本發(fā)明涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光發(fā)射自動(dòng)控制電路、方法及相關(guān)芯片、光模塊和設(shè)備。

背景技術(shù)：

在光通信中，光發(fā)射端是光通信中包含光模塊或是含有光收發(fā)單元的設(shè)備，例如激光器，能夠?qū)㈦娦盘?hào)轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，并有效的把光信號(hào)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(gè)重要的指標(biāo)，但是由于激光器的非線性，以及激光器的發(fā)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(fā)射的平均光功率和消光比會(huì)發(fā)生改變，因此穩(wěn)定平均光功率和消光比參數(shù)是光發(fā)射端自動(dòng)控制的重點(diǎn)。

激光器在直接強(qiáng)度調(diào)制下，平均光功率和消光比是由激光器二極管驅(qū)動(dòng)芯片提供的偏置電流和調(diào)制電流決定的。光發(fā)射端除了要求發(fā)送光功率在全溫范圍內(nèi)和器件老化情況下能保持穩(wěn)定的光信號(hào)功率輸出外，還要求發(fā)出的光信號(hào)的消光比要盡可能保持穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)消光比過(guò)小，調(diào)制的光信號(hào)功率在信號(hào)功率中比例會(huì)降低，最終導(dǎo)致光接收端的接收靈敏度較差，消光比過(guò)大時(shí)，常常會(huì)導(dǎo)致發(fā)光器件工作在非線性區(qū)，使得光發(fā)射輸出眼圖劣化，最終光接收靈敏度惡化，故對(duì)消光比的控制應(yīng)該維持在一合理范圍內(nèi)，光接收靈敏度才能達(dá)到最佳。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于芯片、激光器電路參數(shù)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(nèi)。但環(huán)境工作溫度的變化或者是器件老化會(huì)導(dǎo)致電路原件參數(shù)的改變，影響消光比的變化，導(dǎo)致靈敏度惡化，引起誤碼率激增，所以長(zhǎng)期工作時(shí)維持消光比穩(wěn)定對(duì)光通信的通信質(zhì)量有重大意義。

目前控制光發(fā)射端的參數(shù)時(shí)，對(duì)于穩(wěn)定激光器光功率，往往采用單閉環(huán)方案對(duì)平均光功率進(jìn)行控制，但是這樣的電路往往無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定消光比的狀況。

而對(duì)于控制消光比的方式，一般又常用基于開(kāi)環(huán)工作模式，例如下述方法：

1、根據(jù)激光器的溫度特性設(shè)計(jì)熱敏電阻補(bǔ)償電路。

熱敏電阻的線性度和補(bǔ)償曲線的差異性，以及溫度測(cè)量點(diǎn)的差異性使得這種補(bǔ)償效果有限。

2、采用K因子補(bǔ)償法，激光器的驅(qū)動(dòng)器中假如“K-因子”補(bǔ)償特性，在激光器偏置電流增大的同時(shí)，按比例增大調(diào)制電流。

這種方案參數(shù)控制比較單一，不能完全反映偏置電流對(duì)調(diào)制電流的影響效果。

上述的熱敏電阻補(bǔ)償法和K-因子補(bǔ)償法雖然實(shí)現(xiàn)的方式不同，但本質(zhì)上都是利用開(kāi)環(huán)控制消光比的穩(wěn)定，這些方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，能使消光比穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，缺點(diǎn)是消光比的變化也取決于激光器件的一致性，補(bǔ)償效果有限。

穩(wěn)定光發(fā)射端的平均光功率并同時(shí)穩(wěn)定消光比，傳統(tǒng)的光模塊的光發(fā)射電路依然無(wú)法進(jìn)行良好的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的一種激光發(fā)射自動(dòng)控制電路、方法及相關(guān)芯片、光模塊和設(shè)備。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種激光發(fā)射自動(dòng)控制電路，所述控制電路包括：內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路；

所述內(nèi)環(huán)控制電路用于根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，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(huán)控制電路輸出的調(diào)制電流耦合后施加在發(fā)射的激光上；

