雷射管功率控制系統的製作方法
2023-07-08 05:14:06
專利名稱：雷射管功率控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及數字光學通信，更具體地，是一種為雷射二極體而配置的雷射管功率控制系統。
背景技術：
在數字光學數據通信中，雷射二極體(雷射管)作為光通信的電光轉換的核心器件，其發光效率和發光特性的穩定性對整個通信鏈路有至關重要的影響。如何保證雷射二極體在環境條件下保持恆定的輸出光功率，以及如何保證輸出高電平和輸出低電平之間有足夠的功率差，是保證通信鏈路可靠性的關鍵。如圖1所示，是雷射管輸出光功率(Pout)與驅動電流(Ilaser)之間的關係曲線。其中Pl，P2, P3及P4是雷射管在溫度逐漸升高以及老化程度不斷增加情況下(曲線S)的輸出光功率和驅動電流之間的關係曲線，Ithl、Ith2、Ith3和Ith4是對應的發光閾值電流。由圖可知，雷射管在不同的溫度條件下，發光閾值電流及發光效率的變化很大，具體地，在溫度升高的情況下，發光閾值電流變大，同時發光效率降低。另外，由圖1也可以看出，隨著雷射管使用年限的增加，雷射管的發射效率也會降低，閾值電流也會相應增加。為了解決上述問題，在應用中，需要對雷射管配置驅動電路(LDD)，採用功率控制(PC)電路通過調節驅動電流來實現對雷射管輸出功率的控制。在雷射管功率控制中，驅動電流包括偏置電流和調製電流。通常，偏置電流是在雷射管中保持恆定的「O」功率水平的電流，對應地，調製電流是在雷射管中保持恆定的「 I 」功率水平的電流。具體地，對雷射管的功率控制通常有兩種方法，一種是基於查表的開環功率控制法，該方法通過實現測試雷射管在不同溫度條件下的發光特性，並將其製成一張表格存在晶片的存儲器中，實際使用時，根據溫度傳感器測得的溫度查表調出對應的驅動電流值。另外一種是基於反饋控制原理的自動增益控制(APC)，通過背光檢測獲得雷射管的實際發送功率，然後與預設的功率進行比較，自動調整驅動電路，使之與預設值保持一致。目前，雷射管驅動電路同時提供以上兩種控制模式供用戶選擇。由於雷射管的偏置電流和調製電流都要進行控制，所以兩種模式可組合使用。可分別採用以上兩種控制方式來控制雷射管偏置電流和調製電流。因此，雷射管驅動電路可包括以下四種組合模式:1、雙開環模式。在該模式中，偏置電流和調製電流均通過開環查表方式實現。2、調製電流閉環偏置電流開環模式。即調製電流通過APC控制，而偏置電流通過查表控制。3、調製電流開環偏置電流閉環模式，即偏置電流通過APC控制，調製電流通過查表控制。4、雙閉環模式，即偏置電流和調製電流均通過APC控制。對於上述第4種模式，公開號為CN101395771、申請號為200780007756.7的中國發明專利申請公開了一種雙閉環控制方案。如圖2所示，是該控制方案的一個實施方式的電路示意圖。該雷射驅動電路IOOa可連接至雷射二極體103。具體地，雷射驅動電路IOOa包括產生雷射驅動電流的雷射二極體驅動器(LDD) 106。雷射二極體驅動器106根據數據輸入，輸出施加到雷射二極體103的雷射驅動信號。雷射二極體103產生雷射輻射109，並將雷射輻射109的一部分引導至雷射檢測器113。雷射檢測器113產生與雷射輻射109成比例的反饋信號，該反饋信號施加到雷射驅動電路100a。在該電路中，輸送到LDD 106的偏置電流IBias和調製電流Mod是由雙環功率控制電流123a產生的。其中，功率控制環路126a產生偏置電流IBias，功率控制環路129a產生調製電流Mod。功率控制環路126a和功率控制環路129a的工作方式基本相同。以功率控制環路126a為例，它包括用於產生偏置電流IBias的電流發生電路131，電流發生電路131包括連接到雷射二極體驅動器106的數模轉換器133和PO計數器139。