電壓同向變化，并且當所述電源電壓狀態(tài)指示電壓大于或等于所述第一預(yù)定閾值時，所述第一控制回路正常工作;所述積分器配置成對所述第一預(yù)定閾值與所述電源電壓狀態(tài)指示電壓的差值進行積分;所述電壓選擇器配置成選擇所述積分器的輸出電壓中的最大者用于設(shè)置所述電源設(shè)定電壓;所述輸出電壓配置成隨電源設(shè)定電壓同向變化;所述積分器還配置成持續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出電壓直至所述電源電壓狀態(tài)指示電壓大于或等于所述第一預(yù)定閾值。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該方法中所述第二控制器包括積分器和電壓選擇器；所述電源電壓狀態(tài)指示電壓配置成隨所述輸出電壓同向變化，并且當所述電源電壓狀態(tài)指示電壓小于或等于所述第二預(yù)定閾值時，所述第一控制回路正常工作;所述積分器配置成對所述第二預(yù)定閾值與所述電源電壓狀態(tài)指示電壓的差值進行積分;所述電壓選擇器配置成選擇所述積分器的輸出電壓中的最小值用于設(shè)置所述電源設(shè)定電壓;所述輸出電壓配置成隨電源設(shè)定信號反向變化;所述積分器還配置成持續(xù)調(diào)節(jié)所述輸出電壓直至所述電源電壓狀態(tài)指示電壓小于或等于所述第二預(yù)定閾值。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該方法中所述第一預(yù)定閾值或所述第二預(yù)定閾值根據(jù)閾值設(shè)定信號決定;所述閾值設(shè)定信號的取值滿足所述輸出電壓是保證所述第一控制回路正常工作所需的最低電壓值。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該方法還包括設(shè)置所述第二控制器的對于所述可調(diào)DC-DC電源輸出電壓的調(diào)節(jié)速度低于所述第一控制器相對于所述可調(diào)DC-DC電源輸出電壓變化的響應(yīng)速度的十分之一。
[0024]此外，本發(fā)明還提供了一種高速光模塊，該高速光模塊包括由多個激光器構(gòu)成的激光器陣列，其中:所述多個激光器中的一個或多個使用本發(fā)明提供的激光器的驅(qū)動裝置來驅(qū)動。
[0025]本發(fā)明所提供激光器的驅(qū)動裝置、驅(qū)動方法以及高速光模塊采用可調(diào)DC-DC電源及其相應(yīng)的控制電路來驅(qū)動激光器，適用于各種參數(shù)的激光器及其所有的工作狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)DC-DC電源的輸出電壓來使激光器的驅(qū)動