CN105633776B - 激光器的驱动装置、驱动方法以及高速光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光器的驱动装置，该驱动装置包括可调DC‑DC电源、光功率控制回路和电源电压调节器，其中：所述可调DC‑DC电源，其配置为与所述光功率控制回路和所述电源电压调节器相连接，用于为所述激光器提供工作电流，并且该可调DC‑DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；所述光功率控制回路，其配置为通过调节所述激光器工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述激光器正常工作；所述电源电压调节器，用于生成所述电源设定电压，使得所述电源电压状态指示电压大于或等于第一预定阈值，或者小于或等于第二预定阈值。此外，本发明还提供了一种激光器的驱动方法以及高速光模块。

Description

激光器的驱动装置、驱动方法以及高速光模块

技术领域

本发明涉及光信息传输设备领域，尤其涉及一种激光器的驱动装置、驱动方法以及高速光模块。

背景技术

在高速光通讯领域，例如100Gbps(4x25Gbps)10km传输的光模块，通常使用4路电吸收调制激光器(Electro-Absorptive Modulated Laser)来实现，因此其包括多路激光器直流偏置驱动电路，分别控制各路激光器的输出光功率。低功耗、小型化是驱动电路需要解决的问题。

请参考图1，图1是现有技术中激光器的驱动电路的常见实现方案的电路示意图，其特点在于：

第一、包括一个或多个自动光功率控制回路，在每个回路中，通过光电二极管检测激光器输出光功率产生相应光电流Impdk(k＝1..n)，然后采用I/V转换电路产生与激光器输出功率成比例的反馈电压信号Vfbk(k＝1..n)，并将其与光功率设定电压Vpsetk(k＝1..n)比较得到偏差信号，经过积分控制运算后得到控制电压Vctrlk(k＝1..n)，进一步地，采用V/I转换型激光器电流驱动电路(#1、#2、...#n)，将控制电压Vctrlk转换为对应的激光器驱动电流Ibiask(k＝1..n)；

第二、采用一个直流固定电源，为一个或多个V/I转换型激光器驱动电路提供工作电压。

请参考图2，图2是现有技术中的典型V/I转换型激光器驱动电路的电路示意图，其特点在于：输出级采用双极型三极管或场效应管驱动激光器负载；输出回路中包括电流检测电路，按比例产生电压负反馈信号，用于跟控制电压信号Vctrl进行比较；采用运算放大器电路实现V/I转换。

现有技术的缺陷在于：由于激光器工作电压的批次差异较大，并且随输出功率设定而变化，因此固定电源需要配置较高的输出电压V+，才能满足所有激光器工作要求。较高的输出电压导致较高的功率消耗，并且很大部分浪费在了驱动电路上，驱动电路功耗不能达到最优。其原理是：V+＝Vdrop+Vld，其中Vdrop是输出驱动三极管和电流检查放大电路产生的电压降。为保证驱动电路正常工作并获得较好的V/I转换线性度，Vdrop一般需要0.5V或以上(即Vdrop(min)＝0.5V)。Vld是激光器的电压降。Vld＝Vld0+Ild*Rld。Vld0为激光器的导通阈值压降(一般为1V左右)，Rld为激光器直流内阻(一般在8～15ohm)，Ild为激光器电流(一般在0～100mA)。Rld随激光器工作温度增加而上升，Ild随激光器输出功率设定而变化。

从电路设计角度看，为了保证全温范围内所有激光器都能工作，直流固定电源的输出电压设置不能低于V+(min)＝Vdrop(min)+Vld(max)。由于已知上述参数的取值范围，例如V+(min)＝0.5V+(1.0V+100mA*15ohm)＝3.0V。在这样的电路设置条件下，对于低内阻高效率的激光器，如Rld＝8ohm,Ild＝50mA,有Vld＝1.4V，Vdrop＝V+-Vld＝1.6V,激光器功耗Pld＝Vld*Ild＝1.4V*50mA＝70mW,浪费功耗Plost＝Vdrop*Ild＝1.6*50m＝80mW。尤其例如100GLR4的高速光模块一般具有4路或以上激光器，这样总浪费功耗达80mW*4＝320mW，这对于期望将高速光模块的目标功耗控制在3.5W来说是难以忽视的。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供了一种激光器的驱动装置，该驱动装置包括可调DC-DC电源、光功率控制回路和电源电压调节器，其中：

