一种独立控制平均光功率和消光比的方法和驱动电路与流程

1.本发明属于电子电路领域，尤其是一种激光器驱动电路。


背景技术：

2.如图1所示是激光器输入电流与激光器输出光功率的关系特性曲线。当激光器输入电流在i0与i1之间快速变化时，激光器的输出光功率的变化范围为 p0～p1.定义电流i0与i1的平均值为激光器工作平均电流i
bias
；电流i1与i0差值为激光器调制电流i
mod
＝i
1-i0；平均电流所对应的激光器输出光功率为平均光功率pav；激激光器光功率p1与p0的比值为消光比er＝10logp1/p0。
3.如图2为一种激光器驱动电路的示意图。当图中开关处于导通状态时，流过激光器的电流为i0＝i
up-i
dn
，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流为 i1＝i
up
。因此，对于图示中激光驱动电路，平均电流i
bias
＝i
up-i
dn
/2,调制电流i
mod
＝i
dn
. 平均电流i
bias
大小不仅与i
up
有关，还与i
dn
有关，调整激光器的调制电流i
mod
会改变激光器的平均电流i
bias
，这样无法实现激光器的平均光功率与消光比分别单独调整，给应用带来一定不便。
4.在激光驱动电路与激光器的组成的光模块应用中，往往希望流入激光器的偏置电流i
bias
与调制电流i
mod
可以直观而且独立控制，如此就能方便控制激光器发出光的平均光功率与消光比。而图2中激光驱动电路在调整激光器的消光比(即调整i
mod
电流)时，会影响流入激光器的平均电流i
bias
,从而影响激光器的平均光功率。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的主要技术问题是实现流入激光器的平均电流i
bias
与调制电流i
mod
能够独立而且直观调节的目的，而i
bias
与i
mod
不会互相影响，从而达到激光器的平均光功率与消光比独立控制的目的。
6.为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种独立控制平均光功率和消光比的方法，其特征在于：通过增加补偿电流源以使得开关处于导通状态时，流过激光器的电流为i0，开关处于断开状态时流过激光器的电流为i1；并且调整补偿电流源的大小以使得i0 i1＝2i
up
，i
up
为偏置电流源大小。
7.在一较佳实施例中：增加的补偿电流源为is，当开关处于导通状态时，流过激光器的电流i0＝i
up-i
dn
is，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流i1＝ i
up
is；
8.则平均电流i
bias
＝(i0 i1)/2＝i
up-(i
dn-2is)/2，令is＝i
dn
/2，则平均电流i
bias
＝i
up
，其中i
dn
为调制电流源的大小，is为补偿电流源的大小。
9.在一较佳实施例中：当开关处于导通状态时，流过激光器的电流i0＝i
up-is，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流i1＝i
up
is；
10.则i
bias
＝(i0 i1)/2＝i
up-(i
dn-is)/2，令i
dn
＝is，则平均电流i
bias
＝i
up
，其中i
dn
为调制电流源的大小，is为补偿电流源的大小。
11.本发明提供了一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，包括：偏置电流源
和调制电流源，还包括与偏置电流源并联的补偿电流源；所述补偿电流源的大小为调制电流源的一半；
12.偏置电流源和调制电流源通过开关串联连接。
13.在一较佳实施例中：所述调制电流源和补偿电流源为单个电流源。
14.在一较佳实施例中：所述调制电流源和补偿电流源为多个并联连接的子电流源。
15.在一较佳实施例中：所述调制电流源和补偿电流源中的子电流源一一对应，并且补偿电流源中的子电流源的大小为调制电流源中与之对应的子电流源的一半。
16.本发明还提供了一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，包括：偏置电流源和调制电流源，还包括与偏置电流源并联的补偿电流源；所述补偿电流源的大小与调制电流源相同；
17.偏置电流源和调制电流源通过第一开关串联连接，所述调制电流源与补偿电流源通过第二开关串联连接。
18.在一较佳实施例中：所述调制电流源和补偿电流源为单个电流源。
19.在一较佳实施例中：所述调制电流源和补偿电流源为多个并联连接的子电流源。
20.相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
21.本发明通过增设一电流源，从而抵消平均电流i
bias
表达式中i
dn
电流的成分，从而使i
bias
＝i
up
，进而实现流入激光器的平均电流i
bias
与调制电流i
mod
能够独立而且直观调节的目的，而不会互相影响，从而达到激光器的平均光功率与消光比独立控制的目的。
附图说明
22.图1为激光器输入电流与激光器输出光功率的关系特性曲线图；
23.图2为现有技术中激光器驱动电路的示意图；
24.图3为本发明优选实施例1的示意图；
25.图4为本发明优选实施例2的示意图；
26.图5为本发明优选实施例3的示意图；
27.图6为本发明优选实施例4的示意图；
28.图7为本发明优选实施例5的示意图；
29.图8为本发明优选实施例6的示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是壁挂连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.本实施例提供了一种独立控制平均光功率和消光比的方法，通过增加补偿电流源以使得开关处于导通状态时，流过激光器的电流为i0，开关处于断开状态时流过激光器的电流为i1；并且调整补偿电流源的大小以使得i0 i1＝2i
up
，i
up
为偏置电流源大小。从而实现流入激光器的平均电流i
bias
与调制电流i
dn
能够独立而且直观调节的目的，而不会互相影响，从而达到激光器的平均光功率与消光比独立控制的目的。
34.为了实现上述的方法，本实施例提供了三种具体的电路。
35.实施例1
36.参考图3，一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，包括：偏置电流源和调制电流源，还包括与偏置电流源并联的补偿电流源；所述补偿电流源的大小is为调制电流源i
dn
的一半；偏置电流源和调制电流源通过开关串联连接。
37.通过上述设计后，当开关处于导通状态时，流过激光器的电流i0＝i
up-i
dn
is，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流i1＝i
up
is；则i
bias
＝(i0 i1)/2＝i
up-38.(i
dn-2is)/2，由于i
dn
＝2is，则平均电流i
bias
＝i
up
。i
up
为偏置电流源的大小。
39.实施例2
40.参考图4，本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中所述调制电流源 i
dn
和补偿电流源is为单个电流源。而本实施例中，所述调制电流源i
dn
和补偿电流源i
s1
为多个并联连接的子电流源。并且，所述调制电流源i
dn
和补偿电流源i
s1
中的子电流源一一对应，并且补偿电流源is中的子电流源的大小为调制电流源i
dn
中与之对应的子电流源的一半。
41.经过计算，流入激光器的平均电流i
bias
＝n*i
p1-1/2(imod1 imod2
…
imodn), 而i
p1
＝ibiasp1 imod1/2n imod2/2n
…
imod2/2n,最终计算得i
bias
＝n*i
biasp1
。如此，达到了激光器的i
bias
电流与i
mod
电流独立控制的目的。
42.实施例3
43.参考图5，增加补偿电流源为i
s1
＝i
mod1
/2n i
mod2
/2n
…
i
modn
/2n，经过计算，流入激光器的平均电流i
bias
＝n*i
p1-1/2(i
mod1
i
mod2

