[发明专利]脉冲和连续模式发射机的双激光功率级控制和校准系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月29日提交的美国临时专利申请号61/408,532和2010年11月2日提交的美国临时专利申请号61/409,418的优先权。

技术领域

本申请涉及固态激光驱动器领域。

背景技术

各种设计的激光驱动器在本领域中是公知的。这样的设备被用于驱动光发射机中的固态激光器来通过光纤线进行数据的光传输。这些设备具有高数据传输速率的能力，因此，在数据通信领域中找到的应用越来越多。然而，在此类应用中，必须考虑固体固态激光器具有各种特性。其中一个特性在于至少对于具有高数据传输速率，因为在激光器从完全关闭到恢复产生激光条件需要时间，所以固态激光器在开启和关闭条件之间不进行操作。因此，对于高数据传输速率，此类激光器一般在作为一个数据状态的高光功率级和第二数据状态的低得多的功率级之间进行操作。为了这里的目的，假设高光功率级将表示逻辑1，并且低光功率级将表示逻辑0。高光功率级的P₁和低光功率级P₀的光功率级之间的比称作消光比(P₁/P₀)。通常使用激光驱动器的用户(即，光发射机的制造商)希望设置且控制消光比和平均功率。此外，激光驱动器输出确保激光器以产生激光模式操作的DC电流Ibias和定义逻辑1光功率级和逻辑0光功率级的调制AC电流Imod。

光发射器一般存在两种类型：连续的和时分复用的，诸如无源光网络(PON)。PON系统需要控制信号，脉冲使能(BEN)，其通过一次仅使能一个发射机来管理在共享相同波长的相同光纤上的多个发射机。在BEN对于特定发射机低时由于缺乏数据，脉冲模式操作增添了控制环路操作的复杂性。控制环路必须具有在脉冲时间开时间期间收敛或者在两个脉冲之间保存环路状态的能力。由于最小脉冲开时间处于几百纳秒数量级，并且典型的环路时间常数至少是更大的数量级，在脉冲开时间期间收敛通常是不可行的。理想地，该环路状态应该被保持在在动态冻结模式，其中冻结数字状态(例如本文后边描述的值I₀、I₁、Ibias、Imod)，但是模拟信号(例如本文后边描述的本发明中到Filter_in和Filter_ref的输入信号)优选是活跃的以使用当前数据输入或者(如果正常数据不可用)正常数据的近似值将本发明的V_in和V_ref保持在最后的已知操作点处。

每个光发射机通常包含接收一部分发射二极管发射的光的监视二极管来提供发射激光二极管的光功率测量。然而，这种监视二极管和它们的关联电路不具有发射二极管的高频能力，并且因此，这种监视二极管和它们的关联电路具有关于监视二极管可以完成什么的实际限制。特别地，当需要非常小的带宽感测平均功率(P₁+P₀)/2时，监视二极管可以容易地这样做，但是通常不能感测到P₁或P₀，除非首先施加足够的连续相同数字(CID)，其表示用于感测P₁的所有1的传输和用于感测P₀的所有0的传输。当这些可以被完成的时候，它具有要求通常周期性地这样做的劣势，使得温度的改变不使任何值脱离控制。这当然提供不期望的数据传输中断。替代地，当在数据流中检测到足够数量的CID时，可以实现使能针对感测P_O或P₁的CID检测器。这对于实现是昂贵的并且对于可靠跟踪激光器行为可能导致太少的更新。这种CID数据流的适时发生由于传输数据的随机性质而是非确定性的。需要CID的周期性发生的系统是实际的。