所述可调DC-DC电源，其配置为与所述光功率控制回路和所述电源电压调节器相连接，用于为所述激光器提供工作电流，并且该可调DC-DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；

所述光功率控制回路，其配置为通过调节所述激光器工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述激光器正常工作；

所述电源电压调节器，用于生成所述电源设定电压，使得所述电源电压状态指示电压大于或等于第一预定阈值，或者小于或等于第二预定阈值。

根据本发明的一个方面，该驱动装置中所述光功率控制回路包括激光器驱动三极管和激光器电压调节电路，其中：所述激光器驱动三极管，其配置为串联在所述可调DC-DC电源和所述激光器之间，用于通过调节该激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压来调节三极管压降，以改变所述激光器的输出光功率；所述激光器电压调节电路，其配置为与所述激光器、所述激光器驱动三极管和所述电源电压调节器相连接，用于检测所述输出光功率并据此产生所述激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压；所述电源电压状态指示电压由所述激光器驱动三极管或所述激光器电压调节电路生成。

根据本发明的另一个方面，该驱动装置中所述第一预定阈值或所述第二预定阈值根据阈值设定信号决定；所述阈值设定信号的取值满足所述输出电压是保证所述激光器正常工作所需的最低电压值。

相应地，本发明还提供了一种激光器的驱动方法，该方法包括：

设置与第一控制器和第二控制器相连接的可调DC-DC电源；

配置所述可调DC-DC电源为所述激光器提供工作电流，该可调DC-DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；

配置所述第一控制器通过调节所述激光器的工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述第一控制器正常工作；

配置所述第二控制器通过调节所述输出电压使所述电源电压状态指示电压大于或等于第一预定阈值，或者小于或等于第二预定阈值。

根据本发明的一个方面，该方法中所述第二控制器包括积分器和电压选择器；所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压大于或等于所述第一预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；所述积分器配置成对所述第一预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最大者用于设置所述电源设定电压；所述输出电压配置成随电源设定电压同向变化；所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压大于或等于所述第一预定阈值。

根据本发明的另一个方面，该方法中所述第二控制器包括积分器和电压选择器；所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压小于或等于所述第二预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；所述积分器配置成对所述第二预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最小值用于设置所述电源设定电压；所述输出电压配置成随电源设定信号反向变化；所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压小于或等于所述第二预定阈值。

根据本发明的另一个方面，该方法中所述第一预定阈值或所述第二预定阈值根据阈值设定信号决定；所述阈值设定信号的取值满足所述输出电压是保证所述第一控制回路正常工作所需的最低电压值。

根据本发明的另一个方面，该方法还包括设置所述第二控制器的对于所述可调DC-DC电源输出电压的调节速度低于所述第一控制器相对于所述可调DC-DC电源输出电压变化的响应速度的十分之一。

此外，本发明还提供了一种高速光模块，该高速光模块包括由多个激光器构成的激光器阵列，其中：所述多个激光器中的一个或多个使用本发明提供的激光器的驱动装置来驱动。

本发明所提供激光器的驱动装置、驱动方法以及高速光模块采用可调DC-DC电源及其相应的控制电路来驱动激光器，适用于各种参数的激光器及其所有的工作状态，通过调节所述可调DC-DC电源的输出电压来使激光器的驱动电路所消耗的功率达到理想值，此外，本发明所提供激光器的驱动装置和驱动方法适用于多个通道的高速光模块，因此实施本发明可以使光模块的功耗达到最优，尤其是使激光器的驱动电路功耗达到最优。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是现有技术中激光器的驱动电路的常见实现方案的电路示意图；

图2是现有技术中的典型V/I转换型激光器驱动电路的电路示意图

图3是根据本发明的激光器的驱动装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图4是用于实施本发明的激光器的驱动方法的结构示意图；