進一步地，功率控制環路129a還包括D觸發器146，D觸發器146產生輸出信號DO施加到PO計數器139。並且，功率控制環路129a包括比較器153，它產生施加到D觸發器146的復位輸入R的信號輸出R0。在比較器153的兩個輸入端，分別接入數模轉換器159和緩衝器/放大器166，其中，PO目標值(即產生邏輯「O」的預期雷射功率所對應的電流)通過比較器153轉換為模擬電流，而雷射光電二極體113產生的信號施加到緩衝器/放大器166,比較器153對兩個輸入信號，並輸出「O」或者「I」。同時，將時鐘信號Ck施加到D觸發器146和PO計數器139，並且時鐘信號在半個循環周期的時間，大於雷射二極體傳輸的最大相等值得多個連續數字的持續時間，以確保D觸發器146不受數據信號跨騎輸入信號(也就是PO目標信號)可能出現的切換影響。功率控制環路129a的工作方式與123a類似。通過上述反饋電路，可根據目標閾值電流及反饋電流，對偏置電流和調製電流進行調節。但是，該方案採取的是位對位(BIT-TO-BIT)的控制模式，即針對每個發射模式進行控制，為實現BIT-TO-BIT功率控制，放大器166和比較器153、156需要高速運行，以滿足光通信的碼率要求，因此對這些器件的要求較高，需為高速高精度器件；另外，為保證APC精度，兩個高速高精度比較器153、156需要保證足夠的比較精度，高速跨阻放大器166需要有足夠大的帶寬，從而消耗大量功耗。並且，上述電路是在發送數據信號器件對偏置電流和調製電流進行調節，因此，如果時鐘Ck採用與發射數據無關的時鐘頻率，則APC很可能會在發送數據中混疊入不想要的頻率成分，另一方面，如果Ck信號由發送數據提取，以滿足特定要求，則需要內建高速時鐘恢復信號，這又增加了較大的額外功耗。並且，由於該電路中環路帶寬的限制，會在發送數據上疊加與APC環路帶寬相近頻率的低頻紋波信號，這進一步增加了額外噪聲。
實用新型內容本實用新型的目的，在於解決現有的雷射管功率控制電路中所存在的上述問題，從而提供了一種創新的雷射管功率控制系統。本實用新型的雷射管功率控制系統，用於對雷射管的輸出功率進行控制，其中，該雷射管產生實際輸出信號至該雷射管功率控制系統，該雷射管功率控制系統輸出反饋控制信號至雷射管，從而對該雷射管的功率進行反饋控制，並且，通過數據發送機對該雷射管功率控制系統輸出發送指令信號，控制該雷射管發送該實際輸出信號，其中，當該發送指令信號為使能狀態時，該雷射管發送該實際輸出信號，當該發送指令信號為非使能狀態時，該雷射管停止發送該實際輸出信號，該雷射管控制控制系統包括:[0016]比較電路，該比較電路基於該實際輸出信號和目標信號值產生一個二進位的比較信號;調節電路，該調節電路包括一個電流發生電路以及一個驅動電路，該電流發送電路用於根據該二進位的比較信號產生一個調節電流，該驅動電路用於根據該調節電流輸出該反饋控制信號至該雷射管；時鐘控制電路，用於產生時鐘信號，並根據時鐘信號對該調節電流進行調節；其中，該時鐘信號包括第一時鐘信號和第二時鐘信號，當該發送指令信號從使能狀態到非使能狀態轉變時，該第一時鐘信號發生轉變，並對該二進位的比較信號進行鎖存，並且，在該發送指令信號的非使能狀態時隙內，該第二時鐘信號發生轉變，並使得該調節電路根據該鎖存的比較信號進行電流調節。優選地，所述調節電流為調製電流，所述目標信號值為對應於該雷射管輸出高電平功率水平的目標電流值。優選地，所述調節電流為偏置電流，所述目標信號值為對應於該雷射管輸出低電平功率水平的目標電流值。優選地，所述比較電路包括一個比較器，該比較器的反相輸入端順次連接有一個第一電流/電壓轉換器和第一模數轉換器，並且所述目標電流值輸送至該第一模數轉換器，該比較器的正相輸入端連接有一個第二電流/電壓轉換器，並且所述實際輸出信號輸送至該第二電流/電壓轉換器。