CN1045032C - 激光器控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

一种用以控制激光二极管光输出强度的装置，包括平均和蜂值功率调节机构。一种用以控制激光二极管光输出强度的方法，包括感知峰值和平均功率并以该感知为基础进行调节的步骤。

Description

激光器控制方法及其装置

本发明涉及用以调节激光器的方法及其装置，尤其涉及用以调节激光二极管的方法及其装置。

早在60年代就首次发现了由GaAs半导体二极管激光器所作的模拟发射。在这些年中，半导体二极管激光器(激光二极管)以其技术上的优势，一直统治着激光领域。它在新增加的大量应用中，特别在光纤通信和光学数据存贮器中已成为一种关键性元件。这一成功是由于半导体激光器可以简单地在与其它集成电路兼容的电压和电流值上由通过其中的电流所激发，并由于其可以在20GHz以上的频率范围直接调制。激光二极管之所以能方便地使用，还在于其能采用例如与电子线路一样的光刻工艺大批量生产，还在于其能与那些电路单片集成。

然而，激光二极管并非没有缺点。例如，当工作温度变化时，激光二极管典型地呈现明显的非线性特性。这样，在工作温度变化期间，激光二极管的光输出强度就很难调节。而且，众所周知，激光二极管在工作一定时间后，即随着激光二极管的老化，其发射的光功率呈现相当大的变化。

为了减轻这些变化的程度，必须对输出的光功率提供调节。已知的方法是在连续工作的条件下，调节激光二极管所发出的光功率，其中，将表示光功率的电信号与对应于基准功率的基准电信号进行比较。这些步骤包括如果合适时用以产生误差信号的手段，以及当这样一种误差信号产生时，用以自动修正激光二极管工作条件的手段。

典型地，现有技术的自动功率控制提供一个近似设置在激光二极管阀值电流的偏置电流。采用该方式，当脉冲电流加到偏置电流上时，激光二极管可有效地在对应于脉冲电流波形的高、低光输出强度之间进行转换。所提供的偏置电流可以受控地大致变化到激光二极管的阀值电流，尤其当阀值电流的变化因相应激光二极管的工作温度变化而产生时更是如此。

为了清楚地和易于了解上述内容，以下将对一种典型的数字光纤通信系统以及该系统中所用激光二极管和专用调节器所起的作用进行讨论。

典型的数字光纤通讯系统在一端有一个发射器，在另一端有一个接收器。在发射器和接收器之间是光纤接触件，接头和光纤。发射器是一种电-光接口，它包括放大器、激光二极管和几种用以将激光二极管维持在同一工作点的调节器或电路。接收器是一种光一电接口，它包括光电二极管(通常采用PIN管或雪崩光电二极管(APD)类型)、放大器和时钟恢复电路。

在数字光纤系统中，重要的是拥有尽可能好的功率余量。功量余量为光学功率的上限与下限之差。这些光学功率的上下限典型地由接收器设置。其中，上限取决于放大器因过载而产生的失真，下限通常称为灵敏度，主要取决于前置放大器的噪声。

其上限给出了当光信号在接触件、接头和光纤中没有衰减时，发射器的最大输出。其下限表明来自发射器的光信号在通过大量接触件、接头和数公里长的光纤，经衰减后必须保留的功率。上限和下限定义了功率预算。可以认为，光信号通路中的每一个元件都能引起其衰减或损失，在光路的功率预算被耗尽前，任何光路中只可以包含限量的接触件或接头，或限量无度的光纤。这种功率预算也可能由发射器和接收器终端中的容限而降低。发射器端的容限取决于光输出功率的调节量。上述各种关系和损失均按dBm计量，其中，首先接头的损失和衰减定义为10×log(pin/pout)dBm。

如前所述，激光二极管是一种非线性元件，其性能在很大程度上取决于工作温度和老化程度。为了合适地工作，必须工作于二极管的拐点以上。如果工作点位于拐点之下，二极管将延时导通并产生振铃效应，这种情况可以允许，但只能局限于很小的量。最大与最小光输出功率之比、消光比应当尽可能高，但受到最大平均功率和最大导通延迟时间的限制。调节器必须尽可能好地调整工作点，以对温度和老化延迟期进行补偿。通常认为，理想值与实际值之间的任何失配均会减少功率预算。