图5a是激光器电压调节电路的一个实施例的结构示意图；

图5b是用于说明Vout与Vgood对应曲线的示意图

图6a是激光器电压调节电路的另一个实施例的结构示意图；

图6b是用于说明另一种Vout与Vgood对应曲线的示意图

图7是电源电压调节器的一个实施例的结构示意图；

图8是电源电压调节器的另一个实施例的结构示意图；

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

为了更好地理解和阐释本发明，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述。

本发明公开了一种激光器的驱动装置，请参考图3，图3是根据本发明的激光器的驱动装置的一种具体实施方式的结构示意图,，该驱动装置包括可调DC-DC电源10、光功率控制回路和电源电压调节器50，其中：

所述可调DC-DC电源10，其配置为与所述光功率控制回路和所述电源电压调节器50相连接，用于为所述激光器(例如LDk 20，k＝1、2…...n，Laser Diode)提供工作电流，并且该可调DC-DC电源10的输出电压Vout跟随电源设定电压Voutset的变化而变化；

所述光功率控制回路，其配置为通过调节所述激光器工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压Vgood，用于指示所述输出电压Vout是否使得所述激光器正常工作；

所述电源电压调节器50，用于生成所述电源设定电压Voutset，使得所述电源电压状态指示电压Vgood都大于或等于第一预定阈值，或者都小于或等于第二预定阈值。

需要说明的是，在由多个激光器构成的激光器阵列中，该多个激光器中的一个或多个可以使用本发明提供的激光器的驱动装置来驱动，本领域技术人员可以理解，图3不仅示出了本发明提供的激光器的驱动装置的结构，也同时示出了上述激光器阵列中与激光器驱动电路相关的局部结构。

继续参考图3，具体地，所述光功率控制回路包括激光器驱动三极管(例如三极管30)和激光器电压调节电路40，此外，构成该光功率控制回路的器件还包括被控对象(例如LD120)以及光电流检测装置(例如监测光电二极管(Monitor Photodiode，MPD))，其中：

所述激光器驱动三极管，其配置为串联在所述可调DC-DC电源10和所述激光器LD之间，用于通过调节该激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压来调节三极管压降，以改变所述激光器LD的输出光功率；

所述激光器电压调节电路40，其配置为与所述激光器LD、所述激光器驱动三极管30和所述电源电压调节器50相连接，用于检测所述输出光功率并据此产生所述激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压；

所述电源电压状态指示电压Vgood由所述激光器驱动三极管或所述激光器电压调节电路40生成。

典型地，所述第一预定阈值或所述第二预定阈值根据阈值设定信号Vset决定；所述阈值设定信号Vset的取值满足所述输出电压Vout是保证所述激光器LD正常工作所需的最低电压值。

本发明还提供了一种激光器的驱动方法，请结合图4进行参考，图4是用于实施本发明的激光器的驱动方法的光模块的结构示意图，所述激光器的驱动方法包括：

设置与第一控制器和第二控制器相连接的可调DC-DC电源；

配置所述可调DC-DC电源为所述激光器提供工作电流，该可调DC-DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；

配置所述第一控制器通过调节所述激光器的工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述第一控制器正常工作；

配置所述第二控制器通过调节所述输出电压使所述电源电压状态指示电压大于或等于第一预定阈值，或者小于或等于第二预定阈值。

同样，本发明提供的激光器的驱动方法可以用图3示出的激光器驱动装置来实施，所述第一控制器可以用图3中的激光器电压调节电路30来实现，所述第二控制器可以用图3中的电源电压调节器50来实现。图4示出的结构可以视为是图3的经过简化后的逻辑结构图。

典型地，所述驱动方法中，所述第二控制器包括积分器和电压选择器；所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压大于或等于所述第一预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；所述积分器配置成对所述第一预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最大值用于设置所述电源设定电压；所述输出电压配置成随电源设定电压同向变化；所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压不小于所述预定阈值。

在另一实施例中，所述第二控制器包括积分器和电压选择器；所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压小于或等于所述第二预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；所述积分器配置成对所述第二预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最小值用于设置所述电源设定电压；所述输出电压配置成随电源设定信号反向变化；所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压不大于所述预定阈值。