優選地，所述比較電路包括一個比較器，該比較器的反相輸入端順次連接有一個第一電流/電壓轉換器和第一模數轉換器，並且所述目標電流值輸送至該第一模數轉換器，該比較器的正相輸入端順次連接有一個高電平檢測電路和第二電流/電壓轉換器，並且所述實際輸出信號輸送至該第二電流/電壓轉換器。優選地，所述時鐘控制電路包括一個用於產生時鐘信號的時鐘控制器以及一個D觸發器，該時鐘控制器產生所述第一時鐘信號和第二時鐘信號，該D觸發器根據所述第一時鐘信號的轉變鎖存所述二進位的比較信號。優選地，所述電流發生電路包括一個計數器和一個數模轉換器，當所述第二時鐘信號在所述非使能狀態時隙內轉變時，該計數器根據所述鎖存的二進位的比較信號進行運算，該數模轉換器根據該計數器的值輸出所述調節電流。優選地，所述第一電流/電壓轉換器和所述第二電流/電壓轉換器為低速器件。優選地，所述比較器為低速器件。優選地，所述第一電流/電壓轉換器為低速器件，所述第二電流/電壓轉換器為高速器件。優選地，所述比較器為低速器件。優選地，所述計數器為雙向計數器。本實用新型的雷射管功率控制系統，在數據發送期間完成對雷射管輸出功率的檢測比較，但不對輸出功率進行調節，而在發送數據的間隙內，對調製電流和偏置電路根據前一個的發送數據幀的檢測結果進行調節，從而避免調製環路對主數據通道的影響。
[0032]圖1為在不同的溫度條件及老化程度下雷射管輸出功率與驅動電流之間的關係曲線；圖2為現有的一種雙閉環控制的結構框圖；圖3為本實用新型的雷射管功率控制系統的原理圖；圖4為本實用新型的雷射管功率控制系統的一個實施方式的組成示意圖；圖5為圖4中的雷射管功率控制系統的控制時序圖；圖6為圖4中雷射管功率控制系統中幾個電信號的波形轉換圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
，對本實用新型的控制系統的構成和工作原理進行說明。在描述中，對於現有技術中常用的模塊的功能及作用僅作簡要說明或者略去，而對突出本實用新型特點的部分和與現有應用中的區別之處進行詳細闡明。參照圖3，總體而言，本實用新型旨在提供一種用於雷射管的功率控制系統100，它用於對雷射管組件10的雷射管11的輸出功率進行控制，其中，雷射管11通過一個雷射檢測器12 (例如光電二極體)產生實際輸出信號IPIN至雷射管功率控制系統100，雷射管功率控制系統100輸出反饋控制信號Id至雷射管11，從而對該雷射管11的功率進行反饋控制，並且，對於本實用新型的應用而言，該系統外部通過數據發送機20對雷射管功率控制系統100輸出發送指令信號(Burst信號)，控制該雷射管發送該實際輸出信號，其中，當Burst信號為使能狀態(例如邏輯「I」)時，雷射管11發送實際輸出信號IPIN，當Burst信號為非使能狀態時，雷射管11停止發送該實際輸出信號IPIN。參照圖5，示出了 Burst信號的發送時序圖，當Burst為高電平(邏輯「I」)時，雷射管11通過雷射檢測器12發送數據(IPIN信號)，當Burst為低電平(邏輯「O」)時，雷射管11停止發送數據(IPIN信號)。在雷射管組件10中，雷射管11當產生雷射輻射時，一部分雷射輻射被光電二極體11檢測到，光電二極體11產生實際輸出信號IPIN,在本實施方式中，該實際輸出信號是一個電流信號，該電流信號作為反饋信號被輸送到本實用新型的功率控制系統100中，功率控制系統100根據該反饋信號，輸出反饋控制信號Id，雷射管11響應該Id信號，產生調整後的預期輻射，即輸出期望的目標功率值。