调节激光器最常用方法之一是通过一种可调珀耳帖元件使激光二极管工作在恒定温度下。这种调节器含有两个调节环，一个用于珀耳帖元件，另一个用于平均功率调节。输出功率调节器用监控pin二极管感知平均光输出功率，并调整偏置电流以补偿因老化而增高的Ith或阀值电流。在这种情况下，在有效范围内变化是相当小的。这种调节作用较好，但实施起来较为昂贵，需要较高的功耗，(2瓦功耗用于温度调节)，要求冷却并浪费空间。而且，这种珀耳帖元件不象激光二极管那样可靠。

如上所述，有若干替换方法可调节激光器而不用温度调节。这种方法之一就是仅作平均功率调节。这种方法采用恒定的调制电流和简单的偏置电流调节。这种方法需要损失5-6dBm用于PIN接收器。甚至以更高的代价用于APD接收器。

另一种方法，稍微复杂一些，就是用一种适用于调制电流的简单的正向馈电调节器，实现平均功率调节器。通过检测温度和预估激光二极管的调制电流，可以补偿斜度效率的变化。这种方法非常简单，但传感元件与激光器性能之间要求匹配，且并不补偿老化。这种方法以双倍的dBm为代价。

第三种方法是如上所述调节平均功率，并通过某种低频调制的光功率调节调制功率。光输出功率用一种低频信号调制，该信号的幅度为数据信号幅度的10％或更小，因此，可以将它看作为加在信号上的低频(LF)纹波。调制可以通过偏置电流实现，并使最大和最小光信号值变化。如果调制完全在拐点以上进行，那么对于最大和最小功率而言，这些变化将是相同的，但如果偏置电流减小，接近于拐点或稍微略低于拐点，则最小输出功率变化将受到抑制。这种低频信号的变化将由监控器记录和滤去，并用以与平均功率信号一起调节。该第三种方法大约以低频调制所引起的一个dBm为代价。此外，这种方法的调节只能在接近拐点的位置工作，以作为合适的调节。某些时候，最佳工作点可以在该范围之外。

本发明通过提供一种用以控制激光二极管光输出强度的装置，克服了现有技术的缺陷和不足。根据本发明描述的装置，包括用以接收激光二极管一部分光输出和传送其幅度表示激光二极管光输出的平均输出强度的第一信号的第一装置；用以接收激光二极管的一部分光输出和传送其幅度表示激光二极管光输出的峰值输出强度的第二信号的第二装置；用以将第一信号的幅度与基准电流信号比较，并调节平均输出强度以保持实际稳定的第三装置；以及用以将第二信号的幅度与基准电流信号比较，并调节峰值输出强度以保持实际稳定的第四装置。

本发明的实施例还可以包括可操作完成数据计时的结构，例如D-锁定。

第一装置和第三装置有效地形成一个平均功率调节环，第二和第四装置有效地形成一个峰值功率调节环。在本发明的实施例中，平均功率调节环和峰值功率调节环可以按相同的预定时间常数运行。

在根据本发明描述的装置中，第三装置可以包括调制调节器和/或第四装置可以包括偏置调节器。此外，根据本发明描述的装置可以包括激光器和/或数据故障报警器。更进一步，根据本发明描述的装置可以包括一窄带通道和一宽带通道。

根据本发明的描述，用以控制在光通信系统中用以周期性发送数据的激光二极管的光输出强度的方法，其中，激光二极管接收来自脉中电流源和偏置电流源的电流，包括接收激光二极管的部分光输出和传送其幅度表示激光二极管光输出的平均输出强度的第一信号；接收激光二极管的部分光输出和传送其幅度表示激光二极管光输出的峰值输出强度的第二信号；将第一信号的幅度与基准电流信号作比较并调节平均输出强度，以此保持实际稳定；以及将第二信号的幅度与基准电流信号比较并调节峰值输出强度，以此保持实际稳定的步骤。