典型地，所述第一预定阈值或所述第二预定阈值根据阈值设定信号决定；所述预定阈值的取值满足所述输出电压是保证所述第一控制回路正常工作所需的最低电压值。

继续参考图3，进一步说明本发明提供的激光器的驱动装置以及激光器的驱动方法。其中，LD背向光功率耦合到光电二极管MPD产生光电流，该光电流的大小与LD前向发射光功率成正比，因此控制MPD光电流就能控制LD发射光功率。激光器电压调节电路40实现对LD光功率的负反馈控制，将检测到的MPD光电流与光功率设定电流Iset相减得到误差电流，并将该误差电流转化为电压信号进行放大，即得到三极管的驱动电压。如果该三极管是PNP型双极型晶体管，该驱动电压连接至其基极；如果该三极管是P沟道MOSFET，该驱动电压连接至其栅极。当LD光功率减小时，MPD光电流减小，误差信号减小，驱动电压减小，激光器电流(也即流经三极管的电流)增大，使得光功率增大；反之亦然。稳定状态下，这个负反馈激光器电压调节回路可以将激光器发射功率稳定控制在光功率设定电流Iset对应的值，通过调节Iset即可调节激光器发射功率。

激光器直流模型可以看作是一个理想二极管和一个内部电阻相串联，激光器驱动电压必须大于所述理想二极管的阈值电压，激光器才有导通电流；激光器导通后，其电压降基本与激光器电流成线性增加。假设光功率设定电流Iset对应的激光器预期发射光功率为Pld0,对应的激光器电流和激光器电压降分别为Ild0和Vld0。当所述可调DC-DC电源10的输出电压Vout>Vld0时，激光器电压调节电路40会产生适当的三极管驱动电压Vctrl，使得三极管的输出压降等于Vout-Vld0，以至于激光器电压降为Vout-(Vout-Vld0)＝Vld0。但如果Vout<Vld0，激光器电压调节电路40将产生最低三极管驱动电压(Vctrl_min)使得三极管达到饱和状态，此时激光器实际电压降为Vout与三极管饱和电压降Vsat之差，即Vout-Vsat，小于预期值Vld0，激光器输出光功率无法维持在Pld0。显然三极管的驱动电压Vctrl以及输出电压Vld(到激光器)是随电源的输出电压Vout变化的，通过检测其中任意一端的当前电压值可以判断当前电源电压Vout是否太小而不满足激光器正常工作，以及是否太大而造成不必要的功耗浪费。

进一步地，请参考图5a，图5a是激光器电压调节电路的一个实施例的结构示意图。结合图5b进行参考，图5b是用于说明Vout与Vgoodk对应曲线的示意图。本实施例中，激光器LDk和光电二极管MPDk共阴极接地。MPDk光电流Impdk经镜像电流源产生反馈电流Ifbk，Ifbk与Impdk相等。设定电流Isetk与反馈电流Ifbk之差(即误差电流)在电阻R上产生电压降(即误差电压)，该误差电压经放大器A放大后用于驱动MOSFET三极管Qk。当光功率减小时，Ifbk减小，误差电压减小，Qk栅极电压增大，Qk输出压降减小，激光器电压增加，使光电流和光功率增加；反之亦然。因此当电源电压Vout足够大时，这个负反馈控制回路可以将光功率控制在与设定值Isetk相对于的值上。Vgoodk取自驱动三极管Qk栅极，Vgoodk随电源电压增加而增加。如图5所示，当电源电压足够大使得所有通道激光器都能正常工作时，Vgoodk保持在低于电源电压Vout的某一范围内(取决于三极管的选型)随电源电压Vout同方向增减；但是如果电源电压Vout太低，使得不足以维持某个激光器工作所需的电压时，对应的驱动电路将饱和，使得Vgoodk快速下降。因此，电源电压调节器的目标是将电源电压维持在使得所有电源电压状态指示信号都大于或等于预设值Vset的最低电压值，也即所述第一预定阈值等于电源电压状态指示电压的下限值，其取值可以与Vset的取值相同。

