一种激光器驱动电路及光模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光器驱动电路及光模块，包括镜像电流源和控制器，所述控制器输出基准电流至镜像电流源，通过镜像电流源输出镜像电流；所述控制器对镜像电流进行采样，通过调节基准电流控制镜像电流稳定输出，并通过所述的镜像电流形成恒定的偏置电流输出至激光器。本实用新型采用镜像电流源配合控制器形成激光器驱动电路，对输入的基准电流进行镜像变换并形成恒定的偏置电流，提供给光模块中的激光器流，由此便可保证激光器在全温度范围内接收到的偏置电流始终恒定，从而避免了因偏置电流输出不稳定所导致的激光器输出波长不稳定问题的出现。
【专利说明】一种激光器驱动电路及光模块
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光通信【技术领域】，涉及一种光模块，具体地说，是涉及一种用于对光模块中的激光器实现偏置电流调节的电路结构设计。
【背景技术】
[0002]在现有的光模块设计中，为了实现网络数据在光纤中的传输，需要在光模块中配置用于将数据信号转换成光信号的激光器以及用于驱动激光器发射光信号的激光驱动器。参见图1所示，当用户需要发送数据时，通过激光驱动器LA产生偏置电流Ibias输出至激光器TA，以驱动激光器TA发光。与此同时，对于用户需要发出的数据信号则通过激光驱动器LA生成调制电流Imod调制到偏置电流Ibias上，进而通过激光器TA将数据信号转变成光信号耦合至光纤，进而通过光纤网络传送出去。
[0003]由于激光器的发光功率和消光比会受到温度变化的影响，而现有的光模块在运行时要求保持恒定的光输出功率，因此，在实际的工作过程中，需要根据温度的高低变化来调整和补偿偏置电流Ibias和调制电流Imod的大小，以期获得稳定的发光功率和消光比。为了实现对激光驱动器LA输出的偏置电流Ibias的有效调节，现有的解决方式大都在激光器TA的选型上采用内置有背光二极管的激光器，参见图1所示。当激光驱动器LA驱动激光器发射激光时，背光二极管根据光线强弱产生相应大小的背光电流Impd，反馈给激光驱动器LA，以调节激光驱动器LA产生的偏置电流Ibias的大小，使得检测到的偏置电流Ibias与其预先设置的参考电流相当，即成一定的比例关系，进而在全温和光模块的整个生命周期内均能保持恒定的光输出功率，即实现自动功率控制模式。
[0004]但是，这种现有的自动功率控制模式会导致偏置电流Ibias输出的不稳定，而偏置电流Ibias输出的不稳定又会导致激光器TA输出波长的不稳定，因此，无法保证光信号输出的稳定性。
【发明内容】
[0005]本实用新型为了克服因偏置电流输出不稳定所导致的激光器输出波长不稳定的缺陷，提出了一种激光器驱动电路，以产生恒定的偏置电流，驱动激光器稳定输出。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0007]一种激光器驱动电路，包括镜像电流源和控制器，所述控制器输出基准电流至镜像电流源，通过镜像电流源输出镜像电流；所述控制器对镜像电流进行采样，通过调节基准电流控制镜像电流稳定输出，并通过所述的镜像电流形成恒定的偏置电流输出至激光器。
[0008]进一步的，所述镜像电流分成两路，一路传输至采样电路形成采样电压，另一路通过电感或者磁珠形成偏置电流输出至所述的激光器。
[0009]优选的，所述采样电路优选采用电阻和电容并联组成，连接在镜像电流源输出镜像电流的引脚与地之间。
[0010]为了对所述的镜像电流是否稳定进行检测，所述控制器通过其ADC接口连接镜像电流源输出镜像电流的引脚或者接收所述采样电路生成的采样电压，进行镜像电流的采样检测。
[0011]为了方便控制器对所述基准电流进行调节，所述控制器优选通过所述控制器通过其DAC接口输出所述的基准电流。
[0012]作为所述镜像电流源的其中一种组建方式，在所述镜像电流源中设置有两个参数一致的PNP型三极管，第一路PNP型三极管的发射极通过第一电阻连接一直流电源，集电极输出所述的镜像电流；第二路PNP型三极管的发射极通过第二电阻连接所述的直流电源，集电极连接所述的控制器，传输所述的基准电流。
[0013]作为所述镜像电流源的另外一种组建方式，在所述镜像电流源中设置有两个参数一致的NPN型三极管，第一路NPN型三极管的集电极通过第三电阻连接一直流电源，并通过发射极输出所述的镜像电流；第二路NPN型三极管的集电极连接所述的控制器，传输所述的基准电流，发射极通过第四电阻接地。
