專利名稱：一種突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，光網(wǎng)絡(luò)單元設(shè)備突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的自動(dòng)控制方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的具體實(shí)施方式
。
背景技術(shù)：
光纖到戶是接入網(wǎng)的發(fā)展趨勢。以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)集合了以太網(wǎng)與無源光網(wǎng)絡(luò)兩方面的優(yōu)勢，是目前實(shí)現(xiàn)光纖到戶的熱門技術(shù)[1]。以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)體現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)[1_2]。其中，在下行方向，光纜終端設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過一級(jí)或多級(jí)無源光分路器，以廣播的方式同時(shí)傳送至多個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元。在上行方向，各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)出的數(shù)據(jù)包經(jīng)過無源的光耦合器匯聚，共 享同一根光纖，上行傳至光纜終端設(shè)備。為了避免來自不同光網(wǎng)絡(luò)單元的光信號(hào)同時(shí)傳輸產(chǎn)生沖突，在上行方向以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用時(shí)分復(fù)用的機(jī)制。為了實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元的激光驅(qū)動(dòng)器芯片具有突發(fā)工作的機(jī)制，即在指定的突發(fā)使能周期中迅速開啟激光器，發(fā)射上行光脈沖；當(dāng)使能周期結(jié)束時(shí)，能夠迅速禁能，完全地關(guān)斷激光器的輸出，從而避免對其他光網(wǎng)絡(luò)單元的上行數(shù)據(jù)產(chǎn)生干擾。對于光發(fā)射機(jī)及其核心器件激光驅(qū)動(dòng)器而言，發(fā)射激光信號(hào)的自動(dòng)功率控制機(jī)制是十分重要的。傳統(tǒng)的連續(xù)模式激光驅(qū)動(dòng)器通常使用平均功率控制方法[3]，利用與激光器封裝在一起的光檢測器產(chǎn)生的監(jiān)測電流，使用集成運(yùn)算放大器等器件構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，實(shí)現(xiàn)輸出功率的自動(dòng)控制。但是，無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)單元是以突發(fā)的形式工作的，激光二級(jí)管僅在短暫的使能周期內(nèi)點(diǎn)亮；大部分的時(shí)間為禁能周期，激光器上沒有光功率輸出，而相應(yīng)的監(jiān)測電流基本為零。由于禁能周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)長于使能周期，傳統(tǒng)的連續(xù)模式下的自動(dòng)功率控制方法不適合突發(fā)模式的光網(wǎng)絡(luò)單元發(fā)射機(jī)。在另一方面，光發(fā)射機(jī)的消光比也是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。消光比定義為數(shù)字脈沖光發(fā)射機(jī)發(fā)射全“O”時(shí)光功率Ptl和全“I”時(shí)光功率P1之比，可用EXT表示，定義公式為EXT=IOlog(P1ZP0) (dB)。消光比的不足容易引起碼元誤判等一系列問題。根據(jù)以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，上行鏈路使用較長的波長(如1260-1280nm)[2]，鑒于目前IOOOnm以上波長的垂直共振腔表面放射型激光器尚不成熟，光網(wǎng)絡(luò)單元突發(fā)模式光發(fā)射機(jī)需要選用分布式反饋激光器為激光源。而分布式反饋激光器有一個(gè)相對較高的閾值電流，典型值在IOmA左右。這就要求激光驅(qū)動(dòng)器首先需要對激光器提供IOmA左右的直流預(yù)偏置電流，在此基礎(chǔ)上疊加更大的脈沖調(diào)制電流對激光器進(jìn)行調(diào)制，這樣才能獲得最佳的消光比。在這種情況下，光發(fā)射機(jī)的消光比同時(shí)取決于偏置電流和脈沖調(diào)制電流，使得在自動(dòng)功率控制的同時(shí)兼顧優(yōu)化消光比變得較為復(fù)雜。為了實(shí)現(xiàn)突發(fā)模式下的自動(dòng)功率控制，目前存在幾種方法