如以上所述，雷射管11輸出功率時，包括「高電平」信號(邏輯「I」)的輸出以及「低電平」信號(邏輯「O」)輸出，當送出的Id信號為高電平信號時，雷射管11輸出高電平功率；相應地，當送出的Id信號為低電平信號時，雷射管11輸出低電平功率。以下還將詳細敘述，Id信號可根據由該系統產生的調節電流產生，該調節電流經過驅動電路(例如，驅動電路可對該調節電路進行放大)後，輸出為表徵為電流信號的Id信號。與現有技術類似，該調節電流對應於上述雷射管11的高電平輸出和低電平輸出，包括調製電流(Inwd)和偏置電流(Ibias)。而本實用新型的一個主要目的，便是如何對該調節電流(調製電流和偏置電流)進行反饋控制，以將雷射管11的輸出功率調整到目標範圍內。另外，數據發送機20作為該系統的外部模塊，其用於控制數據發送，即雷射管11的功率輸出。在現實應用中，雷射管11並非為恆定地進行數據發送(即功率輸出)，例如在當前FTTH (光纖入戶)中的GP0N/EP0N協議標準中，可能需要進行不同的數據輸送，即在一組數據發送完畢後，產生一個數據時隙(即上一組數據和下一組數據發送之間的時間間隙)，然後再進行另一組數據的發送。對數據輸送的控制，便是通過數據發送機20來實現的。進一步參照圖3，在本實用新型的功率控制系統100中，包括比較電路110、調節電路120和時鐘控制電路130。具體地，比較電路110基於實際輸出信號IPIN和目標信號值產生一個二進位的比較信號；調節電路120包括一個電流發生電路121以及一個驅動電路122，電流發送電路121用於根據該二進位的比較信號產生一個調節電流，驅動電路122用於根據該調節電流輸出反饋控制信號Id至該雷射管11 ;時鐘控制電路130用於產生時鐘信號，並根據時鐘信號對該調節電流進行調節。特別地，在本實用新型的功率控制系統100中，時鐘信號包括第一時鐘信號和第二時鐘信號，當發送指令信號(Burst)從使能狀態到非使能狀態轉變時，該第一時鐘信號發生轉變，並對該二進位的比較信號進行鎖存，並且，在發送指令信號(Burst)的非使能狀態時隙內，該第二時鐘信號發生轉變，並使得調節電路120根據該鎖存的比較信號進行電流調節。參照圖4，是本實用新型的功率控制系統100的一個實施方式的組成示意圖。在該實施方式中，調製電流控制部分和偏置電流控制部分均採用本實用新型的功率控制系統，即調製電流控制部分採用100a，偏置電流控制部分採用100b，由此，兩個功率控制部分100a、IOOb構成一個用於雷射管的雙閉環雷射管功率控制系統。容易理解，在調製電流控制部分IOOa中，用於與實際輸出信號IPIN進行比較的目標信號值為對應於該雷射管輸出高電平功率水平的目標電流值Pavg@# ;對應地，在偏置電流控制部分IOOb中，用于于實際輸出信號IPIN進行比較的目標信號置位對應於該雷射管輸出低電平功率水平的目標電流值Ptl目標。具體地，參照圖4，在用於調製電流控制的功率控制部分IOOa中，比較電路I IOa包括比較器111a，該比較器Illa的反相輸入端順次連接有電流/電壓轉換器(I/V) 112a和模數轉換器(DAC) 113a，目標電流值Pavg 輸送至模數轉換器113a，比較器Illa的正相輸入端連接有電流/電壓轉換器(I/V)114a，並且實際輸出信號IPIN輸送至該電流/電壓轉換器114a。在圖不的實施方式中，IPIN為一電流信號,它通過電流/電壓轉換器114a轉換為一個平均電壓值Vpavg(參照圖6，即對一個Burst內所有傳輸的數據取平均值)，作為IPIN的比較信號輸送到比較器Illa的正相輸入端，目標電流值Pavggis經模數轉換器IlOa進行模擬數字轉換，然後再通過電流/電壓轉換器112a轉化為電壓信號Vatm，並輸送到比較器Illa的反相輸入端，比較器Illa對平均電壓值Vpavg和電壓信號Vato進行比較，並輸出比較結果Ravg在該實施方式的設置中，當平均電壓值Vpavg大於電壓信號Vato時，比較器Illa輸出信號Ravg為高電平(邏輯「I」)，這表示雷射管11輸出的高電平光功率小於預設值，反之，當平均電壓值Vpavg小於電壓信號Vato時，比較器Illa輸出信號Ravg為低電平(邏輯「0」)，這表示雷射管11輸出的高電平光功率大於預設值。