请参考图6a，图6a是激光器电压调节电路的另一个实施例的结构示意图。结合图6b进行参考，图6b是用于说明另一种Vout与Vgoodk对应曲线的示意图。本实施例中，光电二极管MPDk阳极接地，MPDk光电流Impdk直接作为反馈电流与设定电流进行比较。设定电流Isetk与反馈电流Impdk之差(即误差电流)在电阻R上产生电压降(即误差电压)，该误差电压经放大器A放大后用于驱动MOSFET三极管Qk。当光功率减小时，Impdk减小，误差电压减小，Qk栅极电压增大，Qk输出压降减小，激光器电压增加，使光电流和光功率增加；反之亦然。因此当电源电压Vout足够大时，这个负反馈控制回路可以将光功率控制在与设定值Isetk相对于的值上。Vgoodk取自三极管的输出极。如图6b所示，当电源电压Vout太小，使得激光器电流太小，输出光功率低于光功率设定值时，三极管处于饱和状态，Vgoodk约为Vout-Vsat，其中Vsat为三极管饱和压降，此时Vgoodk随Vout同方向增减；当Vout足够大使得光功率控制回路正常工作时，激光器电流达到稳定，Vgoodk也稳定在与该光功率设定值对应的电压值。电源状态是依据Vgoodk与Vout之间的电压降(即Qk的输出压降)Vgoodk’＝Vout-Vgoodk来指示的。Vgoodk’太大说明电源电压高于所该激光器工作所需要的值，可以降低电源电压Vout以减小功耗。Vgoodk’太低说明驱动电路饱和，电源电压Vout不足使激光器正常工作，需要增大。电源电压调节器所实现的目标是维持电源电压在满足所有Vgoodk'都大于某一预设电压降Vset的最低值，也即是维持电源电压在满足所有Vgoodk都小于或等于Vout-Vset的最低值，所述第二预定阈值等于电源电压状态指示电压的上限值，其取值可以与Vout-Vset的取值相同。

进一步地，请参考图7，图7是电源电压调节器的一个实施例的结构示意图，该实施例通常与图5a示出的激光器电压调节电路的实施例配合使用。需要先说明的是，本实施例中可调DC-DC电源可以利用常见的带反馈输入端Vfb的DC-DC转换电路，并配以简单的电阻分压网络，以及反向缓冲器(如增益为-1的运算放大器)来实现。因为可调DC-DC电源并非本发明的专有技术，且其工作原理对本专业技术人员而言是显而易见的，其实现原理在此省略。图7示出的实施例中，Vset是所述阈值设定信号，此处所述第一预定阈值＝所述阈值设定信号。Vset作为电源电压调节器的输入信号，用来设定各个电源状态指示信号Vgoodk(k＝1～n)的最小工作电压值。电源电压调节器的功能是改变可调DC-DC电源的输出电压，将Vgoodk中的最小者稳定在Vset，而其它Vgoodk均保持高于Vset。该实施例中的电源电压调节器由积分器、电压选择器和反向缓冲器组成。其中电压选择器由具有相同V/I特性的二极管阵列构成，二极管的阳极与各积分器的输出相连接，阴极并联作为电压选择器的输出。由于二极管的反向截至特性，电压选择器的输出电压将跟随Voutsetk(k＝1～n)中的最大者(计为Voutset,max)增大或减小，而其它较小的Voutsetk(max≠k)对电压选择器的输出影响较小或可以忽略。积分器的负端接收Vgoodk信号，正端接收Vset，并对Vset与Vgoodk的差值进行积分。如果某一Vgoodk比Vset小，相应的积分器输出电压Voutsetk将不断增大，直至其大于其它积分器输出电压成为最大者Voutset,max，使得电压选择器的输出电压随之增加，经反向缓冲器后使得Voutset减小，进而使得可调DC-DC电源的输出Vout增加(以保证Vfb电压稳定在0.6V)。而Vout的增大促使Vgoodk增大，直至其大于或等于Vset。

