[發明專利]激光發射自動控制電路、方法及相關芯片、光模塊和設備

在審

• 申請號: 201710146973.X
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106877170A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 張勁松
• 申請（專利權）人: 武漢漢源光通信技術有限公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 程殿軍,張瑾

技術領域

本發明涉及光通信技術領域，特別涉及一種激光發射自動控制電路、方法及相關芯片、光模塊和設備。

背景技術

在光通信中，光發射端是光通信中包含光模塊或是含有光收發單元的設備，例如激光器，能夠將電信號轉變成光信號，并有效的把光信號耦合到傳輸光纖。

激光器工作輸出的平均光功率和消光比是兩個重要的指標，但是由于激光器的非線性，以及激光器的發光效率的離散性及隨溫度、老化等因素變化和改變等原因，使得激光器發射的平均光功率和消光比會發生改變，因此穩定平均光功率和消光比參數是光發射端自動控制的重點。

激光器在直接強度調制下，平均光功率和消光比是由激光器二極管驅動芯片提供的偏置電流和調制電流決定的。光發射端除了要求發送光功率在全溫范圍內和器件老化情況下能保持穩定的光信號功率輸出外，還要求發出的光信號的消光比要盡可能保持穩定。一般來說消光比過小，調制的光信號功率在信號功率中比例會降低，最終導致光接收端的接收靈敏度較差，消光比過大時，常常會導致發光器件工作在非線性區，使得光發射輸出眼圖劣化，最終光接收靈敏度惡化，故對消光比的控制應該維持在一合理范圍內，光接收靈敏度才能達到最佳。在實際生產中，由于芯片、激光器電路參數及工作溫度的差異，消光比很難精確控制，只能將消光比控制在某一合理范圍內。但環境工作溫度的變化或者是器件老化會導致電路原件參數的改變，影響消光比的變化，導致靈敏度惡化，引起誤碼率激增，所以長期工作時維持消光比穩定對光通信的通信質量有重大意義。

目前控制光發射端的參數時，對于穩定激光器光功率，往往采用單閉環方案對平均光功率進行控制，但是這樣的電路往往無法達到穩定消光比的狀況。

而對于控制消光比的方式，一般又常用基于開環工作模式，例如下述方法：

1、根據激光器的溫度特性設計熱敏電阻補償電路。

熱敏電阻的線性度和補償曲線的差異性，以及溫度測量點的差異性使得這種補償效果有限。

2、采用K因子補償法，激光器的驅動器中假如“K-因子”補償特性，在激光器偏置電流增大的同時，按比例增大調制電流。

這種方案參數控制比較單一，不能完全反映偏置電流對調制電流的影響效果。

上述的熱敏電阻補償法和K-因子補償法雖然實現的方式不同，但本質上都是利用開環控制消光比的穩定，這些方式的優點是實現簡單，能使消光比穩定在一定的范圍內，缺點是消光比的變化也取決于激光器件的一致性，補償效果有限。

穩定光發射端的平均光功率并同時穩定消光比，傳統的光模塊的光發射電路依然無法進行良好的控制。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種激光發射自動控制電路、方法及相關芯片、光模塊和設備。

第一方面，本發明實施例提供一種激光發射自動控制電路，所述控制電路包括：內環控制電路和外環控制電路；

所述內環控制電路用于根據所發射激光的反饋和預設的功率電流控制參數，生成用平均功率控制的偏置電流；以及將所述偏置電流和外環控制電路輸出的調制電流耦合后施加在發射的激光上；

所述外環控制電路用于根據預設的激光器老化參數和所述內環控制電路的偏置電流值，輸出比例控制的調制電流。

在一個實施例中，所述內環控制電路，包括：順次連接且形成閉環的激光發射電路、檢測濾波電路、第一減法器、積分控制電路、偏置電流驅動電路和電流耦合電路；所述外環控制電路，包括：順次連接的第二減法器、比例控制電路和調制電流驅動電路；

其中：所述激光發射電路的輸出端與所述檢測濾波電路的輸入端連接；所述檢測濾波電路的輸出端與所述第一減法器的負極輸入端連接，所述第一減法器的正極輸入端用于輸入預設的功率電流控制參數；所述第一減法器的輸出端與所述積分控制電路輸入端連接；所述積分控制電路的輸出端分別與所述偏置電流驅動電路的輸入端以及與所述第二減法器的負極輸入端連接；所述偏置電流驅動電路的輸出端與所述電流耦合電路的輸入端連接；

所述第二減法器的正極輸入端用于輸入激光器老化參數；所述第二減法器的輸出端與所述比例控制電路的輸入端連接；所述比例控制電路的輸出端與所述調制電流驅動電路的輸入端連接，所述調制電流驅動電路的輸出端與所述電流耦合電路的輸入端連接；

所述調制電流驅動電路輸出的調制電流I_m和所述偏置電流驅動電路輸出的偏置電流I_d滿足：I_m＝E*(I_d-I’)；所述I’為激光器老化參數；