因此，本发明的目的在于提供一种对所发射的数据信号的直流不平衡性并不敏感的激光器驱动器。

本发明的另一个目的在于提供一种在其调节环中利用相对较小时间常数的激光器驱动器。

本发明还有一个目的在于提供一种其中能抑制工艺、温度和电源变化的激光器驱动器。

本发明的再一个目的在于提供一种可以在偏置上下方便地选择工作点的激光器驱动器。

本发明的其它目的、优点和新的特征将在以下结合附图得到更为详细的描述。

图1描述了一种典型的GaAs/Gal-xAlxAs激光器；

图2描述了如图1所示的激光器中，在大的正向偏置之下的导带和价带边沿；

图3描述了与图2有关的折射率分布和光场(基模)分布曲线；

图4是说明以温度变化和老化为基础的典型的激光二极管的特性曲线；

图5是说明在调制激光二极管中所包含的各种可变的曲线；

图6是根据本发明描述的一个激光器驱动器的方块图。

现在参照附图尤其是图1中的激光二极管10，在以上几张图中，相同或类似的元件用相同的参见号标明。以下将略为详细地讨论激光二极管10，以便于了解本发明的激光二极管控制方法和装置。

本领域中的熟练人员都知道，在p-n二极管的结区附近用适中的电流密度可以达到半导体为获得增益所需的高载流子浓度。最重要一类的半导体二极管激光器是以Ⅲ-Ⅴ半导体为基础的。一个系统是以GaAs和Gal-xAlxAs为基础的。在这种情况下，有源区是GaAs或Gal-xAlxAs。下标X表示GaAs中被Al替代的Ga原子的部分，所形成的激光发射(取决于有源区的体积克分子分数X及其搀杂)具有约0.075和0.88微米之间的波长。这种光谱区域对于光纤中的短程(＜2km)光通信是很合适的。

第二种系统利用Gal-xInxAsl-yPy作为其有源区。激光发射在1.1至1.6微米频率的光谱区域，取决于X和Y。位于1.55微米附近的光谱区域尤为合适，因为在这一波长光在光纤中的损耗仅有0.15dB/km那样小，故非常适合于长距离高速数据光通信。

现在重点参见图1，图中表示普通的GaAs/Gal-xAlxAs激光二极管10。该激光二极管10具有较簿的GaAs区(0.1-0.2微米)，夹在搀杂类型相反的两个Gal-xAlxAs区域14,16之间，由此形成两个异质结。图2所示图形有助于解释采用此种结构的理由。如上述图面说明中简短说明的，图2表示在一个处于完全正偏置的典型的异质结二极管中的导带和价带边沿，(分别以参照号18和20表示)。在此结构中，关键的要素就是高度为ΔEc22的电子势阱的形成，它在空间上与高度为ΔEv24的空穴势阱重叠在一起。禁带宽度的不连续性是由于其Gal-xAlxAs对Al体积克分子分数X的依赖性。在eVa-Eg的正向偏置下，阱中大密度注入电子(从n面)和空穴(从p-面)使该区域反转条件得到满足，由此，满足下列等式的频率的辐射在阱内被放大：

E_FC-E_FV＜hω发生受激发射的GaAs内层被称为有源区。为了得到最大增益，必须尽可能紧密地将光约束在有源区，因为光在该区域外部传播不能产生受激发射，这样就不能提高增益。这一限制是因介电波导效应而引起的，由于半导体的禁带宽度降低引起折射率的增高这一事实，故Gal-xAlx As/GaAs/Gal-xAlx As夹层起到了介电波导的作用，其中，形式上能量集中在有源区内。典型异质结激光器的折射率分布和形式能量分布图如图3所示。依赖于X的折射率为Δn，它约等于-0.7X。

现在参见图4，图4表示典型激光二极管的工作特性，这一特性已在上述有关内容中作了描述。图4表示随着环境温度增高和/或激光二极管的老化，激光二极管阈值电流的增高以及斜率(dp/dI)的减小。

如前所述，图5表示在激光二极管调制中所包含的若干可变曲线。图5中，Ibias表示偏置电流，Imod表示调制电流。Pmax为最大光功率或峰值功率。同样如上述有关内容所描述的，消光率为Pmax/Pmin。

现在参见图6，图6表示根据本发明描绘的一个激光器驱动器40。驱动器40包括相对于现有技术驱动器较为简单的硬件，但进一步允许在单块芯片上集成较多的功能。虚线42用以标明集成电路的边界，根据本发明的集成电路(以下将作详细讨论)包括大电流输出级、控制环以及维护执行机构。该驱动器还包括宽带和窄带特征。