以上分析说明稳定状态下Vgoodk不可能比Vset小。现在分析所有Vgoodk均大于Vset的情况。此时各积分器的输出电压都逐渐减小，电源选择器的输出也跟随Voutset,max减小，导致可调DC-DC电源输出电压减小，进而各Vgoodk也逐渐减小。这个过程一直进行到Vgoodk的最小者(记为Vgood,min)减小到Vset，这时Vgood,min对应的积分器(记为Voutset,min)输出停止减小，而其它的积分器输出还在继续减小。一般情况下，电压选择器的输出电压不会正好是完全取决于Voutset,min，因此将继续减小，致使Vout继续下降，Vgood,min进一步减小到Vset之下。不过这样会使得Voutset,min不减反升，使其逐渐成为Voutset,max，来阻止电源电压的下降。电源电压下降过程结束后，由于Vgood,min比Vset小，电源电压调节器会逐渐提高Vout使得Vgood,min重新达到Vset。因此，Vgoodk中的最小者Vgood,min将稳定在Vset值。其它Vgoodk信号均稳定在比Vset大的值上，其对应的积分器输出电压不断减小至饱和值，大大低于Voutset,min，电压选择器的输出将由Voutset,min完全决定，其它积分器输出的影响可以忽略不计。因此，电源电压Vout将达到稳定状态，其大小由Vset决定。

请参考图8，图8是电源电压调节器的另一个实施例的结构示意图，该实施例通常与图6a示出的激光器电压调节电路的实施例配合使用，图8示出的实施例与图7示出的实施例的不同之处在于：首先在可调DC-DC电源中移除了反向缓冲器，这样使得Vout与Voutset反向变化。其次，本实施例中，所述第二预定阈值＝Vout-Vset，即所述第二预定阈值是Vout和Vset的差值。由于二极管阵列电压选择器的极性与图7示出的实施例相反，因此Voutset根据Voutsetk(k＝1～n)中的最小值来决定。相应地，对Vgoodk进行控制使Vgoodk中的最大值等于Vout-Vset。该动态控制过程与上述对图7的分析类似，在此不再累述。

优选地，本发明提供的激光器的驱动方法还包括：设置所述第二控制器的对于所述可调DC-DC电源输出电压的调节速度低于所述第一控制回路相对于所述可调DC-DC电源输出电压变化的响应速度的十分之一。所述第一控制回路包括激光器驱动三极管(例如三极管30)、激光器电压调节电路4、被控对象激光器(例如LD120)以及光电流检测装置(例如MPD)。该第一控制回路正常工作时，激光器输出光功率稳定在光功率设定值。当可调DC-DC电源输出电压发生变化时，第一控制回路中的第一控制器输出会跟随电源电压的变化，使得激光器输出光功率保持稳定。但是，如果电源电压变化太快，超过第一控制器电源电压变化的响应速度，那么激光器输出功率会出现较大的瞬态变化，超出正常工作条件下的允许光功率变化范围。优选地在本实施例中，通过设置第二控制器对电源电压的调节速度低于第一控制器对电源电压变化的响应速度十分之一，可以使所述第二控制器的电源电压调节过程对所述第一控制回路的干扰忽略不计。

需要说明的，尽管在对图7和图8的描述中对电源电压调节器调节目标的描述是使得电源电压状态指示信号中的最大者或最小者等于预定值，以使电源功耗达到最优，在一些实施例中，也可以适当简化电源电压调节器功能，对可调DC-DC电源输出电压进行粗调(如采用数模转换器设定Voutset，按照一定步长对Vout进行增加或减小)，同时将电源电压状态指示信号Vgoodk与第一预定阈值或第二预定阈值进行比较，直到所有Vgoodk都大于所述第一阈值或者都小于所述第二预定阈值，而不要求与所述第一预定阈值或第二预定阈值相等。按照这种方法可以将Vout调节至满足所有激光器正常工作而功耗达到次优的状态。这些技术和方法不脱离本发明的宗旨，应该归属于本发明所保护的范围。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化均涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他部件、单元或步骤，单数不排除复数。权利要求中陈述的多个部件、单元或装置也可以由一个部件、单元或装置通过软件或者硬件来实现。

