激光器的驅動裝置、驅動方法以及高速光模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光信息傳輸設備領域，尤其涉及一種激光器的驅動裝置、驅動方法以及高速光模塊。
【背景技術】
[0002]在高速光通訊領域，例如100Gbps(4x25Gbps)10km傳輸的光模塊，通常使用4路電吸收調制激光器(Electro-Absorptive Modulated Laser)來實現，因此其包括多路激光器直流偏置驅動電路，分別控制各路激光器的輸出光功率。低功耗、小型化是驅動電路需要解決的問題。
[0003]請參考圖1，圖1是現有技術中激光器的驅動電路的常見實現方案的電路示意圖，其特點在于:
[0004]第一、包括一個或多個自動光功率控制回路，在每個回路中，通過光電二極管檢測激光器輸出光功率產生相應光電流Impdk(k=l..n)，然后采用I/V轉換電路產生與激光器輸出功率成比例的反饋電壓信號Vfbk(k=l..n)，并將其與光功率設定電壓Vpsetk(k =1..11)比較得到偏差信號，經過積分控制運算后得到控制電壓￥(3壯11^仏=1..11)，進一步地，采用V/I轉換型激光器電流驅動電路(#1、#2、...#n)，將控制電壓Vctrlk轉換為對應的激光器驅動電流Ibiask(k=l..η)；
[0005]第二、采用一個直流固定電源，為一個或多個V/I轉換型激光器驅動電路提供工作電壓。
[0006]請參考圖2，圖2是現有技術中的典型V/I轉換型激光器驅動電路的電路示意圖，其特點在于:輸出級采用雙極型三極管或場效應管驅動激光器負載;輸出回路中包括電流檢測電路，按比例產生電壓負反饋信號，用于跟控制電壓信號Vctrl進行比較;采用運算放大器電路實現V/I轉換。
[0007]現有技術的缺陷在于:由于激光器工作電壓的批次差異較大，并且隨輸出功率設定而變化，因此固定電源需要配置較高的輸出電壓V+，才能滿足所有激光器工作要求。較高的輸出電壓導致較高的功率消耗，并且很大部分浪費在了驅動電路上，驅動電路功耗不能達到最優。其原理是:V+ = Vdrop+Vld，其中Vdrop是輸出驅動三極管和電流檢查放大電路產生的電壓降。為保證驅動電路正常工作并獲得較好的V/I轉換線性度，Vdrop—般需要0.5V或以上(即Vdrop(min) =(^SV)t3Vld是激光器的電壓降。Vld = VldO+Ild*Rld JldO為激光器的導通閾值壓降(一般為IV左右)，Rld為激光器直流內阻(一般在8?15ohm)，I Id為激光器電流(一般在O?100mA) Ald隨激光器工作溫度增加而上升，Ild隨激光器輸出功率設定而變化。
[0008]從電路設計角度看，為了保證全溫范圍內所有激光器都能工作，直流固定電源的輸出電壓設置不能低于V+(min) = Vdrop(min)+Vld(max)。由于已知上述參數的取值范圍，例如￥+(11^11)=0.5￥+(1.0￥+10011^*15011111) = 3.0￥。在這樣的電路設置條件下，對于低內阻高效率的激光器，如 1?1(1 = 8011111，11(1 = 5011^，有￥1(1=1.4￥，￥(^0? = ￥+-￥1(1=1.6￥，激光器功SPld = Vld*Ild=l.4￥*5011^ = 70111￥，浪費功耗？108七=￥(11'(^*11(1 = 1.6*50m=80mW。尤其例如100GLR4的高速光模塊一般具有4路或以上激光器，這樣總浪費功耗達80mW*4 = 320mW，這對于期望將高速光模塊的目標功耗控制在3.5W來說是難以忽視的。
【發明內容】
[0009]為了克服現有技術中的上述缺陷，本發明提供了一種激光器的驅動裝置，該驅動裝置包括可調DC-DC電源、光功率控制回路和電源電壓調節器，其中:
[0010]所述可調DC-DC電源，其配置為與所述光功率控制回路和所述電源電壓調節器相連接，用于為所述激光器提供工作電流，并且該可調DC-DC電源的輸出電壓跟隨電源設定電壓的變化而變化；