…
i
modn
),而 i
p1
＝i
biasp1
i
mod1
/2n i
mod2
/2n
…
i
modn
/2n,因此i
bias
＝n*i
biasp1
。如此，达到了激光器的 ibias电流与imod电流独立控制的目的。
44.实施例4
45.参考图6，本实施例提供了一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，包括：偏置电流源i
p2
、补偿电流源is、开关管q1、开关管q2、负载z1、负载 z2和调制电流源i
n2
；所述偏置电流源i
p2
上端接电源vdd，下端接负载z1的上端；所述补偿电流源is与偏置电流源i
p2
并连；所述负载z1的下端接开关管q1 的上端；所述开关管q1的下端接调制电流源i
n2
的上端；所述负载z2的上端接偏置电流源的下端，负载z2的下端接开关管q2的上端；开关管q2的下端接调制电流源i
n2
的上端；调制电流源i
n2
的下端接地；激光器的阳极端接开关管 q2的上端，阴极接地；开关管q1、开关管q2构成驱动电路的差分对管，开关管q1、开关管q2的控制端
分别接差分输入信号的一端及另一端。实施例中开关管q1、开关管q2采用npn型晶体管进行实现，也可以采用其他器件(例如 nmos管)进行实现。
46.通过上述设计，当输入差分对管的输入差分信号高速切换时，流过激光器的平均电流i
bias
＝i
p2
i
s-i
n2
，通过设计补偿电流源is＝i
n2
，从而i
bias
＝i
p2
。因此流过激光器的偏置电流由偏置电流源i
p2
控制，调制电流由调制电流源i
n2
控制。
47.实施例5
48.参考图7，本实施例与实施例4的区别在于：补偿电流源的电流大小为 i
s2
＝i
n2
/n。经计算，激光器的平均电流i
bias
＝n*i
biasp2
，i
mod
＝i
n2
，达到预期的i
bias
与i
mod
独立控制的目的，从而实现了激光器的平均光功率与消光比各自独立控制。
49.实施例6
50.参考图8，图中补偿电流源的电流大小为i
s2
＝i
n2
/2n。经计算，激光器的平均电流i
bias
＝n*i
biasp2
，i
mod
＝i
n2
，达到预期的i
bias
与i
mod
独立控制的目的。
51.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