关于驱动器40的数据/HH接口，数据输入信号D1/ND₁(分别为正确/不正确)被示出，并在图6中以参照号44和46表示。同样，时钟输入信号CK/NCK(分别为正确/不正确)被示出，并在图6中以参照号48和50表示；监控器输入MI/NMI(其最大输入电流为1MA)被示出，并在图6中以参照号52和54表示。数据/HF接口输出包括激光二极管输出信号LDO，激光二极管输出反向信号NLDO以及保持环AI实际的和反向的输出LAI和NLAI。上述输出信号均被示出，并在图6中分别以参照号56、58、60和62表示。

关于控制和Y一接口信号，有两个基本横拟输入信号加到驱动器40。它们是用作调制信号的光功率基准OPRM以及用作偏置信号的光功率OPRB。OPRM信号提供了一个基准输入用以调节光输出功率的调制值，即在光信号为“1”和光信号为“O”之间的差值。另一方面，OPRB信号提供了一基准输入，用以调节光输出功率的平均值。OPRM信号和OPRB信号都已示出，再在图6中分别以参照号64和66表示。

还有若干外部输入加到驱动器电路40。通常，这些输入是用于测试目的的。通过这些输入，可以改变内部基准值。驱动器电路40中的各内部基准都有其缺省值；然而，如果需要，这些缺省值可以通过附加外部基准电流而改变。带外部基准输入的每个内部基准源都以同样的方式工作。如果外部基准输入为低(例如低于-4V)，则使用缺省值。如果电流加到输入，则将变为高(例如-4V以上)。这将有效地切断内部基准源并实现外部电流的镜象，用作新的内部基准。

上述四个外部输入为SRC1,SRC2,IRD和IRMB。SRC1和SRC2可以被连接到Y一接口，如果需要，并可以在TR模块外进行外部调节。SRC1和SRC2可有效地用于压摆率的控制。SRC1和SRC2提供基准输入用以控制激光输出信号的正负斜率，如果缺省值不充分，可使用于每一过程的信号最佳化。不必将SRC1和SRC2信号直接连接到Y接口，那些信号可以在TR模块上直接调节。用于SRC1的缺省值可约为100μA。SRC2的缺省值可约为调制器电流的0.4％。

重要的是应注意，上述同时所论及的SRC1和SRC2信号仅构成本发明某些实施例的某些方面。本发明的其它实施例，不用SRC1和/或SRC2信号和/或如上所述那些信号也是可能的。例如，在本发明精密设计的一个实施例中，上述信号SRC1和SRC2由标为IRRC的一单个信号所取代，该信号能完成上述SRC1和SRC2的功能。这种变换应被理解为属于本发明所附权利要求书的范围内。

IRD和IRMB信号只能在子模块上作内部调节。IRD信号提供了用于电流和检测器电路的基准输入。用于IRD信号的缺省值可约为10μA。IRMB信号为积分器电路、调制区和偏置区中的电流提供了基准输入。用于IRMB信号的典型缺省值可约为10μA。

FC1和FC2为频率补偿连接头。这些连接头是用作低速监控器PIN二极管的补偿。监控器信号的峰值将取决于数据信号中的频谱。这样，当交替处于监控器PIN二极管带宽周围或之上的不同频谱时，就在光输出电平中形成了关系曲线。这一关系曲线部分可通过在FC1和FC2之间连接一个电感器而加以补偿。这一电感器的一实例数值可约为50nH。在制造过程中或通过简单地在两压脚之间跨接也可以省去这种补偿。

本发明人已提出了一种替换方法用于这种带宽补偿。可以将一外部输入即BWC(带宽控制)加到电路上。这种输入可以通过放大器96控制数据基准信号的带宽，这样，来自电路96的输出信号看上去似乎与来自监控放大器97的输出信号相同。这一功能可以为电路增加有用带宽区域，形成合适的调节。甚至在监控器二极管中存在带宽限制也不例外。

至于数字输入，有若干信号已作了适当的评述。讨论中，CMOS电平为-5V，这样，高电平(H)等于OV，低电平(L)等于-5V。闭环A1或CLA1信号72通过使环A1输出而关闭环A1。H等于所连接的环A1。电源下降或PD信号74为电源下降指令输入。对于该PD信号而言，高即等于电源下降。选择窄带模式或SNBM信号76，可将激光器驱动器40设置在窄带传输模式。对于这种信号，高就相等于能实现。当激光器驱动器工作于窄带传输模式时，窄带数据输入或NNBDI信号78即为负的窄带数据输入。相反，CMOS电平适用于-5V。输入为高无光输出功率。对于根据本发明描述的上述驱动器40中的PD、SNBM和NNBDI信号，可以采用以下真值表：