所述外環(huán)控制電路用于根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述內(nèi)環(huán)控制電路的偏置電流值，輸出比例控制的調(diào)制電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述內(nèi)環(huán)控制電路，包括：順次連接且形成閉環(huán)的激光發(fā)射電路、檢測(cè)濾波電路、第一減法器、積分控制電路、偏置電流驅(qū)動(dòng)電路和電流耦合電路；所述外環(huán)控制電路，包括：順次連接的第二減法器、比例控制電路和調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路；

其中：所述激光發(fā)射電路的輸出端與所述檢測(cè)濾波電路的輸入端連接；所述檢測(cè)濾波電路的輸出端與所述第一減法器的負(fù)極輸入端連接，所述第一減法器的正極輸入端用于輸入預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)；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(qū)動(dòng)電路的輸入端以及與所述第二減法器的負(fù)極輸入端連接；所述偏置電流驅(qū)動(dòng)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(shù)；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(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述電流耦合電路的輸入端連接；

所述調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路輸出的調(diào)制電流I_m和所述偏置電流驅(qū)動(dòng)電路輸出的偏置電流I_d滿(mǎn)足：I_m＝E*(I_d-I’)；所述I’為激光器老化參數(shù)；

所述比例控制電路的控制系數(shù)E＝(1-Z)/(ZK-A))，其中Z為等效調(diào)制比例系數(shù)、K為調(diào)制電流和偏置電流在電流耦合電路中的電流耦合系數(shù)、A為調(diào)制基線抬升系數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述電流耦合電路的耦合方式包括：直流耦合方式和交流耦合方式。

在一個(gè)實(shí)施例中，在所述直流耦合方式下：

I_d+K*I_m＝I₁

I_d+AI_m＝I₀

在所述交流耦合方式下：

I_d+K/2*I_m＝I₁

I_d+(A-K/2)I_m＝I₀；

上式中，I_m為所述調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路輸出的調(diào)制電流；I_d為所述偏置電流驅(qū)動(dòng)電路輸出的偏置電流；

K為調(diào)制電流和偏置電流在電流耦合電路中的電流耦合系數(shù)；

A為調(diào)制基線抬升系數(shù)；

I₁為激光器“1”電平下的電流；

I₀為激光器“0”電平下的電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)濾波電路包括：背光信號(hào)檢測(cè)電路和低通濾波器；

所述激光發(fā)射電路的輸出端與所述背光信號(hào)檢測(cè)電路的輸入端連接；

所述背光信號(hào)檢測(cè)電路的輸出端與所述低通濾波器的輸入端連接；

所述低通濾波器的輸出端與所述第一減法器的負(fù)極輸入端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述積分控制電路包括：順次連接的積分控制器、偏置電流寄存器和偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中：

所述第一減法器的輸出端與所述積分控制器的輸入端連接；

所述偏置電流寄存器的輸出端分別與所述第二減法器的負(fù)極輸入端以及偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；

所述偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述偏置電流驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述比例控制電路包括：比例控制器、調(diào)制電流寄存器和調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器；其中：

所述第二減法器的輸出端與所述比例控制器的輸入端連接，所述比例控制器還包括所述控制系數(shù)E的輸入端；所述比例控制器的輸出端連接所述調(diào)制電流寄存器的輸入端連接；

所述調(diào)制電流寄存器的輸出端與所述調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端連接；

調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸出端與所述調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述第一減法器的正極輸入端還連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種芯片，該芯片包含上述激光發(fā)射自動(dòng)控制電路。

第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光模塊，所述光模塊包含上述激光發(fā)射自動(dòng)控制電路。

第四方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光發(fā)射自動(dòng)控制方法，包括：

根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，生成用平均功率控制的偏置電流；

根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述偏置電流值，輸出經(jīng)比例控制的調(diào)制電流；

將所述偏置電流和所述調(diào)制電流耦合后施加在發(fā)射的激光上。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，生成用平均功率控制的偏置電流，包括：