[0014]进一步的，所述第二路NPN型三极管的集电极通过第五电阻和另一电感或磁珠连接所述的控制器。
[0015]基于上述激光器驱动电路的结构设计，本实用新型还提出了一种采用所述激光器驱动电路设计的光模块，包括激光器、镜像电流源和控制器，所述控制器输出基准电流至镜像电流源，通过镜像电流源输出镜像电流；所述控制器对镜像电流进行采样，通过调节基准电流控制镜像电流稳定输出，并通过所述的镜像电流形成恒定的偏置电流输出至激光器，用于驱动所述激光器发射光信号。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是:本实用新型采用镜像电流源配合控制器形成激光器驱动电路，对基准电流进行镜像变换，并通过采集镜像电流的大小来动态地调节基准电流，以形成稳定的偏置电流，提供给光模块中的激光器，以驱动激光器发光，由此便可保证激光器在全温度范围内接收到的偏置电流始终恒定，从而避免了因偏置电流输出不稳定所导致的激光器输出波长不稳定问题的出现，提高了光模块输出光信号的稳定性。
[0017]结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是激光器与激光驱动器的连接关系示意图；
[0019]图2是本实用新型所提出的激光器驱动电路的一种实施例的电路原理框图；
[0020]图3是图2所示激光器驱动电路的其中一种具体实施例的电路原理图；
[0021]图4是图2所示激光器驱动电路的另外一种具体实施例的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细地说明。
[0023]本实用新型针对现有的光模块因输入到激光器的偏置电流不稳定，而导致激光器输出的激光波长不稳定的问题，设计了一种能够为激光器提供恒定的偏置电流的控制电路，通过稳定激光器的偏置电流，以达到提高光模块输出光信号稳定性的设计目的。[0024]参见图2所示。本实用新型的激光器驱动电路主要由镜像电流源和控制器等部分组成。其中，所述的控制器可以选用单片机等微处理芯片MCU，以简化电路的整体设计。所述镜像电流源由两个参数完全一致的晶体管连接而成，所述晶体管可以是NPN型三极管，也可以是PNP型三极管。通过控制器MCU为镜像电流源中的其中一个晶体管提供基准电流12，经镜像电流源生成镜像电流II。控制器MCU通过采集镜像电流11的大小来调节基准电流12的大小，进而使镜像电流Il能够稳定在设定值上，由此达到控制镜像电流Il稳定输出的目的。利用镜像电流Il形成恒定的工作电流，输出至负载，例如光模块中的激光器，为激光器提供恒定的偏置电流，由此便可稳定激光器的输出波长。
[0025]通过镜像电流源输出的镜像电流11是否稳定，可以利用控制器MCU对镜像电流11进行采样检测获知。具体可以利用控制器MCU的其中一路ADC接口连接镜像电流源输出所述镜像电流Il的引脚，或者在镜像电流源的该路引脚上连接采样电路，通过检测采样电路的采样电压，间接地计算出所述镜像电流Il的大小。
[0026]为了对基准电流12的大小实现调节，优选采用控制器MCU的其中一路DAC接口连接镜像电流源，传输所述的基准电流12。在控制器MCU检测到镜像电流Il发生变化时，生成数字信号经由控制器MCU内部的DAC电路转换成模拟信号后，通过DAC接口对基准电流12实现调节。通过改变基准电流12的大小，来调节镜像电流Il的输出，使其保持恒定。
[0027]下面以应用在光模块中，为光模块中的激光器提供恒定的偏置电流为例，通过两个具体的实施例，对所述激光器驱动电路的具体组建结构及其工作原理进行详细的阐述。
[0028]实施例一，参见图3所示，本实施例的镜像电流源Q6以采用两个参数完全一致的PNP型三极管TR1、TR2连接而成为例进行说明。将两个PNP型三极管TR1、TR2的基极对接，且将其中一个三极管(例如三极管TR2)的基极连接其自身的集电极，配置成二极管的形态。将第一路PNP型三极管TRl的发射极通过第一电阻R87连接一直流电源VCC_LD03.0V，所述直流电源VCC_LD03.0V可以选用稳压芯片稳压输出的3.0V直流电源；集电极输出所述的镜像电流11，用于为激光器TA提供恒定的偏置电流。