I.發(fā)射機(jī)端不監(jiān)測輸出功率和消光比，而是由接收機(jī)端檢測，并通過光纖通信鏈路借助某種協(xié)議機(jī)制告知發(fā)射機(jī)。發(fā)射機(jī)據(jù)此調(diào)節(jié)輸出的光功率和消光比[4]。該方法存在的問題是需要對相關(guān)通訊協(xié)議進(jìn)行約定；需要制定統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)；如果沒有統(tǒng)ー的國際標(biāo)準(zhǔn)、或現(xiàn)有國際標(biāo)準(zhǔn)中并未就相關(guān)機(jī)制做出約定的情況下，可能影響到組網(wǎng)設(shè)備之間的兼容性。2.利用模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路對監(jiān)測電流高速連續(xù)采樣，并利用微控制器對采樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，作為功率控制的依據(jù)[4]。 該方法存在的問題是對于突發(fā)模式發(fā)射機(jī)來說，激光器僅僅在使能周期內(nèi)發(fā)光，此時(shí)有有效的監(jiān)測電流產(chǎn)生。但是使能周期的長度僅有數(shù)微秒。因此，大部分時(shí)間監(jiān)測電流為零，必須在短時(shí)間內(nèi)捕獲到有效的監(jiān)測電流值。這對摸-數(shù)轉(zhuǎn)換電路的采樣/轉(zhuǎn)換速率以及微控制器的處理速度均提出了較高要求。若選用低成本摸-數(shù)轉(zhuǎn)換電路，其采樣/轉(zhuǎn)換速率不夠高，則控制效果不甚理想；但若選用高性能的模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路，則會(huì)增加系統(tǒng)的整體成本。3.加入采樣保持電路單元，利用采樣保持電路單元采樣光檢測器產(chǎn)生的監(jiān)測電流，并進(jìn)行保持[5]。在此基礎(chǔ)上，可再使用摸-數(shù)轉(zhuǎn)換電路單元轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用微控制器對采樣結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于存在采樣保持電路單元，監(jiān)控電流值可以保持較長時(shí)間，因此可以使用較低成本、較低采樣/轉(zhuǎn)換速率的模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路。該方法存在的問題是采樣保持的對象是監(jiān)測電流的瞬時(shí)值。由于采樣的時(shí)刻具有不確定性，被采樣并保持的監(jiān)測電流值不一定能準(zhǔn)確地反映光發(fā)射機(jī)實(shí)際的發(fā)射功率。由于數(shù)字脈沖光發(fā)射機(jī)發(fā)射的光脈沖為非歸零碼隨機(jī)序列，光檢測器(光電ニ極管)產(chǎn)生的監(jiān)測電流值可能會(huì)隨著隨機(jī)數(shù)據(jù)“O”和數(shù)據(jù)“I”比例的不同而產(chǎn)生一定的幅度波動(dòng)變化。隨機(jī)地、簡單地在某一瞬時(shí)進(jìn)行采樣，有可能會(huì)采樣到隨機(jī)數(shù)據(jù)“O”較多時(shí)的監(jiān)控電流值，該值并不能準(zhǔn)確地反映光發(fā)射機(jī)實(shí)際的平均發(fā)射功率。如果將該值視作一段較長時(shí)間內(nèi)恒定不變的輸出功率參考值，可能會(huì)導(dǎo)致很大誤差。此外，本方法僅能監(jiān)測偏置電流和脈沖調(diào)制電流的綜合疊加效果，并不能分別體現(xiàn)出偏置電流和脈沖調(diào)制電流對于光發(fā)射機(jī)輸出功率的影響，不利于占空比的優(yōu)化。[I]Tanaka Keiji, Agata Akira, Horiuchi Yukio. IEEE 802. 3av IOG-EPONstandardization and its research and development status. Journa丄 of LightwaveTechnology, 2010，28(4) : 651-661.
[2]IEEE802. 3av 10G-EP0N Task Force. IEEE 802. 3av Carrier sense multipleaccess with collision detection (CSMA/CD) access method and physical layerspeciiication， Amendment I: physical layer specincations and managementparameters for 10 bb/s passive optical networks. New York: The Institute ofElectrical and Electronics Engineers, Inc.， 2009.
[3]王志功.光纖通信集成電路設(shè)計(jì).北京高等教育出版社，2003.280-281.