對(duì)所發(fā)射的激光的反饋信號(hào)進(jìn)行背光電流的檢測(cè)和低通濾波后，與預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)進(jìn)行減法運(yùn)算；

將減法運(yùn)算得到的結(jié)果進(jìn)行積分處理，得到偏置電流值；

根據(jù)所述偏置電流值輸出對(duì)應(yīng)的偏置電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述內(nèi)環(huán)控制電路的偏置電流值，輸出經(jīng)比例控制的調(diào)制電流，包括：

將預(yù)設(shè)的激光器老化系數(shù)與偏置電流值進(jìn)行減法運(yùn)算；

將減法運(yùn)算得到的結(jié)果，乘以預(yù)設(shè)的控制系數(shù)E，得到調(diào)制電流值；

根據(jù)所述調(diào)制電流值輸出對(duì)應(yīng)的調(diào)制電流；

所述控制系數(shù)E＝(1-Z)/(ZK-A))，其中Z為等效調(diào)制比例系數(shù)、K為調(diào)制電流和偏置電流的電流耦合系數(shù)、A為調(diào)制基線抬升系數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路、方法及相關(guān)芯片、光模塊和設(shè)備，采用雙控制環(huán)，包括內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路，內(nèi)環(huán)控制電路用于根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，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(huán)控制電路輸出的調(diào)制電流耦合后施加在發(fā)射的激光上，外環(huán)控制電路用于根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述內(nèi)環(huán)控制電路的偏置電流值，輸出比例控制的調(diào)制電流；內(nèi)環(huán)控制電路輸出采用平均功率控制的偏置電流，外環(huán)控制電路根據(jù)激光老化系數(shù)輸出經(jīng)比例控制后輸出調(diào)制電流，將調(diào)制電流和偏置電流按一定比例耦合，施加于發(fā)射的激光上，以實(shí)現(xiàn)采用平均功率控制的偏置電流進(jìn)行激光器平均功率的控制，采用比例控制的調(diào)制電流實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定消光比的目的。

并且，外環(huán)控制電路的比例控制的系數(shù)與等效調(diào)制比例系數(shù)、調(diào)制電流和偏置電流的電流耦合系數(shù)以及調(diào)制基線抬升系數(shù)都相關(guān)，使得控制精度較高。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí)施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同溫度下激光器的光電轉(zhuǎn)換功率-電流曲線圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的不同溫度下激光器的光電轉(zhuǎn)換功率-電流曲線圖的簡(jiǎn)化圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電流耦合電路使用直流DC耦合的耦合模型圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電流耦合電路使用直流AC耦合的耦合模型圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路的又一具體實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光發(fā)射自動(dòng)控制方法的流程圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的步驟S701實(shí)施的流程圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的步驟S702實(shí)施的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

為了說(shuō)明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光發(fā)射自動(dòng)控制電路，該控制電路包括：內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路；其中：

所述內(nèi)環(huán)控制電路用于根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，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(huán)控制電路輸出的調(diào)制電流耦合后施加在發(fā)射的激光上；

所述外環(huán)控制電路用于根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述內(nèi)環(huán)控制電路的偏置電流值，輸出比例控制的調(diào)制電流。

本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路，采用雙控制環(huán)，包括內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路，內(nèi)環(huán)控制電路輸出采用平均功率控制的偏置電流，外環(huán)控制電路根據(jù)激光老化系數(shù)輸出經(jīng)比例控制后輸出調(diào)制電流，將調(diào)制電流和偏置電流按一定比例耦合，施加于發(fā)射的激光上，以實(shí)現(xiàn)采用平均功率控制的偏置電流進(jìn)行激光器平均功率的控制，采用比例控制的調(diào)制電流實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定消光比的目的。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路，包括：內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路；如圖1所示，其中，內(nèi)環(huán)控制電路，包括：順次連接且形成閉環(huán)的激光發(fā)射電路1、檢測(cè)濾波電路2、第一減法器3、積分控制電路4、偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5和電流耦合電路9；外環(huán)控制電路，包括：順次連接的第二減法器6、比例控制電路7和調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8；