[0029]在本实施例中，为了方便对镜像电流Il是否稳定进行采样检测，本实施例在PNP型三极管TRl的集电极连接采样电路，例如选用采样电阻R86连接在PNP型三极管TRl的集电极与地之间，将电流信号转换成电压信号，方便控制器MCU米样。在米样电阻R86的两端还可以进一步并联滤波电容C153，以稳定采样电压。同时，将PNP型三极管TRl的集电极通过电感或磁珠L28连接至激光器TA，为激光器TA中的发光二级管提供偏置电流13，驱动发光二极管发射激光。采用这种电路设计后，通过第一路PNP型三极管TRl的集电极输出的镜像电流Il被分成两路:一路电流14流过采样电阻R86 ;另一路电流13流过电感或磁珠L28，形成偏置电流。所述电感或磁珠L28在电路中可以起到滤除偏置电流13中噪声干扰的目的，以提高偏置电流13的抗干扰能力。
[0030]将控制器MCU的ADC接口连接至第一路PNP型三极管的集电极，采集集电极输出的镜像电流II，或者连接采样电阻R86，采集采样电阻R86两端的电压值，并经控制器MCU内部的ADC电路进行模数转换后，换算出电流14的值。由于11=13+14，且13与14的变化趋势相同，因此通过检测电流14的变化情况即可获知偏置电流13的变化情况，通过控制电流14稳定，即可间接地控制偏置电流13稳定。
[0031]将镜像电流源Q6中第二路PNP型三极管TR2的发射极通过第二电阻R85连接直流电源VCC_LD03.0V，集电极连接至控制器MCU，具体可以连接控制器MCU的一路DAC接口，利用控制器MCU的DAC接口来调节三极管TR2的集电极电流12 (即基准电流)。
[0032]通过调节第一电阻R87和第二电阻R85的阻值比，可以调节通过第一路PNP型三
极管TRl的集电极输出的镜像电流Il相对基准电流12的比例关系，即
【权利要求】
1.一种激光器驱动电路，其特征在于:包括镜像电流源和控制器，所述控制器输出基准电流至镜像电流源，通过镜像电流源输出镜像电流；所述控制器对镜像电流进行采样，通过调节基准电流控制镜像电流稳定输出，并通过所述的镜像电流形成恒定的偏置电流输出至激光器。
2.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于:所述镜像电流分成两路，一路传输至采样电路形成采样电压，另一路通过电感或者磁珠形成偏置电流输出至所述的激光器。
3.根据权利要求2所述的激光器驱动电路，其特征在于:所述采样电路由电阻和电容并联组成，连接在镜像电流源输出镜像电流的引脚与地之间。
4.根据权利要求2所述的激光器驱动电路，其特征在于:所述控制器通过其ADC接口连接镜像电流源输出镜像电流的引脚或者接收所述采样电路生成的采样电压，进行镜像电流的采样检测。
5.根据权利要求1所述的激光器驱动电路，其特征在于:所述控制器通过其DAC接口输出所述的基准电流。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光器驱动电路，其特征在于:在所述镜像电流源中设置有两个参数一致的PNP型三极管，第一路PNP型三极管的发射极通过第一电阻连接一直流电源，集电极输出所述的镜像电流；第二路PNP型三极管的发射极通过第二电阻连接所述的直流电源，集电极连接所述的控制器，传输所述的基准电流。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的激光器驱动电路，其特征在于:在所述镜像电流源中设置有两个参数一致的NPN型三极管，第一路NPN型三极管的集电极通过第三电阻连接一直流电源，并通过发射极输出所述的镜像电流；第二路NPN型三极管的集电极连接所述的控制器，传输所述的基准电流，发射极通过第四电阻接地。
8.根据权利要求7所述的激光器驱动电路，其特征在于:所述第二路NPN型三极管的集电极通过第五电阻和另一电感或磁珠连接所述的控制器。
9.一种光模块，其特征在于:设置有激光器和如权利要求1至8中任一项权利要求所述的激光器驱动电路，所述激光器驱动电路用于驱动所述激光器发射光信号。
【文档编号】H01S5/042GK203645133SQ201320880251
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】杨思更, 赵其圣, 李明, 路磊, 薛登山, 贲仕健, 闫洪平 申请人:青岛海信宽带多媒体技术有限公司