[發明專利]用于光通信發射機中光源驅動器的控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 202110339751.6
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113098616B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 吳旭;茍鵬;楊軍
• 申請（專利權）人: 杭州太明科技有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/516
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;岳丹丹

本公開提供了一種用于光通信發射機中光源驅動器的控制裝置及其控制方法，通過驅動光發射組件產生光信號并獲得表征光信號的檢測信號，而后利用檢測信號將平均光功率指標換算為參考平均電流信號；在時序信號的控制下，根據檢測信號相減參考平均電流信號后得到的第一差分信號的直流分量生成第一控制信號，以及根據參考平均電流信號和消光比指標產生參考交流電流信號，再根據第一差分信號的交流分量相減參考交流電流信號后得到的第二差分信號生成第二控制信號；而后根據該第一控制信號調節偏置電流的大小，根據該第二控制信號調節調制電流的大小。由此可以避免了低頻雙閉環控制中ERC環路受信號高低頻率成分的影響，拓展其在中高速信號下的應用。

技術領域

本公開涉及光通信技術領域，具體涉及一種用于光通信發射機中光源驅動器的控制裝置及其控制方法。

背景技術

在光纖通信系統中，期望能夠控制由發送光源器件生成的光調制幅度(OMA，Optical Modulation Magnitude)。為了維持狀態之間的快速切換并減少噪聲，不會將發送光源器件切換到某個設定的高功率后再關斷，而是切換到一個低功率。上述高低光功率的比值描述為消光比率(ER)，即代表數據“1”時的高光學強度與代表數據“0”時的低光學強度的比值。然而，由于光源器件的特性因溫度和老化而變化，光源器件輸送這些高和低光學輸出所需的電流不是恒定的，并且實際上受制造容限的影響，單個光源器件之間發相同光功率所需的電流也有所不同。此外，光調制幅度同時取決于偏置電流和調制電流，使得在自動功率控制的同時兼顧優化消光比變得較為復雜。

因此，不僅期望能夠自動地補償光源器件本身的制造容限和參數漂移特性，而且還期望能夠在數據模式僅具有有限的低頻成分且具有隨機特性的情況下，達到某個設定的目標調制水平。

為激光器輸出提供閉環控制的一種方法是采用雙閉環架構方案，包括自動平均光功率控制(APC，Automatic Mean Power Control)電路和消光比控制(ERC，ExtinctionRation Control)電路的激光二極管驅動器(LDD)裝置100，如圖1所示，其中，參與形成APC閉環控制的偏置電路130主要作用是保持出光功率恒定，采用背光光電二極管對實際的出光功率進行實時監測，然后將監測值與設置值進行比較，自動調節激光器LD的偏置電流I_BIAS的大小來調整出光功率。參與形成閉環消光比控制ERC的調制電路140則根據環境溫度的變化來對調制電流I_MOD進行補償，最終來保持消光比的恒定。

參見圖1，發射機輸入信號DATA_IN、突發模式的使能信號BEN(Burst Enable)以及偏置電流數模轉換器170和調制電流數模轉換器180輸入到光源驅動器110。工作時，根據輸入信號DATA_IN光源驅動器110提供偏置電流I_BIAS和調制電流I_MOD的設定初始值，驅動激光器LD發光，然后利用TOSA組件中的光電二極管MPD，產生光生載流子，將光信號轉換成電信號V1，而后通過低通濾波器131提取電信號V1中的直流分量，跟光功率控制模塊132設定好的目標值進行比較，比較結果送入到數字控制器150，通過一定的算法去控制偏置電流數模轉換器170產生的電流，并通過峰值監測模塊141檢測該電信號V1的峰值，然后跟消光比控制模塊142設定好的目標值進行比較，比較結果送入到數字控制器150，通過一定的算法去控制調制電流數模轉換器180輸出的電流。

上述雙閉環控制方案最終可以使得感應電信號的直流分量和峰值分別與其對應的目標設定值相等。由于感應電流(電信號V1)代表發射光輸出功率，即實現了對輸出平均光功率和峰值功率的控制，也即實現了對發射光功率的OMA調制。該方案雖然可以自動控制發射光調制幅度OMA，而無需對光源器件做大量的溫度特性測試，同時也能解決器件的老化問題。但其只能實現在低速應用的發射光OMA自動控制，其原因主要是受限于TOSA組件中光電二極管MPD的寄生電容較大，例如一般5p～20pF，使得工作帶寬頻率較低，例如一般是幾十兆赫茲，導致在高于幾十MHz信號速率的應用中，由于后級的峰值監測模塊在隨機信號高低頻成分下檢測到的峰值不同，因此無法保證調制電流控制環路的穩定，這極大的阻礙了其在目前主流的光通信發射端千兆，萬兆赫茲高速信號下的應用。