後面還將詳細描述，之後的調節電路和時鐘電路將會根據比較器IUa的輸出信號Ravg，對調製電流進行調節。在用於偏置電流的控制部分IOOb中，比較電路IlOb的設置與IlOa類似，不同的是該比較電路I IOb的放大器11 Ib的正相輸入端增加了 一個高電平檢測電路115b，具體地，比較電路IlOb包括一個比較器111b，比較器Illb的反相輸入端順次連接有電流/電壓轉換器(l/v)112b和模數轉換器(DAC)113b，並且目標電流值Ptlge輸送至該模數轉換器113b，比較器Illb的正相輸入端順次連接有高電平檢測電路(THD)115b和電流/電壓轉換器(I/V) 114b，並且實際輸出信號IPIN輸送至該電流/電壓轉換器114b。高電平檢測電路115b可採用常規的峰值檢測電路構成。容易理解，在參數設置上，兩個電流/電壓轉換器112b、114b的增益應當相同。目標電流值Ptlge經過數模轉換器113b進行數模轉換並經過電流/電壓轉換器112b轉換成電壓信號Vptltm後,輸送到比較器Illb的反相輸入端,另一方面，實際輸出信號IPIN經過114b的電流/電壓轉換後，再通過高電平檢測電路115b對雷射管11高電平時所對應的實際輸出信號IPIN進行檢測(具體見以下對圖6的時序描述)，並輸出比較信號Vptl輸送入比較器11 Ib的正相輸入端。比較器11 Ib根據兩個信號的比較結果，輸出高電平或低電平的輸出信號RP(i。與比較器Illa的輸出原理類似，當Vptl大於Vptltm時，比較器Illb輸出信號Rptl為高電平(邏輯「I」)，這表不雷射管11輸出的低電平光功率小於預設值，反之，當Vptl小於Vptltm時，比較器Illb輸出信號Rro為低電平(邏輯「O」),這表不雷射管11輸出的低電平光功率大於預設值。之後，後續的調節電路和時鐘電路將會根據比較器Illb的輸出信號Rpci，對偏置電流進行調節，這將在下文進行更詳細敘述。在上述比較電路IlOa和IlOb中，輸入到比較器111a、Illb兩個輸入端的比較信號為電壓信號。容易理解，也可以採用電流信號的方式，來將實際輸出信號和目標信號施加到比較器的兩個輸入端進行比較。進一步地，控制部分IOOa和控制部分IOOb中的調節電路分別包括電流發生電路121a、121b以及驅動電路122a、122b，更具體地，電流發生電路121a、121b分別包括計數器1211a、1211b和數模轉換器1212a、1212b。計數器1211a、1211b在各自的時鐘控制電路的控制下，分別對二進位的比較信號Ravg和Rpci進行計數，然後將結果輸出到數模轉換器1212a、1212b，進行數模轉換，分別產生調製電流信號Inrod和偏置電流信號Ibias，調製電流信號Inrod和偏置電流信號Ibias分別通過驅動電路122a、122b進行一定比例的放大後，生成反饋控制信號Id並輸出到雷射管11。驅動電路122a、122b分別為調製電流驅動器和偏置電流驅動器，它們可以分立設置，也可集成於同一個雷射管驅動器內。可替代地，電流發生電路121a、121b也可採用其他設置方式來產生調製電流信號和偏置電流信號。例如，電流發生電路121a、121b可以是模擬電路，二進位的比較信號輸出Ravg和Rpci可以通過環路濾波器，得出模擬信號輸出並通過比例轉換後產生調製電流和偏置電流。如上所述，電流發生電路121a、121b是在時鐘控制電路的控制下進行兩種電流的調節的。