[4]YoungiiPark， Chunghwan Limj and Inkwun Jung. ONU Power Equalizationof Ethernet PON Systems. IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 2004， 16(8):1984-1986
[5]MaximIntegrated Products. MAX3643 datasheet, http://datasheets,maxim-ic. com/cn/ds/MAX3643_cn. pdf
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是，提出一種有效方法，以相對較低的成本實(shí)現(xiàn)突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的自動(dòng)控制，同時(shí)使輸出的光脈沖有最優(yōu)化的消光比。技術(shù)方案本發(fā)明是一種自動(dòng)控制突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的方法，該方法包含如下步驟
步驟I.使用跨導(dǎo)放大器將光檢測器產(chǎn)生的監(jiān)測電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的監(jiān)測電壓；
步驟2.對突發(fā)使能周期內(nèi)監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值分別進(jìn)行提??； 步驟3.突發(fā)模式光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的峰值提取、谷值提取和均值提取及相應(yīng)的保持電路由突發(fā)使能信號(hào)控制，當(dāng)進(jìn)入突發(fā)使能周期時(shí)，分別獲得本周期內(nèi)監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值；當(dāng)進(jìn)入突發(fā)禁能周期后，將三種電壓值存儲(chǔ)保持；
步驟4.當(dāng)新的突發(fā)使能周期開始時(shí)，根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)的控制，復(fù)位信號(hào)生成電路產(chǎn)生ー組復(fù)位脈沖信號(hào)，將前一周期的峰值和谷值電壓復(fù)位，并提取新的峰值和谷值；
步驟5.模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的峰值、谷值和均值電壓數(shù)字值；微控制器根據(jù)這些數(shù)字值，判斷突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前的輸出功率，并進(jìn)行調(diào)節(jié)；
步驟6.微控制器通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路，分別生成激光驅(qū)動(dòng)器調(diào)制電路和偏置電路的控制電壓，并通過上述兩種控制電壓，調(diào)節(jié)激光驅(qū)動(dòng)器輸出的偏置電流強(qiáng)度和調(diào)制電路強(qiáng)度。其中，步驟5中，摸-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的峰值、谷值和均值電壓數(shù)字值；微控制器根據(jù)這些數(shù)字值，判斷突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前的輸出功率，并進(jìn)行調(diào)節(jié)；判斷與調(diào)節(jié)的具體方法包含如下步驟
步驟5. I當(dāng)系統(tǒng)通電初始化時(shí)，首先用預(yù)先設(shè)定好的一組初始值設(shè)定調(diào)制電流與偏置電流；
步驟5. 2光發(fā)射機(jī)經(jīng)歷突發(fā)使能周期之后，峰值提取、谷值提取和均值提取電路獲取了相應(yīng)的光輸出功率峰值、谷值和均值電壓，并保持為恒定的直流電壓輸出；
步驟5. 3峰值、谷值和均值電壓信號(hào)由模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字值；
步驟5. 4微控制器首先將峰值對應(yīng)的數(shù)字值減去與谷值對應(yīng)的數(shù)字值，所得差值與預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較；
步驟5. 5若上述峰值與谷值所對應(yīng)的數(shù)字值相減的差值比參考值大，則降低數(shù)-摸轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而減小調(diào)制電流；若上述差值比參考值小，則提高數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而增加調(diào)制電流；若差值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整；
步驟5. 6再將光功率均值的數(shù)字值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較；若光功率均值的數(shù)字值比參考值小，則提高數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而增加靜態(tài)偏置電流；若大于參考值，則降低數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而減小靜態(tài)偏置電流；然后再將光功率均值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較一次，若仍然大于參考值，則降低控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而減小調(diào)制電流；若光功率均值的數(shù)字值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整；
步驟5. 7經(jīng)過上述流程的調(diào)制之后，微控制器延時(shí)等待下一個(gè)檢測周期；
步驟5. 8當(dāng)下一個(gè)檢測周期到來吋，重復(fù)上述2-7步驟。有益效果