其中：激光發(fā)射電路1的輸出端與檢測(cè)濾波電路2的輸入端連接；檢測(cè)濾波電路2的輸出端與第一減法器3的負(fù)極輸入端連接，第一減法器3的正極輸入端用于輸入預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)；第一減法器3的輸出端與積分控制電路4輸入端連接；積分控制電路4的輸出端分別與偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5的輸入端以及與第二減法器6的負(fù)極輸入端連接；偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5的輸出端與電流耦合電路9的輸入端連接；

第二減法器6的正極輸入端用于輸入激光器老化參數(shù)；第二減法器6的輸出端與比例控制電路7的輸入端連接；比例控制電路7的輸出端與調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8的輸入端連接，調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8的輸出端與電流耦合電路9的輸入端連接；

調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8輸出的調(diào)制電流I_m和偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5輸出的偏置電流I_d滿(mǎn)足：I_m＝E*(I_d-I’)；I’為激光器老化參數(shù)；

比例控制電路7的控制系數(shù)E＝(1-Z)/(ZK-A))，其中Z為等效調(diào)制比例系數(shù)、K為調(diào)制電流和偏置電流在電流耦合電路9中的電流耦合系數(shù)、A為調(diào)制基線抬升系數(shù)。

激光發(fā)射電路1輸出的光信號(hào)通過(guò)所述檢測(cè)濾波電路2后輸入至第一減法器3的負(fù)極，第一減法器3的正極用于輸入功率電流控制參數(shù)I_B，第一減法器3輸出端通過(guò)積分控制電路4后輸出偏置電流值I_m，偏置電流值一方面輸入至所述偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5，另一方面輸入至第二減法器6的負(fù)極，第二減法器6的正極用于輸入老化系數(shù)I′，第二減法器6輸出端通過(guò)比例控制電路7后輸出調(diào)制電流值I_d，調(diào)制電流值I_d輸入至調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8，偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5、調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8輸出電流信號(hào)通過(guò)電流耦合電路9處理后輸入至激光發(fā)射電路1。

如需要將激光器光發(fā)射端的輸出平均功率和消光比參數(shù)穩(wěn)定在指標(biāo)的控制范圍內(nèi)，必須對(duì)偏置電流和調(diào)制電流進(jìn)行調(diào)測(cè)和控制。本發(fā)明實(shí)施例提供的激光發(fā)射自動(dòng)控制電路，包括內(nèi)環(huán)控制電路和外環(huán)控制電路，內(nèi)環(huán)控制電路使用平均功率控制的偏置電流進(jìn)行激光器平均功率的控制，外環(huán)控制電路采用比例控制的調(diào)制電流實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定消光比的目的，并且，比例控制的系數(shù)與等效調(diào)制比例系數(shù)、調(diào)制電流和偏置電流的電流耦合系數(shù)以及調(diào)制基線抬升系數(shù)都相關(guān)，使得控制精度較高。

在一個(gè)實(shí)施例中，內(nèi)環(huán)控制電路可以采用先進(jìn)控制系統(tǒng)(Advanced Process Control，APC)控制方式，檢測(cè)濾波電路2進(jìn)行背光檢測(cè)和濾波后，與預(yù)先給定的功率電流控制參數(shù)進(jìn)行比較，第一減法器3輸出的比較結(jié)果通過(guò)積分控制電路4并輸出偏置電流值，然后通過(guò)控制偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5的電流控制端，調(diào)節(jié)激光器的偏置電流，并通過(guò)電流耦合電路9施加在激光發(fā)射電路1上，保持平均光功率穩(wěn)定。

在一個(gè)實(shí)施例中，外環(huán)控制電路可以采用ER控制方式，將激光器的老化系數(shù)與內(nèi)環(huán)控制電路中的偏置電流值進(jìn)行減法運(yùn)算后，再乘以控制系數(shù)E，得到調(diào)制電流值，然后通過(guò)控制調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路8的電流控制端，調(diào)節(jié)激光器的調(diào)制電流，再通過(guò)電流耦合電路9將偏置電流和調(diào)制電流施加到激光發(fā)射電路1上。