具體地，在控制部分IOOaUOOb中，時鐘控制電路分別包括用於產生時鐘信號的時鐘控制器131a、131b和D觸發器132a、132b，時鐘控制器131a、131b產生第一時鐘信號clkl和第二時鐘信號clk2，D觸發器132a、132b根據該第一時鐘信號clkl的轉變，對二進位的比較信號Ravg和Rto進行鎖存。另一方面，計數器1211a、1211b根據第二時鐘信號clk2的轉變，對Ravg和Rpci進行計數操及電流調節。在本實施例中，時鐘控制器131a、131b可以是兩個獨立的單元，也可以是兩個控制部分IOOaUOOb共用的時鐘控制單元。參照圖4，時鐘控制器根據發送指令信號(Burst)來產生第一時鐘信號clkl和第二時鐘信號clk2,並且,當Burst信號從使能狀態(Burston)到非使能狀態(Burst off)轉變時，即在圖4鍾所示的發送指令信號的下降沿，第一時鐘信號clkl發生轉變(Tl時刻)，此時通過D觸發器132a、132b鎖存信號Ravg和RP(I，此後進入發送指令信號的非使能狀態時隙(即在這段時間內，雷射器11不進行數據發送)，並且，利用時鐘控制器131a、131b，在該時隙內使第二時鐘信號clk2發生轉變(T2時刻)，從而使計數器1211a、1211b開始對鎖存的二進位信號Ravg和Rpci進行計數，在該實施方式中，計數器121 la、121 Ib為雙向計數器，即根據D觸發器132a、132b鎖存的結果進行加I或減I運算，當D觸發器132a、132b的輸出為高電平(邏輯「I」)時，計數器1211a、1211b加1，反之則減I。在一個時隙內(不包括Burst信號反轉的兩個時刻)，第二時鐘信號clkl只轉換一次，即一次時隙計數器121 la、121 Ib只完成一次加減運算。以調製電流控制部分IOOa為例，如果計數器值增加，則對應的數模轉換器1212a的輸出電流(即調製電流Imod)增加，並通過驅動電路122a放大一定比例後輸送至雷射管11。此時如果假定偏置電流不變，則雷射管11的平均光功率也會增加，平均光功率的增加會導致Vpavg降低，由此,可使Vpavg逐漸逼近Vatar,從而最終使得輸出的功率和預設功率相一致，實現對輸出功率的控制。偏置電流控制部分IOOb與調製電流控制部分IOOa的原理類似。結合圖4，在該實施方式中，當指令發送信號Burst從非使能狀態回到使能狀態時，第一時鐘信號clkl和第二時鐘信號clk2也發生轉換(第一時鐘信號ckll從高電平翻轉為低電平，第二時鐘信號clk2從低電平翻轉為高電平)，從而完成該次調節操作，並進入下一個循環周期。另外，容易理解，第二時鐘信號clk2在T2時刻的轉換，應當在觸發器完成鎖存後進行，即Tl和T2的時間差應當滿足觸發器的鎖存操作。對於調製電流控制部分IOOa而言，電流/電壓轉換器112a、114a可採用低速器件，而對於偏置電流控制部分IOOb而言，電流/電壓轉換器114b需採用高速器件，而電流/電壓轉換器112b採用通常的低速器件即可。這是因為，在調製電流控制部分100a，可通過低速的電流/電壓轉換器114a將實際輸出信號IPIN轉化為平均電壓值，因此在轉換過程中不需要高速處理。而對於偏置電流控制部分IOOb而言，由於需通過高電平檢測電路115b檢測雷射管11在低電平功率時所對應的輸出信號IPIN，電流/電壓轉換器114b需高速地完成對IPIN信號的電流/電壓轉換，因它需採用高速器件。具體地，如圖6所示，為IPIN信號經過電流/電壓轉換器114b和高電平檢測電路115b的波形轉換圖，其中，實際輸出信號IPIN為光電二極體12的電流輸出，其中高脈衝對應於高電平狀態下(即輸出邏輯「I」)的檢測電路，低脈衝對應於低電平狀態下(即輸出邏輯「O」的檢測電流。