I.僅借助突發(fā)模式光發(fā)射機(jī)自身內(nèi)部的閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸出功率的自動(dòng)控制。不需要借助接收機(jī)端的配合。2.該方法可以使用較低成本、較低采樣/轉(zhuǎn)換速率的模-數(shù)/數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)，降低器件成本。3.同時(shí)保持突發(fā)使能時(shí)期內(nèi)監(jiān)測電流的峰值、谷值和均值三種指標(biāo)，根據(jù)這三種指標(biāo)控制光發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率。避免了采樣保持隨機(jī)的瞬時(shí)值所可能造成的不確定性，能更加準(zhǔn)確地反映光發(fā)射機(jī)實(shí)際的發(fā)射功率。4.被存儲(chǔ)保持的監(jiān)測電流峰值和谷值能夠按照一定周期定時(shí)復(fù)位，使用新提取的峰值和谷值取代，避免了誤差的長期積累。5.在保證能發(fā)射機(jī)發(fā)射功率符合要求的基礎(chǔ)上，還能充分考慮到激光驅(qū)動(dòng)器輸出的偏置電流和脈沖調(diào)制電流分別對于輸出功率的影響，對偏置電流和調(diào)制電流分別進(jìn)行調(diào)節(jié)，使輸出的非歸零碼光脈沖具有最佳的消光比。


圖I是本發(fā)明所提出的功率控制方法在突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器中具體實(shí)施方式
的系統(tǒng)框圖。圖2是微控制器控制輸出功率及信號(hào)消光比的具體算法流程圖。
具體實(shí)施例方式為了解決上述技術(shù)問題，達(dá)到自動(dòng)控制激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率、并優(yōu)化輸出光脈沖消光比的目的，本發(fā)明提出如下方法
使用跨導(dǎo)放大器將光檢測器(光電二極管)產(chǎn)生的監(jiān)測電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的監(jiān)測電壓信號(hào)。在突發(fā)模式光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中，加入峰值提取、谷值提取和均值提取及相應(yīng)的保持電路。根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)的控制，當(dāng)進(jìn)入突發(fā)使能周期時(shí)，上述三種提取電路分別獲得的監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值；當(dāng)進(jìn)入突發(fā)禁能周期后，對三種電壓值存儲(chǔ)保持。當(dāng)新的突發(fā)使能周期開始時(shí)，復(fù)位信號(hào)生成電路根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)的控制，生成一組復(fù)位脈沖信號(hào)，該復(fù)位脈沖信號(hào)可以令前一周期的峰值和谷值電壓信號(hào)復(fù)位，并以提取新的峰值和谷值信號(hào)。模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字值。微控制器根據(jù)均值電壓數(shù)字值，判斷輸出光功率的平均值是否滿足要求；通過峰值電壓數(shù)字值與谷值電壓數(shù)字值，判斷輸出光脈沖的消光比是否滿足要求。根據(jù)上述判斷，微控制器通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路，分別生成激光驅(qū)動(dòng)器調(diào)制電路和偏置電路的控制電壓，并通過調(diào)制電路和偏置電路的控制電壓調(diào)節(jié)激光驅(qū)動(dòng)器輸出的偏置電流強(qiáng)度和調(diào)制電路強(qiáng)度。 下面結(jié)合附圖和以及具體的實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。如圖I所示，為了實(shí)施本發(fā)明所提出的方法，突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)包括如下模塊突發(fā)模式激光器調(diào)制電路；
突發(fā)模式激光器偏置電路；
跨導(dǎo)放大器；
峰值提取與保持電路；
谷值提取與保持電路；
均值提取與保持電路；
復(fù)位信號(hào)生成電路。其中，突發(fā)模式激光器調(diào)制電路根據(jù)激光驅(qū)動(dòng)器輸入的非歸零碼數(shù)據(jù)信號(hào)，為激光器提供脈沖調(diào)制電流，使激光器發(fā)射包含相應(yīng)數(shù)據(jù)信息的光脈沖。該調(diào)制電流電流的大小可以通過外部控制電壓調(diào)節(jié)。調(diào)制電流可以在突發(fā)使能信號(hào)控制下快速地開啟/關(guān)斷。突發(fā)模式激光器偏置電路為激光器提供靜態(tài)的直流預(yù)偏置電流，使激光器達(dá)到能夠產(chǎn)生光功率輸出的最小電流要求。該預(yù)偏置電流的大小可以通過外部控制電壓調(diào)節(jié)。預(yù)偏置電流也可以在突發(fā)使能信號(hào)控制下快速地開啟/關(guān)斷。調(diào)制電流和偏置電流同時(shí)在突發(fā)使能信號(hào)控制下快速地開啟/關(guān)斷，從而使光發(fā)射機(jī)具備突發(fā)的特性。光檢測器是和激光二極管封裝在一起的光電ニ極管，其陰極與電源相連接，陽極與跨導(dǎo)放大器的輸入端相連接。當(dāng)激光二極管有光功率輸出時(shí)，光檢測器產(chǎn)生與輸出光功率所對應(yīng)的監(jiān)測電流信號(hào)。光檢測器產(chǎn)生的監(jiān)測電流信號(hào)輸入跨導(dǎo)放大器，跨導(dǎo)放大器將該監(jiān)測電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的監(jiān)測電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)分別輸入峰值提取、谷值提取和均值提取及保持電路。