在本發(fā)明實(shí)施例中，老化系數(shù)I’是描述激光器在老化過(guò)程中的趨勢(shì)的參數(shù)，調(diào)制基線抬升系數(shù)A是用于描述不同耦合(DC或AC方式)下中調(diào)制電流對(duì)偏置基線抬升的效應(yīng)的參數(shù)；電流耦合系數(shù)K是用于描述調(diào)制電流和偏置電流在耦合電路中的耦合效率的參數(shù)；為了獲取消光比所需參數(shù)引入了等效調(diào)制比例系數(shù)Z。

等效調(diào)制比例系數(shù)Z和老化系數(shù)I’都是與器件老化或溫度變化有關(guān)參數(shù)，當(dāng)溫度變化時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率會(huì)發(fā)生變化，要調(diào)整偏置電流I_d使光功率保持不變，所以I_d也會(huì)變化。本發(fā)明實(shí)施例中主要點(diǎn)在于對(duì)調(diào)制電流I_m進(jìn)行控制，一般情況下I₀(“0”電平時(shí)的電流)是未知的，這里需要找到一個(gè)方法，來(lái)確定不同溫度下的I₀，這樣就能算出不同溫度下的I₁(“1”電平時(shí)的電流)，達(dá)到調(diào)整消光比的目的。

如圖2所示的不同溫度下激光器的光電轉(zhuǎn)換功率電流曲線圖，在兩種極限條件下(如工業(yè)溫度條件-40℃與+85℃)P-I曲線相交于一點(diǎn)N，點(diǎn)N在P-I曲線圖上對(duì)應(yīng)光功率為P’，電流為I’，在其他工作溫度下P-I曲線也收斂于此交匯點(diǎn)。如下圖所示，+25℃時(shí)P-I曲線相交于點(diǎn)N。參照?qǐng)D3所示的功率電流曲線簡(jiǎn)化圖，假設(shè)在-40℃條件下，P₀對(duì)應(yīng)的電流為I₀，在+85℃條件下，P₀對(duì)應(yīng)電流為I₀’；-在40℃條件下，P₁對(duì)應(yīng)電流為I₁，在+85℃條件下，P₁對(duì)應(yīng)電流為I₁’，其中P₀為“0”電平的光功率，P₁為“1”電平的光功率。由相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成比例的定理可知：

Z＝(I₀-I’)/(I₁-I’)＝(I₀’-I’)/(I₁’-I’) (1)

將上式整理后有：

I’＝(I₀I₁’-I₁I₀’)/[(I₁’-I₀’)-(I₁-I₀)] (2)

即：

I₀’＝I₁’-(1-Z)(I₁’-I’) (3)

I₀＝I₁-(1-Z)(I₁-I’) (4)

對(duì)于電流耦合電路，可以采用直流DC耦合或交流AC耦合的方式，AC耦合下反饋和調(diào)整速率低限制，參數(shù)不易匹配，驅(qū)動(dòng)器功耗較大，但輸出調(diào)制電流較大，而DC耦合無(wú)低速率限制，易于匹配，高速性能好，功耗小，但輸出調(diào)制電流較小。本實(shí)施例不限定DC耦合或是AC耦合，由于調(diào)制電流和偏置電流耦合的基數(shù)不一樣，在本發(fā)明實(shí)施例設(shè)置一個(gè)電流耦合系數(shù)K反應(yīng)其耦合效率。

考慮不同耦合方式下調(diào)制電流相對(duì)偏置電流的影響引入電流耦合系數(shù)K,考慮到調(diào)制電流對(duì)偏置基線抬升的效應(yīng)引入調(diào)制基線抬升系數(shù)A。參照?qǐng)D4、圖5所示的DC耦合模型和AC耦合模型，此時(shí)調(diào)制電、偏置電流流與I₀、I₁之間的關(guān)系為：