IPIN信號經過電流/電壓轉換後輸出電壓信號Vipin,由於電流/電壓轉換電路的極性轉換,此時高脈衝對應於低電平狀態的發送功率，而低脈衝對應於高電平狀態的發送功率。電壓信號Vipin再經過高電平檢測電路115b後輸出電壓信號VpO。在發送指令信號的非使能狀態時(Burstoff階段)，該輸出被預設到一個預定電壓值Vpo_reset。在發送指令信號的使能狀態開始時(Burst start)，高電平檢測電路115b開始工作，經過一段穩定時間Tset後，電路輸出等於Vipin的高電平值，從而實現高電平檢測功能。在該次數據發送結束後，Vpo被重新復位至Vpo_reset,以適應不同的數據發送期間(Burst期間)內的快速建立，滿足特定協議(如PON協議等)需求。在上述實施方式中，採用雙閉環功率控制模式，即偏置電流控制和調製電流控制部分均採用本實用新型的反饋控制方案。可替代地，也可以僅偏置電流控制和調製控制迴路中的一種採用該反饋控制方案，而另一種採用開環控制方案，例如，可採用「調製電路開環偏置電路閉環」模式，也可採用「偏置電路開環調製電路閉環」模式。對於開環控制而言，如前所述，可以採用查表法等常用的開環控制方法。本實用新型的雷射管功率控制系統，尤其適合於基於突發(BURST)模式的GPON/EPON等通訊網絡。在數據發送期間(BURST0N)完成對雷射管輸出功率的檢測比較，但不對輸出功率進行調節，而在發送數據的間隙(BURST OFF)內，對調製電流和偏置電路根據前一個的發送數據幀(即在一個BURST ON期間發送的數據)的檢測結果進行調節，從而避免調製環路對主數據通道的影響。與現有的功率控制系統相比，本實用新型不是根據每個發送數據進行調節，而是根據每個數據時隙進行調節，該調節方式符合雷射管老化和溫度變化的緩變特徵，同時避免高速比較器、高速時鐘生成電路的使用，由此大大降低了電路的設計難度以及電路功耗。另外，本實用新型的控制系統中，採用了雙向計數器來保存調節結果，這避免了採用電容儲存易漏電而導致的精度缺失，從而大大提高了電路的控制精度，並適用於長時間的BURST OFF的應用領域。並且，調製電流控制環路和偏置電流控制均可選用本實用新型的控制系統，分別獨立工作，從而方便不同控制模式的組合。
權利要求1.一種雷射管功率控制系統，用於對雷射管的輸出功率進行控制，其中，該雷射管產生實際輸出信號至該雷射管功率控制系統，該雷射管功率控制系統輸出反饋控制信號至雷射管，從而對該雷射管的功率進行反饋控制，並且，通過數據發送機對該雷射管功率控制系統輸出發送指令信號，控制該雷射管發送該實際輸出信號，其中，當該發送指令信號為使能狀態時，該雷射管發送該實際輸出信號，當該發送指令信號為非使能狀態時，該雷射管停止發送該實際輸出信號，其特徵在於，該雷射管控制控制系統包括: 比較電路，該比較電路基於該實際輸出信號和目標信號值產生一個二進位的比較信號; 調節電路，該調節電路包括一個電流發生電路以及一個驅動電路，該電流發送電路用於根據該二進位的比較信號產生一個調節電流，該驅動電路用於根據該調節電流輸出該反饋控制信號至該雷射管； 時鐘控制電路，用於產生時鐘信號，並根據時鐘信號對該調節電流進行調節； 其中，該時鐘信號包括第一時鐘信號和第二時鐘信號，當該發送指令信號從使能狀態到非使能狀態轉變時，該第一時鐘信號發生轉變，並對該二進位的比較信號進行鎖存，並且，在該發送指令信號的非使能狀態時隙內，該第二時鐘信號發生轉變，並使得該調節電路根據該鎖存的比較信號進行電流調節。
2.根據權利要求1所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述調節電流為調製電流，所述目標信號值為對應於該雷射管輸出高電平功率水平的目標電流值。