[0011]所述光功率控制回路，其配置為通過調節所述激光器工作電壓將所述激光器的輸出光功率調節至光功率設定值，并產生電源電壓狀態指示電壓，用于指示所述輸出電壓是否使得所述激光器正常工作；
[0012]所述電源電壓調節器，用于生成所述電源設定電壓，使得所述電源電壓狀態指示電壓大于或等于第一預定閾值，或者小于或等于第二預定閾值。
[0013]根據本發明的一個方面，該驅動裝置中所述光功率控制回路包括激光器驅動三極管和激光器電壓調節電路，其中:所述激光器驅動三極管，其配置為串聯在所述可調DC-DC電源和所述激光器之間，用于通過調節該激光器驅動三極管的基極電壓或柵極電壓來調節三極管壓降，以改變所述激光器的輸出光功率;所述激光器電壓調節電路，其配置為與所述激光器、所述激光器驅動三極管和所述電源電壓調節器相連接，用于檢測所述輸出光功率并據此產生所述激光器驅動三極管的基極電壓或柵極電壓;所述電源電壓狀態指示電壓由所述激光器驅動三極管或所述激光器電壓調節電路生成。
[0014]根據本發明的另一個方面，該驅動裝置中所述第一預定閾值或所述第二預定閾值根據閾值設定信號決定;所述閾值設定信號的取值滿足所述輸出電壓是保證所述激光器正常工作所需的最低電壓值。
[0015]相應地，本發明還提供了一種激光器的驅動方法，該方法包括:
[0016]設置與第一控制器和第二控制器相連接的可調DC-DC電源；
[0017]配置所述可調DC-DC電源為所述激光器提供工作電流，該可調DC-DC電源的輸出電壓跟隨電源設定電壓的變化而變化；
[0018]配置所述第一控制器通過調節所述激光器的工作電壓將所述激光器的輸出光功率調節至光功率設定值，并產生電源電壓狀態指示電壓，用于指示所述輸出電壓是否使得所述第一控制器正常工作；
[0019]配置所述第二控制器通過調節所述輸出電壓使所述電源電壓狀態指示電壓大于或等于第一預定閾值，或者小于或等于第二預定閾值。
[0020]根據本發明的一個方面，該方法中所述第二控制器包括積分器和電壓選擇器;所述電源電壓狀態指示電壓配置成隨所述輸出電壓同向變化，并且當所述電源電壓狀態指示電壓大于或等于所述第一預定閾值時，所述第一控制回路正常工作;所述積分器配置成對所述第一預定閾值與所述電源電壓狀態指示電壓的差值進行積分;所述電壓選擇器配置成選擇所述積分器的輸出電壓中的最大者用于設置所述電源設定電壓;所述輸出電壓配置成隨電源設定電壓同向變化;所述積分器還配置成持續調節所述輸出電壓直至所述電源電壓狀態指示電壓大于或等于所述第一預定閾值。
[0021]根據本發明的另一個方面，該方法中所述第二控制器包括積分器和電壓選擇器；所述電源電壓狀態指示電壓配置成隨所述輸出電壓同向變化，并且當所述電源電壓狀態指示電壓小于或等于所述第二預定閾值時，所述第一控制回路正常工作;所述積分器配置成對所述第二預定閾值與所述電源電壓狀態指示電壓的差值進行積分;所述電壓選擇器配置成選擇所述積分器的輸出電壓中的最小值用于設置所述電源設定電壓;所述輸出電壓配置成隨電源設定信號反向變化;所述積分器還配置成持續調節所述輸出電壓直至所述電源電壓狀態指示電壓小于或等于所述第二預定閾值。
[0022]根據本發明的另一個方面，該方法中所述第一預定閾值或所述第二預定閾值根據閾值設定信號決定;所述閾值設定信號的取值滿足所述輸出電壓是保證所述第一控制回路正常工作所需的最低電壓值。
[0023]根據本發明的另一個方面，該方法還包括設置所述第二控制器的對于所述可調DC-DC電源輸出電壓的調節速度低于所述第一控制器相對于所述可調DC-DC電源輸出電壓變化的響應速度的十分之一。
[0024]此外，本發明還提供了一種高速光模塊，該高速光模塊包括由多個激光器構成的激光器陣列，其中:所述多個激光器中的一個或多個使用本發明提供的激光器的驅動裝置來驅動。
[0025]本發明所提供激光器的驅動裝置、驅動方法以及高速光模塊采用可調DC-DC電源及其相應的控制電路來驅動激光器，適用于各種參數的激光器及其所有的工作狀態，通過調節所述可調DC-DC電源的輸出電壓來使激光器的驅動