在DC耦合條件下：

I_d+K*I_m＝I₁ (7)

I_d+AI_m＝I₀ (8)

在AC耦合條件下：

I_d+K/2*I_m＝I₁ (7’)

I_d+(A-K/2)I_m＝I₀ (8’)

由于DC耦合和AC耦合只是比例參數(shù)不同，AC條件下電流耦合系數(shù)K’和調(diào)制基線抬升系數(shù)A’與DC耦合條件下的電流耦合系數(shù)K調(diào)制基線抬升系數(shù)A的關(guān)系符合下式：K’＝K/2，調(diào)制基線抬升系數(shù)A’＝A-K/2，這樣可以將兩者統(tǒng)一到DC耦合模型上，只是此時(shí)A正負(fù)不定。

根據(jù)以上(4)、(7)、(8)整理得到I_m表達(dá)關(guān)系式為：

I_m＝(1-Z)/(ZK-A)*(I_d-I’)

上式中，令E＝(1-Z)/(ZK-A))，即I_m＝E*(I_d-I’)，I_d是當(dāng)前的偏置電流值，I’、Z、K、A都是已知的參數(shù)，故可以確定當(dāng)前I_m的值。I_m更新后會(huì)影響平均光功率，此時(shí)內(nèi)環(huán)控制電路會(huì)鎖出一個(gè)新的I_d值，從而達(dá)到平衡，得到理想的調(diào)制電流和偏置電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，檢測(cè)濾波電路2，可以進(jìn)一步包括：背光信號(hào)檢測(cè)電路21和低通濾波器22；

激光發(fā)射電路1的輸出端與背光信號(hào)檢測(cè)電路21的輸入端連接；

背光信號(hào)檢測(cè)電路21的輸出端與低通濾波器22的輸入端連接；

低通濾波器22的輸出端與第一減法器3的負(fù)極輸入端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，積分控制電路4可以進(jìn)一步包括：順次連接的積分控制器41、偏置電流寄存器42和偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器43；其中：

第一減法器3的輸出端與積分控制器41的輸入端連接；

偏置電流寄存器42的輸出端分別與第二減法器6的負(fù)極輸入端以及偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器43的輸入端連接；

偏置電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器43的輸出端與偏置電流驅(qū)動(dòng)電路5的輸入端連接。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，比例控制電路7可以進(jìn)一步包括：比例控制器71、調(diào)制電流寄存器72和調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器73；其中：

第二減法器6的輸出端與比例控制器71的輸入端連接，比例控制器71還包括控制系數(shù)E的輸入端；比例控制器71的輸出端連接調(diào)制電流寄存器72的輸入端連接；

調(diào)制電流寄存器72的輸出端與調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器73的輸入端連接；

調(diào)制電流數(shù)模轉(zhuǎn)換器73的輸出端與調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路5的輸入端連接。

在圖6所示的實(shí)施例中，激光發(fā)射電路1輸出的光信號(hào)依次通過(guò)背光信號(hào)檢測(cè)電路21和低通濾波器22處理后輸入至第一減法器3；偏置電流寄存器42輸出偏置電流值至第二減法器6；控制系數(shù)E作用于比例控制器71；第一減法器3的正極還連接有數(shù)模轉(zhuǎn)換器31，用于將數(shù)字電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電流信號(hào)。

本實(shí)施中，背光信號(hào)檢測(cè)電路21檢測(cè)背光二極管產(chǎn)生的背光電流，然后經(jīng)過(guò)低通濾波器22后，與經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換的功率電流控制參數(shù)I_B進(jìn)行比較(即信號(hào)相減)輸出，將比較結(jié)果通過(guò)積分控制器41進(jìn)行積分處理，得到偏置電流值I_m并保存至偏置電流寄存器42，偏置電流值I_m經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后控制和調(diào)節(jié)激光器工作的所需偏置電流，并通過(guò)電流耦合電路施加在激光器上，這里通過(guò)調(diào)節(jié)偏置電流來(lái)保持平均光功率穩(wěn)定。