                 真值表

PD       SNBM    NNBDI

H         L      X      电源下降模式

H         H      X      窄带工作模式

L         X      X      宽带工作模式时钟启动或CKE信号80能对数据信号计时。对于CKE信号，“高”相当于计时数据。如有必要，NADC信号82将外电容加到检测器电路中的峰值检测器。“低”则提供外电容，这可以通过跨接线连接到副载频上。

两个数字输出信号是负的激光器失效报警或NLFA信号84和负的激光器数据失效报警或NLDFA信号86。如果在监控器中未检测到光功率，则NLFA信号84报警。对于这一信号，“低”相当于报警。当数据输入端无电流数据时，NLDFA信号86报警。对于该信号，“低”意味着报警。

驱动器40具有5个测试点，靠近驱动器芯片，用以测试连接外部补偿元件中的内部信号。这5个测试点分别标为TPM、TPB、CTS、TP1和TP2。其中，TPM测试点88用于测试点调制；TPB测试点90用于测试点偏置。TPM和TPB都用以调节电压。这些测试点允许对光信号作外部调节，通过作用于这些测试点，有可能取代内在调节。如果必须增加积分器中的时间常数，可以将外部电容器连接到这些测试点上。CTS测试点92与芯片温度有关，温度传感元件94与该测试点92发生联系。在本发明激光器驱动器40的实施例中，可以将若干温度传感器设置在芯片上的不同位置。这些传感器一次可选用一个，并连接到输出CTS。这些传感器可以由信号NNBDI和SNBM选择。TP1和TP2为光测试点。

就功能而言，激光二极管驱动器40由六个部分组成：数据定时和信号通道；调制调节器；偏置调节器；调制器；管理部分以及用于以低位速率所进行的传输即以每秒大约200千比特速率的窄带传输的部分。一般，在本发明的实施例中，窄带调制工作在0至几兆位/秒的范围内，宽带调制工作在兆位/秒至千兆位/秒的范围内。以下将分段对上述这些部分逐一加以描述。

数据定时和信号通道包括用以对输入数据定时的D锁存器。该通道进一步包括用于备用输出端即环A1输出的驱动器。备用输出端可由控制信号控制。一般，该通道处理内部数据的分配。在本发明的实施例中，D锁存器本身也可以由控制信号旁路。

调制调节器包括调制电流调节器。在这部分中，光电平“1”由监控二极管检测并与“OPRM”基准信号比较。这一比较在元件99中完成，它能根据激光二极管的P/I转换特性，在光电平“1”至光电平“0”之间有效地确定光信号幅度。在本发明的实施例中，调制信号一直在调整，故光信号的振幅电平能维持恒定。通过这一部分所完成的功能，能有效地补偿激光二极管因温度和老化作用所造成的在外部微分效率方面的变化。

本激光器驱动器40的偏置调节器部分包括偏置电流调节器。在这部分中，光平均电平由监控二极管检测并与“OPRB”基准信号比较。借助于该调节器，尤其是图6中所示的元件98和100，来自激光器驱动器电路的偏置电流可以与调制电流一起调节，故光信号“0”输出电平总能恒定。由这一部分完成的功能有效地补偿了因老化和温度变化所引起的阈值电流的变化。这一部分和调制部分102一起，使用作“0”和“1”的光输出电平保持恒定，且与环境温度、电压变化、激光二极管的老化作用以及类似原因无关。

在根据本发明描述的激光驱动器的这一部分中所完成的比较，取得了比之现有技术更为重大的进步，包括了对有关领域熟练人员尤为感兴趣的内容。一般，一种比较是在“数据电压基准”与“监控器电压基准”之间进行的。尤其在峰值与平均值之间的比较，是利用该两个电压进行的。

继续上述讨论可以发现，用以产生两个电压的方法使它们在电学上相等。这样，调制器96和监控器前端97(见图6)提供一种对称平衡。概括以上所述，可以说该两个基准电流控制调制器96，而后者将数据信号调制于内部基准电压。监控电流在监控器前端97转换为监控电压。因此，两个基准电流反映监控电流中的平均和峰值电流，数据信号反映监控信号中的数据模式。