本发明所提供激光器的驱动装置、驱动方法以及高速光模块采用可调DC-DC电源及其相应的控制电路来驱动激光器，适用于各种参数的激光器及其所有的工作状态，通过调节所述可调DC-DC电源的输出电压来使激光器的驱动电路所消耗的功率达到理想值，此外，本发明所提供激光器的驱动装置和驱动方法适用于多个通道的高速光模块，因此实施本发明可以使光模块的功耗达到最优，尤其是使激光器的驱动电路功耗达到最优。

以上所披露的仅为本发明的一些较佳实施例，不能以此来限定本发明之权利范围，依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种激光器的驱动装置，该驱动装置包括可调DC-DC电源、光功率控制回路和电源电压调节器，其中：

所述可调DC-DC电源，其配置为与所述光功率控制回路和所述电源电压调节器相连接，用于为所述激光器提供工作电流，并且该可调DC-DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；

所述光功率控制回路，其配置为通过调节所述激光器工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述激光器正常工作；

所述电源电压调节器，用于生成所述电源设定电压，使得所述电源电压状态指示电压的最大值或最小值为预定阈值。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，所述光功率控制回路包括激光器驱动三极管和激光器电压调节电路，其中：

所述激光器驱动三极管，其配置为串联在所述可调DC-DC电源和所述激光器之间，用于通过调节该激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压来调节三极管压降，以改变所述激光器的输出光功率；

所述激光器电压调节电路，其配置为与所述激光器、所述激光器驱动三极管和所述电源电压调节器相连接，用于检测所述输出光功率并据此产生所述激光器驱动三极管的基极电压或栅极电压；

所述电源电压状态指示电压由所述激光器驱动三极管或所述激光器电压调节电路生成。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其中：

所述预定阈值根据阈值设定信号决定；

所述阈值设定信号的取值满足所述输出电压是保证所述激光器正常工作所需的最低电压值。

4.一种激光器的驱动方法，该方法包括：

设置与第一控制器和第二控制器相连接的可调DC-DC电源；

配置所述可调DC-DC电源为所述激光器提供工作电流，该可调DC-DC电源的输出电压跟随电源设定电压的变化而变化；

配置所述第一控制器通过调节所述激光器的工作电压将所述激光器的输出光功率调节至光功率设定值，并产生电源电压状态指示电压，用于指示所述输出电压是否使得所述第一控制器正常工作；

配置所述第二控制器通过调节所述输出电压使所述电源电压状态指示电压中的最大值或最小值为预定阈值。

5.根据权利要求4所述的驱动方法，其中:

所述第二控制器包括积分器和电压选择器；

所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压高于或等于所述预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；

所述积分器配置成对所述预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；

所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最大值用于设置所述电源设定电压；

所述输出电压配置成随电源设定电压同向变化；

所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压中的最小值达到所述预定阈值。

6.根据权利要求4所述的驱动方法，其中：

所述第二控制器包括积分器和电压选择器；

所述电源电压状态指示电压配置成随所述输出电压同向变化，并且当所述电源电压状态指示电压低于或等于所述预定阈值时，所述第一控制回路正常工作；

所述积分器配置成对所述预定阈值与所述电源电压状态指示电压的差值进行积分；

所述电压选择器配置成选择所述积分器的输出电压中的最大值用于设置所述电源设定电压；

所述输出电压配置成随电源设定信号反向变化；

所述积分器还配置成持续调节所述输出电压直至所述电源电压状态指示电压中的最大值达到所述预定阈值。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的驱动方法，其中：

所述预定阈值由阈值设定信号决定；

所述预定阈值的取值满足所述输出电压是保证所述第一控制回路正常工作所需的最低电压值。

8.根据权利要求4-6中任一项所述的驱动方法，该方法还包括：

设置所述第二控制器的相对于电源电压变化的响应速度低于所述第一控制回路相对于电源电压变化的响应速度的十分之一。

9.一种高速光模块，该高速光模块包括由多个激光器构成的激光器阵列，其中：

所述多个激光器中的一个或多个使用如权利要求1至3任一项所述的激光器的驱动装置来驱动。