技术特征：
1.一种独立控制平均光功率和消光比的方法，其特征在于：通过增加补偿电流源以使得开关处于导通状态时，流过激光器的电流为i0，开关处于断开状态时流过激光器的电流为i1；并且调整补偿电流源的大小以使得i0 i1＝2i
up
，i
up
为偏置电流源大小。2.根据权利要求1所述的一种独立控制平均光功率和消光比的方法，其特征在于：当开关处于导通状态时，流过激光器的电流i0＝i
up-i
dn
i
s
，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流i1＝i
up
i
s
；则平均电流i
bias
＝(i0 i1)/2＝i
up-(i
dn-2i
s
)/2，令i
dn
＝2i
s
，则平均电流i
bias
＝i
up
，其中i
dn
为调制电流源的大小，i
s
为补偿电流源的大小。3.根据权利要求1所述的一种独立控制平均光功率和消光比的方法，其特征在于：当开关处于导通状态时，流过激光器的电流i0＝i
up-i
s
，当开光处于断开状态时，流过激光器的电流i1＝i
up
i
s
；则i
bias
＝(i0 i1)/2＝i
up-(i
dn-i
s
)/2，令i
dn
＝i
s
，则平均电流i
bias
＝i
up
，其中i
dn
为调制电流源的大小，i
s
为补偿电流源的大小。4.一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于包括：偏置电流源和调制电流源，还包括与偏置电流源并联的补偿电流源；所述补偿电流源的大小为调制电流源的一半；偏置电流源和调制电流源通过开关串联连接。5.根据权利要求4所述的一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于：所述调制电流源和补偿电流源为单个电流源。6.根据权利要求4所述的一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于：所述调制电流源和补偿电流源为多个并联连接的子电流源。7.根据权利要求6所述的一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于：所述调制电流源和补偿电流源中的子电流源一一对应，并且补偿电流源中的子电流源的大小为调制电流源中与之对应的子电流源的一半。8.一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于包括：偏置电流源和调制电流源，还包括与偏置电流源并联的补偿电流源；所述补偿电流源的大小与调制电流源相同；偏置电流源和调制电流源通过第一开关串联连接，所述调制电流源与补偿电流源通过第二开关串联连接。9.根据权利要求8所述的一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于：所述调制电流源和补偿电流源为单个电流源。10.根据权利要求8所述的一种独立控制平均光功率和消光比的驱动电路，其特征在于：所述调制电流源和补偿电流源为多个并联连接的子电流源。

技术总结
本发明提供了一种独立控制平均光功率和消光比的方法，通过增加补偿电流源以使得开关处于导通状态时，流过激光器的电流为I0，开关处于断开状态时流过激光器的电流为I1；并且调整补偿电流源的大小以使得I0 I1＝2I


技术研发人员：李发明 林永辉 郑永华 杨龙东 洪佳程
受保护的技术使用者：厦门优迅高速芯片有限公司
技术研发日：2021.10.15
技术公布日：2022/5/25