[發明專利]光學通信中效率改善的激光二極管驅動器

有效

• 申請號: 201880065337.7
• 申請日: 2018-10-03
• 公開（公告）號: CN111819742B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: C.巴扎尼;莫遲
• 申請（專利權）人: MACOM技術解決方案控股公司
• 主分類號: H01S5/042
• 分類號: H01S5/042;H04B10/50
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 胡琪

電路和方法為驅動激光二極管的激光驅動器提供了凈空電壓，使得激光二極管向光通信設備提供信號。該電路包含：從激光驅動器接收凈空電壓的凈空控制電路，該凈空控制電路基于凈空電壓生成受控電壓，以及DC?DC轉換器，其從凈空控制電路接收受控電壓、基于受控電壓生成電壓Vout，并將電壓Vout作為輸入施加至激光二極管。凈空控制電路和DC?DC轉換器在反饋回路中與激光二極管相連，以向激光二極管連續地提供電壓Vout，并且DC?DC轉換器調整電壓Vout以補償激光二極管隨時間的老化特性或溫度漂移，從而為激光驅動器保持最佳凈空電壓。

優先權要求

本申請要求于2017年10月4日提交的、題為“光學通信中效率改善的激光二極管驅動器(EFFICIENCY IMPROVED DRIVER FOR LASER DIODE IN OPTICAL COMMUNICATION)”的第62/568,248號美國臨時專利申請的優先權和權益。

技術領域

本發明涉及激光二極管和驅動激光二極管的方法。

背景技術

已經發現激光二極管在光纖通信系統中作為光發射器的使用越來越多。在這種系統中，激光二極管通常由來自片上激光驅動器的恒定電流驅動。在某些光傳輸系統中，可以使用外部DC到DC轉換器從主輸入電壓為激光二極管提供固定的電源電壓。然而，此解決方案并不理想。例如，固定的DC轉換器輸出不能補償激光二極管隨時間的老化特性或溫度漂移。此外，如果激光二極管在高頻下運行，則激光驅動器中的調制電流可能以高速改變，并且當或多或少的調制電流流入激光器并且其兩端的壓降相應改變時，DC轉換器將無法調節電源電壓來為激光二極管提供足夠的凈空電壓(headroom voltage)。

可以將在激光驅動器上或其內部消耗的功率計算為恒定電流乘以其兩端的凈空。不幸的是，在典型系統中凈空電壓并未被最佳化，從而浪費了功率。如果可以為激光二極管確定并施加最佳且不斷更新的凈空電壓，則將改善整個系統的效率。除了效率方面的優點外，最佳且不斷更新的凈空電壓還將自動補償激光二極管使用壽命內的I-V曲線漂移以及由于溫度變化而導致的改變，從而保持偏置電流恒定。

發明內容

本發明的實施例的各方面包含為驅動激光二極管的激光二極管驅動器提供凈空電壓的電路和方法，所述激光二極管向光通信設備提供信號。所述電路包含：從激光驅動器接收凈空電壓的凈空控制電路；凈空控制電路基于凈空電壓和激光驅動器的調制電流生成受控電壓Vc；以及直流-直流(DC-DC)轉換器，從凈空控制電路接收受控電壓并基于受控電壓生成電壓Vout，并且將電壓Vout作為電源施加至激光二極管。凈空控制電路和DC-DC轉換器在反饋回路中與激光二極管相連接，以向激光二極管連續地提供電壓Vout，并且凈空控制電路控制電壓Vc以補償激光驅動器中由于高頻調制電流而導致的高頻反射，從而為激光驅動器維持最佳凈空電壓。

在本發明的實施例的其他方面，DC-DC轉換器被配置為基于凈空控制電路的輸入來生成控制電壓，以及基于輸入的值來生成驅動器信號以調整電壓Vout。DC-DC轉換器可以將控制電壓與鋸齒波形進行比較，從而基于輸入的值來生成驅動器信號以調整電壓Vout。可以實施其他的DC-DC轉換器實施方式和/或控制方案。在一個實施例中，DC-DC轉換器包含由驅動器信號控制多個開關，以根據需要調整電壓Vout。

還可以想到，凈空控制電路包含至少一個可編程電流源和/或至少一個可編程電阻器。在本發明的實施例的其他方面，將至少一個可編程電流源和/或至少一個可編程電阻器的值設置為控制激光驅動器的凈空電壓。在一種變型中，將至少一個可編程電流源和/或至少一個可編程電阻器的值的改變設置為控制激光驅動器的凈空電壓并控制供應至激光二極管的電壓Vout。