3.根據權利要求1所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述調節電流為偏置電流，所述目標信號值為對應於該雷射管輸出低電平功率水平的目標電流值。
4.根據權利要求2所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述比較電路包括一個比較器，該比較器的反相輸入端順次連接有一個第一電流/電壓轉換器和第一模數轉換器，並且所述目標電流值輸送至該第一模數轉換器，該比較器的正相輸入端連接有一個第二電流/電壓轉換器，並且所述實際輸出信號輸送至該第二電流/電壓轉換器。
5.根據權利要求3所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述比較電路包括一個比較器，該比較器的反相輸入端順次連接有一個第一電流/電壓轉換器和第一模數轉換器，並且所述目標電流值輸送至該第一模數轉換器，該比較器的正相輸入端順次連接有一個高電平檢測電路和第二電流/電壓轉換器，並且所述實際輸出信號輸送至該第二電流/電壓轉換器。
6.根據權利要求1所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述時鐘控制電路包括一個用於產生時鐘信號的時鐘控制器以及一個D觸發器，該時鐘控制器產生所述第一時鐘信號和第二時鐘信號，該D觸發器根據所述第一時鐘信號的轉變鎖存所述二進位的比較信號。
7.根據權利要求1或6所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述電流發生電路包括一個計數器和一個數模轉換器，當所述第二時鐘信號在所述非使能狀態時隙內轉變時，該計數器根據所述鎖存的二進位的比較信號進行運算，該數模轉換器根據該計數器的值輸出所述調節電流。
8.根據權利要求4所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述第一電流/電壓轉換器和所述第二電流/電壓轉換器為低速器件。
9.根據權利要求4所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述比較器為低速器件。
10.根據權利要求5所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述第一電流/電壓轉換器為低速器件，所述第二電流/電壓轉換器為高速器件。
11.根據權利要求5所述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述比較器為低速器件。
12.根據權利要求7所 述的雷射管功率控制系統，其特徵在於，所述計數器為雙向計數器。
專利摘要本實用新型公開了一種雷射管功率控制系統，包括比較電路，該比較電路基於該實際輸出信號和目標信號值產生一個二進位的比較信號；調節電路，該調節電路包括一個電流發生電路以及一個驅動電路，該電流發送電路用於根據該二進位的比較信號產生一個調節電流，該驅動電路用於根據該調節電流輸出該反饋控制信號至該雷射管；時鐘控制電路，用於產生時鐘信號，並根據時鐘信號對該調節電流進行調節。本實用新型的雷射管功率控制系統在發送數據的間隙內，對調製電流和偏置電路根據前一個的發送數據幀的檢測結果進行調節，從而避免調製環路對主數據通道的影響。
文檔編號H04B10/564GK202977970SQ20122066085
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者陳良生, 劉巖海, 張建玲, 朱腓利, 過奕先, 丁學欣 申請人:上海貝嶺股份有限公司