调制器包括输出激光器驱动器级和可调节的调制控制电路。图6中的元件102和104形成了该调制部分。可调节的调制控制电路控制激光二极管输出的正、负斜率。信号的上升和下降时间可以调节，使信号最佳适合于激光二极管并最佳适合于驱动器与激光器之间的连接。这种设置允许部分减少因激光二极管连接中的失配而产生的代价，这种连接在不同的方案中是不一样的。

激光器驱动器的监控部分完成两个监控功能。一个功能是激光器失效报警。报警器106在激光器或监控器发生故障时起作用。报警电路感知两个调节电压TPB和TPM，如果其中一个或两个都被阻塞而限制了用于电路的电源通道，它将指示调节发生了故障，并又指示激光器发生了故障。在那一点上，输出报警可以且应当被触发。第二个功能是数据失效报警。报警器108当数据输入端上无电流数据传送时即发生作用。

激光器驱动器40的低功率/窄带传输部分处理低功率比特速率所限制的传输。窄带具有从O至n兆位/秒的比特速率。用于2B+D的ISDNU接口具有每秒160千位的比特速率。通过采用较低带宽和改进的激光器调制方式可以节约用电。一般，激光器工作在全开或全关状态。当光信号“1”发送时，激光器通常工作在与“OPRB”和“OPR”基准所决定的相同的用电量。当光信号“0”发送时，偏置关断。在这种情况下，输入的窄带数据流直接调制激光器。由于采用双相编码和缩短了脉冲，还可以减少功耗。窄带部分利用偏置电流级调制激光器而非调制器104。

从上述描述和附图可以得出总结，本发明的激光器驱动器取决于双极CMOS工艺。本发明的工艺一般适用于数字电路。尤其是，激光驱动器芯片在电气通道与激光二极管之间起到一个接口的作用。根据本发明描述的激光器驱动器芯片可以应用于其他类似的用途。

以下仅作为一个例子说明用于本发明一个实施例的推荐的工作条件，电气性能以及控制信号/Y接口信号。

推荐的工作条件电源    最小4.5V    平常5.0V    最大5.3V电流                           最大200mA工作温度                       0-70℃电气性能数据/HF接口所有数值都适用于0和-5V电源电压数据/时钟输入最小输入电平峰-峰值            100mV共模范围                             -3～-0.3V最大输入电流(凹处)                   10μA容性负载(最大)                       2PF数据输出(LAI)终端负载150Ω，最大容性负载           5PF最小输出电平峰-峰值                   200mV输出范围(最小-最大)                   -1.4～-0.9V最大上升和下降时间(10-90％)           0.8nS监控器输入最大电流(从NMI至MI)                   1mAMI的电压电平                          -4.2～-4.0VNMI的电压电平                         0.0V激光二极管输出，LDO最大调制电流，Im                      50mA最大偏置电流，Ib                      100mA窄带工作的最大调制电流，Imn            100mA激光二极管输出负极，NLDO最大调制电流                          50mA控制信号/Y接口信号模拟输入OPRM调制基准电流输入基准电流                              0.1-1mA电压电平                              -4.2-0VOPRB偏置基准电流输入基准电流                          0.1-1mA电压电平                          -4.2-0VSRC1/SRC2，(用以控制至激光二极管的输出信号中的斜率，是必不可少的)阻塞，电压电平低于-4V

现在，本领域的熟练人员将会发现，根据本发明描述的激光器驱动器，在来自监控二极管的实际值与来自内部网络的所需值之间起比较的作用。这两个数据通道实际上是相同的。用于监控器的平均电流和峰值电流通过两个外加基准电流OPRB和OPRM反映。来自监控放大器和数据放大器的数据信号看起来相同。以上所描述的内容具有若干优点。优点之一是对图形变化的抑制。根据本发明描述的电路，对所发射的数据信号的直流不稳定性是不敏感的。而且，在两个几乎相同的信号之间的比较允许用以减少环路中的时间常数。再有，两个调节器环，峰值功率与平均功率、调制器与偏置能相互配合。它们的时间常数可以相同。相对而言，其它系统中必须有5至10倍的差值。更进一步说，在动作抑制过程、温度和电源变化方面都拥有几乎完美的对称性。本发明的激光器驱动器能进行非常精确的调节。其平均和峰值调节允许将工作点按需要选择在偏置以下和偏置以上。