根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)的控制，當(dāng)進(jìn)入突發(fā)使能周期時(shí)，上述三種提取電路分別獲得監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值。在具體實(shí)施過程中，峰值和谷值的提取通常在I微秒的突發(fā)使能周期內(nèi)完成。當(dāng)進(jìn)入突發(fā)禁能周期后，對峰值、谷值和均值三種電壓信號(hào)存儲(chǔ)保持。通常，存儲(chǔ)保持的時(shí)間不小于125微秒。由于只有更高的峰值/更低的谷值才能覆蓋之前存儲(chǔ)保持的峰值/谷值，但是如果新的突發(fā)使能周期內(nèi)，峰值始終小于之前周期的峰值，或者谷值始終大于之前周期的谷值，則峰值和谷值提取及保持電路所輸出的電壓信號(hào)將不能如實(shí)反映當(dāng)前突發(fā)使能周期實(shí)際的峰值和谷值水平。因此，在新的突發(fā)使能周期到來時(shí)，需要對上一周期的峰值和谷值復(fù)位。系統(tǒng)中具有一組復(fù)位信號(hào)生成電路，根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)生成復(fù)位信號(hào)脈沖。當(dāng)新的突發(fā)使能周期開始時(shí)，該復(fù)位脈沖信號(hào)可以令前一周期的峰值和谷值電壓信號(hào)復(fù)位，并提取新的峰值和谷值信號(hào)。
提取出的峰值、谷值和均值電壓信號(hào)由摸-數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字值，作為微控制器調(diào)整偏置電流和調(diào)制電流幅度的依據(jù)。如圖2所示，具體實(shí)施步驟如下
I.當(dāng)系統(tǒng)通電初始化時(shí)，首先用預(yù)先設(shè)定好的一組初始值設(shè)定調(diào)制電流與偏置電流。該初始值根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工作條件確定，預(yù)先存儲(chǔ)于微控制器的存儲(chǔ)器中。2.光發(fā)射機(jī)經(jīng)歷突發(fā)使能周期之后，峰值提取、谷值提取和均值提取電路獲取了相應(yīng)的光輸出功率峰值、谷值和均值，并保持為恒定的電壓信號(hào)輸出。3.峰值、谷值和均值電壓信號(hào)輸入模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并由模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字值。4.微控制器首先用峰值的數(shù)字值減去谷值的數(shù)字值，將所得的差值與預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較。該參考值根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工作條件確定，預(yù)先存儲(chǔ)于微控制器的存儲(chǔ)器中。5.若上述峰值與谷值所對應(yīng)的數(shù)字值相減的差值比參考值大，則微控制器將控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出較低的調(diào)制電路控制電壓，從而減小調(diào)制電流；若上述差值比參考值 小，則微控制器將控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出較高的調(diào)制電路控制電壓，從而增加調(diào)制電流；若差值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整。調(diào)制電路控制電壓的最小調(diào)整幅度由數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路的分辨率決定。若電源電壓為I. 8V，數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路的分辨率為8位，則最小的調(diào)整幅度為±0. 007V。6.再將光功率均值的數(shù)字值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較；若光功率均值的數(shù)字值比參考值小，則提高數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而增加靜態(tài)偏置電流；若大于參考值，則降低數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而減小靜態(tài)偏置電流；然后再將光功率均值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較一次，若仍然大于參考值，則降低控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而適當(dāng)減小調(diào)制電流；若光功率均值的數(shù)字值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整。偏置電路控制電壓的最小調(diào)整幅度也是由數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路的分辨率決定。若電源電壓為I. 8V，數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路的分辨率為8位，則最小的調(diào)整幅度為±0. 007V。7.經(jīng)過上述流程的調(diào)節(jié)之后，微控制器延時(shí)一段時(shí)間，等待下一個(gè)檢測周期。在具體實(shí)施過程中，通常每個(gè)周期的時(shí)間間隔不大于125微秒。8.當(dāng)下一個(gè)檢測周期到來時(shí)，重復(fù)上述2-7步驟。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)控制突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的方法，其特征在于該方法包含如下步驟 步驟I.使用跨導(dǎo)放大器將光檢測器產(chǎn)生的監(jiān)測電流轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的監(jiān)測電壓； 步驟2.對突發(fā)使能周期內(nèi)監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值分別進(jìn)行提??