當(dāng)激光器器件老化或溫度變化時(shí)，斜率改變，調(diào)制幅度變化，導(dǎo)致消光比改變，本實(shí)施例采用了調(diào)制電流控制外環(huán)電路進(jìn)行補(bǔ)償。具體地，將偏置電流寄存器中保存的偏置電流值和激光器老化系數(shù)疊加，通過(guò)控制系數(shù)E進(jìn)行比例控制后，通過(guò)控制調(diào)制電流驅(qū)動(dòng)電路的電流控制端，調(diào)整調(diào)制電流，激光器在驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，調(diào)制電流和偏置電流一定比例耦合，發(fā)出相應(yīng)的光信號(hào)。采用雙環(huán)控制方案，在平均功率控制內(nèi)環(huán)基礎(chǔ)上增加比例控制外環(huán)，通過(guò)設(shè)置比例控制外環(huán)的控制系數(shù)E實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定消光比的目的，而且控制系數(shù)E與多個(gè)參數(shù)相關(guān)，使得控制精度更高。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種芯片，該芯片包含本發(fā)明實(shí)施例提供的上述激光發(fā)射自動(dòng)控制電路。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光模塊，該光模塊包含本發(fā)明實(shí)施例提供的上述激光發(fā)射自動(dòng)控制電路。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種光通信設(shè)備，該光通信設(shè)備包含本發(fā)明實(shí)施例提供的上述激光發(fā)射自動(dòng)控制電路。

上述光通信設(shè)備包括但不限于：交換機(jī)、通信傳輸設(shè)備等等。

基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種激光發(fā)射自動(dòng)控制方法，由于該方法所解決問(wèn)題的原理與前述實(shí)施例一種激光發(fā)射自動(dòng)控制電路相似，因此該方法的實(shí)施可以參見(jiàn)前述電路的實(shí)施，重復(fù)之處不再贅述。

下述為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種激光發(fā)射自動(dòng)控制方法，如圖7所示，包括下述步驟S701～S703：

S701、根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，生成用平均功率控制的偏置電流；

S702、根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和偏置電流值，輸出經(jīng)比例控制的調(diào)制電流；

S703、將所述偏置電流和所述調(diào)制電流耦合后施加在發(fā)射的激光上。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S701中根據(jù)所發(fā)射激光的反饋和預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)，生成用平均功率控制的偏置電流，如圖8所示，可以包括下述步驟S7011～S7013；

S7011、對(duì)所發(fā)射的激光的反饋信號(hào)進(jìn)行背光電流的檢測(cè)和低通濾波后，與預(yù)設(shè)的功率電流控制參數(shù)進(jìn)行減法運(yùn)算；

S7012、將減法運(yùn)算得到的結(jié)果進(jìn)行積分處理，得到偏置電流值；

S7013、根據(jù)所述偏置電流值輸出對(duì)應(yīng)的偏置電流。

在一個(gè)實(shí)施例中，步驟S702中根據(jù)預(yù)設(shè)的激光器老化參數(shù)和所述內(nèi)環(huán)控制電路的偏置電流值，輸出經(jīng)比例控制的調(diào)制電流，可以包括下述步驟S7021～S7023；

S7021、將預(yù)設(shè)的激光器老化系數(shù)與偏置電流值進(jìn)行減法運(yùn)算；

S7022、將減法運(yùn)算得到的結(jié)果，乘以預(yù)設(shè)的控制系數(shù)E，得到調(diào)制電流值；

S7023、根據(jù)所述調(diào)制電流值輸出對(duì)應(yīng)的調(diào)制電流；

其中，上述述控制系數(shù)E＝(1-Z)/(ZK-A))，其中Z為等效調(diào)制比例系數(shù)、K為調(diào)制電流和偏置電流的電流耦合系數(shù)、A為調(diào)制基線抬升系數(shù)。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。