显然，从以上描述内容来看，还可以对本发明作出许多改进和变化。例如，尽管其中所述的本发明的特定实施例是用于数字数据流的，但本发明的实施例也可以用于模拟情况，其中的数据流可以是调频、调相或以其它方式调制的正弦信号。作为另一个例子，本发明的发明者已经选择平均和峰值的结合(注：有三个不同的检测器用以测量激光二极管的P/I特性曲线上的两点，即谷值、平均值或峰值检测器；并有三种可能性组合这些检测器，即谷值和平均值、谷值和峰值或平均值和峰值)，其中，由于平均值检测是简单和精确的，如果峰值检测不工作，将至少工作在平均值功率调节。然而，本领域的熟练人员将发现，在激光器控制装置中，平均值检测器可以由最小峰值或谷值检测器所替代。事实上，如果激光二极管的P/I特性曲线是弯曲的，且曲率半径是与温度有关的，(这种现象发生于某些激光二极管，尤其是当存在大驱动电流和高温时)，则这种谷值和峰值的组合将可能提供非常精确的调节。从电路的观点来看，有一种非常简单的方法可以影响这些变化。即以如方块98的第一检测器以及如方块99的第二检测器来替换上述检测器。以形成最佳组合。当然，当采用这些检测器块时，将检测谷值而不是平均值。然而，在功能上每一动作，包括其他电路都将保持一样。当然，其它的改变和变化还可能形成本发明的其他实施例。因此，在本申请所附权利要求书的范围内，本发明还可以以除上述专门描述之外的其他方法实施。

Claims (14)

1．一种用以控制激光二极管光输出强度的装置，所述激光二极管在光通信系统中用以周期性地发送数据，其特征在于，所述激光二极管接收来自脉冲电源和偏置电源的电流，所述装置包括：

用以接收所述激光二极管的一部分光输出和传送其幅度表示所述激光二极管光输出的平均输出强度的第一信号的第一装置；

用以接收所述激光二极管的一部分光输出和传送其幅度表示所述激光二极管光输出的峰值输出强度的第二信号的第二装置；

用以将第一信号的幅度与基准电流信号比较并调节平均输出强度，以此保持实际上稳定的第三装置；以及

用以将第二信号的幅度与基准电流信号比较并调节峰值输出强度，以此保持实际上稳定的第四装置；所述第一装置和第三装置形成平均功率调节环部分，所述第二装置和第四装置形成峰值功率调节环部分，所述平均功率调节环和峰值功率调节环以相同的预定时间常数运行。

2．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于进一步包括可操作完成数据计时的结构。

3．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于，所述第三装置包括调制调节器。

4．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于，所述第四装置包括偏置调节器。

5．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于进一步包括激光器故障报警器。

6．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于进一步包括数据故障报警器。

7．如权利要求1所述的用以控制激光二极管光输出强度的装置，其特征在于，所述装置包括窄带通道和宽带通道。

8．一种用以控制激光二极管光输出强度的方法，所述激光二极管在光通信系统中用以周期性地发送数据，其特征在于，所述激光二极管接收来自脉冲电流源和偏置电流源的电流，所述方法包括以下步骤：

接收所述激光二极管的一部分光输出和传送其幅度表示所述激光二极管光输出的平均输出强度的第一信号；

接收所述激光二极管的一部分光输出和传送其幅度表示所述激光二极管光输出的峰值输出强度的第二信号；

将第一信号的幅度与基准电流信号比较并调节平均输出强度，以此保持实际上的稳定。

将第二信号的幅度与基准电流信号比较并调节峰值输出强度，以此保持实际上的稳定；所述第一装置和第三装置形成平均功率调节环部分；所述第二装置和第四装置形成峰值功率调节环部分；所述完成数据计时的步骤包括利用预定的时间常数；所述平均功率调节环和峰值功率调节环以所述的预定时间常数运行。

9．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于进一步包括完成数据计时的步骤。

10．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于，所述第三装置包括调制调节器。

11．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于，所述第四装置包括偏置调节器。

12．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于进一步包括当所述激光二极管失效时，触发一报警器的步骤。

13．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于进一步包括当所述数据失效时，触发一报警器的步骤。

14．如权利要求8所述的用以控制激光二极管光输出强度的方法，其特征在于，所述方法包括窄带通道和宽带通道。

Images