； 步驟3.突發(fā)模式光發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中的峰值提取、谷值提取和均值提取及相應(yīng)的保持電路由突發(fā)使能信號(hào)控制，當(dāng)進(jìn)入突發(fā)使能周期時(shí)，分別獲得本周期內(nèi)監(jiān)測電壓的峰值、谷值和均值；當(dāng)進(jìn)入突發(fā)禁能周期后，將三種電壓值存儲(chǔ)保持； 步驟4.當(dāng)新的突發(fā)使能周期開始時(shí)，根據(jù)突發(fā)使能信號(hào)的控制，復(fù)位信號(hào)生成電路產(chǎn)生一組復(fù)位脈沖信號(hào)，將前一周期的峰值和谷值電壓復(fù)位，并提取新的峰值和谷值； 步驟5.模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的峰值、谷值和均值電壓數(shù)字值；微控制器根據(jù)這些數(shù)字值，判斷突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前的輸出功率，并進(jìn)行調(diào)節(jié)； 步驟6.微控制器通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路，分別生成激光驅(qū)動(dòng)器調(diào)制電路和偏置電路的控制電壓，并通過上述兩種控制電壓，調(diào)節(jié)激光驅(qū)動(dòng)器輸出的偏置電流強(qiáng)度和調(diào)制電路強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的方法，其特征在于，步驟5中，模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的峰值、谷值和均值電壓數(shù)字值；微控制器根據(jù)這些數(shù)字值，判斷突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器當(dāng)前的輸出功率，并進(jìn)行調(diào)節(jié)；判斷與調(diào)節(jié)的具體方法包含如下步驟 步驟5. I當(dāng)系統(tǒng)通電初始化時(shí)，首先用預(yù)先設(shè)定好的一組初始值設(shè)定調(diào)制電流與偏置電流； 步驟5. 2光發(fā)射機(jī)經(jīng)歷突發(fā)使能周期之后，峰值提取、谷值提取和均值提取電路獲取了相應(yīng)的光輸出功率峰值、谷值和均值電壓信號(hào)，并保持為恒定的直流電壓信號(hào)輸出； 步驟5. 3峰值、谷值和均值電壓信號(hào)由模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字值； 步驟5. 4微控制器首先用峰值的數(shù)字值減去谷值的數(shù)字值，將所得的差值與預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較； 步驟5. 5若上述峰值與谷值所對應(yīng)的數(shù)字值相減的差值比參考值大，則降低數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而減小調(diào)制電流；若上述差值比參考值小，則提高數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而增加調(diào)制電流；若差值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整； 步驟5. 6再將光功率均值的數(shù)字值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較；若光功率均值的數(shù)字值比參考值小，則提高數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而增加靜態(tài)偏置電流；若大于參考值，則降低數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的偏置電路控制電壓，從而減小靜態(tài)偏置電流；然后再將光功率均值和預(yù)先設(shè)定好的參考值相比較一次，若仍然大于參考值，則降低控制數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路輸出的調(diào)制電路控制電壓，從而減小調(diào)制電流；若光功率均值的數(shù)字值在指定范圍內(nèi)，則不作調(diào)整； 步驟5. 7經(jīng)過上述流程的調(diào)節(jié)之后，微控制器延時(shí)等待下一個(gè)檢測周期； 步驟5. 8當(dāng)下一個(gè)檢測周期到來時(shí)，重復(fù)上述2-7步驟。
全文摘要
本發(fā)明提出一種自動(dòng)控制突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器輸出功率的方法，以及實(shí)現(xiàn)該方法的具體實(shí)施方式
。在突發(fā)模式激光驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中加入峰值提取、谷值提取和均值提取三種電路；突發(fā)形式的光功率監(jiān)測電流信號(hào)由跨導(dǎo)放大器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，分別提取出該電壓信號(hào)的峰值、谷值和均值，加以保持并定期復(fù)位更新；利用低成本的模-數(shù)轉(zhuǎn)換電路將峰值、谷值和均值電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字值；微控制器將峰值的數(shù)字值減去谷值的數(shù)字值，所得差值與預(yù)設(shè)參考值相比較；將光功率均值的數(shù)字值和預(yù)設(shè)參考值相比較；根據(jù)比較結(jié)果，通過數(shù)-模轉(zhuǎn)換電路分別調(diào)整激光驅(qū)動(dòng)器調(diào)制電路和偏置電路的控制電壓，實(shí)現(xiàn)功率的自動(dòng)控制，并且達(dá)到最優(yōu)化的消光比。
文檔編號(hào)H04B10/155GK102624458SQ201210063199
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者葉寧, 張望偉, 朱恩, 林葉, 顧皋蔚 申請人:東南大學(xué)