CN101395771B - 以对温度变化、老化和其它效用免疫的方式驱动激光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供各种系统和方法以实现激光功率控制。在一个实施方式中，提供一种系统，该系统包括保存数字值的计数器。采用数模转换器以将数字值转换成模拟电流(IBias/IMod)。根据模拟电流(IBias/IMod)由激光驱动器(100a/100b)产生数据阈值电流。所述数据阈值电流用于表示用来驱动激光二极管(103)的数据信号中的数据值。此外，采用电路以根据目标阈值电流与由激光二极管(103)的激光输出(109)所产生的反馈电流(FB)之间的比较而调节所述数字值。

Description

以对温度变化、老化和其它效用免疫的方式驱动激光二极管
背景技术
在数字光学数据通信应用中有利地采用激光二极管，因为它们具有相对高的带宽从而导致高数据速率。为了控制激光二极管，将调制基准电流和偏置电流施加到激光驱动器。激光驱动器根据调制基准电流和偏置电流产生驱动激光二极管的数据信号。通常，偏置电流是在激光二极管中必需保持恒定的“0”功率水平的电流。调制基准电流是在激光二极管中必须保持恒定的“1”功率水平的电流。为了传输数据，采用激光偏置电流和调制基准电流，以利用恒定的“0”功率水平和恒定的消光比(extinction ratio)使激光传输数据，该消光比是“1”功率水平与“0”功率水平之间的比率。不幸的是，激光二极管的传输功率水平可能随时间流逝以不合需要的方式随变化的温度、激光二极管的老化(age)、和由于其它因素而改变。结果，使用激光二极管进行数据通信会随时间的流逝而受到限制。此外，逻辑“1”相对逻辑“0”的功率比随时间流逝而退化，从而减小接收容限并可能增加误码率。
附图说明
本发明通过参考以下附图而能够得到理解。附图中的元件不一定是按照比例绘制的，相同的附图标记在各附图中标识对应的零件。
图1是提供根据本发明的实施方式激光功率控制电路的一个示例的示意图；
图2A-2F是提供根据本发明的不同实施方式的图1的激光功率控制电路的各种操作情况的示例的时序图；
图3是提供根据本发明的实施方式激光功率控制电路的另一示例的示意图；和
图4A-4F是提供根据本发明的各种实施方式图3的激光功率控制电路的各种操作情况的示例的时序图。
具体实施方式
根据图1，示出根据本发明的实施方式耦联至激光二极管103的激光驱动电路100a的示意图。激光驱动电路100a包括产生激光驱动电流的激光二极管驱动器(LDD)106。激光驱动器电流使施加到激光二极管103的数据信号具体化。激光二极管驱动器106根据数据输入产生激光驱动信号。响应于该信号，激光二极管103产生激光辐射109。将激光辐射109的一部分引导至激光检测器113。激光检测器产生与由激光二极管103产生的激光辐射109成比例的反馈信号。如将描述的，该反馈信号施加到激光驱动电路100a。
如能理解的，由激光器109产生的激光辐射109例如可包括例如在通过光缆传输数据的数据通信应用中采用的预定波长的激光束。此外，如能理解的，可在用于其它应用的其它环境中采用激光二极管103。不管采用激光二极管103的应用如何，激光二极管103的输出辐射109常常必须根据激光二极管103的应用所用于的给定的规格。例如，在采用激光二极管103传送数字数据时，则输出辐射109可在表示逻辑“1”的最大辐射输出与表示逻辑“0”的最小或零辐射输出之间切换。在这些情形下由激光二极管103产生以表示逻辑“0”的功率例如可由通信标准指定。因此，在该情形下重要的是，对激光二极管103的功率输出进行控制以满足标准的要求。
为了产生在表示逻辑“1”的最大激光输出与表示逻辑“0”的最小激光输出(其可以是“0”激光输出)之间切换的激光输出109，施加到激光二极管103的激光驱动信号可在由激光二极管驱动器106产生的对应最大与最小电流之间切换。根据施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD由激光二极管驱动器106产生最大和最小电流。在这方面，例如根据偏置电流IBIAS和调制电流IMOD的总和由激光二极管驱动器106产生最大电流。例如根据偏置电流IBIAS由激光二极管驱动器106产生最小电流。在产生施加到激光二极管103的最大和最小电流时，激光二极管驱动器106可放大偏置电流IBIAS和调制电流IMOD或者可以某一其它方式调节这些电流。
施加到激光二极管103的最小电流通常是确保激光二极管103保持在操作状态中所需的最小电流。在这方面，当施加根据偏置电流IBIAS产生的最小电流时，激光二极管103正好在产生激光辐射109的阈值上操作或者实际上可产生低水平的激光辐射109。在一个实施方式中，施加到激光二极管103的最小电流与偏置电流IBIAS成比例。
此外，施加到激光二极管103的调制电流IMOD是根据相关通信标准或其它规格使激光二极管103产生激光辐射109的电流。如以下将详细描述的，激光二极管驱动器106从根据本发明实施方式的双环功率控制电路123a接受偏置电流IBIAS和调制电流IMOD。
在一个实施方式中，激光二极管103至少由基于偏置电流IBIAS产生的最小电流驱动，以便如上所述地保持在操作状态中。如果最小输入信号丢失，则激光二极管103可转变成非操作状态并且必须重启动。如果出现这种情形，则在激光二极管103处于其能够传输数据的状态之前，激光二极管103在最小电流的应用衰落之后、通常测量为纳秒的某一段时间为非操作的。在将激光二极管103用于高速数据通信目的时，这样的延迟可能是非常浪费的并且产生能够导致相当数据量丢失的非最佳传输。此外，偏置电流IBIAS和调制电流IMOD可能超时，或者激光二极管103的激光输出可相对于激光驱动电流的大小而改变。因此，重要的是，保持用于连续操作的施加到激光二极管103的激光电流的正确阈值。
为了实现该目的，双环功率控制电流123a产生施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD，该激光二极管驱动器106产生施加到激光二极管103的最终电流。为了产生偏置电流IBIAS和调制电流IMOD，双环功率控制电流123a包括两个功率控制环路126a和129a。功率控制环路126a包括产生偏置电流IBIAS的电流发生电路131。功率控制环路129a也包括产生调制电流IMOD的电流发生电路132。如将讨论的，功率控制环路126a和129a确保偏置电流IBIAS和调制电流IMOD的大小保持最佳水平。
在一个实施方式中，电流发生电路131包括耦联至激光二极管驱动器106的数模转换器133。同样地，电流发生电路132包括耦联至激光二极管驱动器106的数模转换器136。此外，电流发生电路131包括P0计数器139，而电流发生电路132包括P1计数器143。标识“P0”和“P1”指的是这些计数器139和143对偏置电流IBIAS和调制电流IMOD的大小进行控制的事实，所述偏置电流IX和调制电流IMOD用于产生表示逻辑“0”或逻辑“1”的激光功率。将计数器139和143的输出施加到相应的数模转换器133和136。
功率控制环路126a和129a还包括D触发器146和149。功率控制环路126a的D触发器146产生施加到P0计数器139的反相输入的信号输出D0。以类似的方式，如所示将由功率控制环路129a的D触发器149产生的输出信号D1施加到P1计数器143的输入。D触发器146和149包括逻辑“1”被施加到其中的输入D。在这方面，如能理解的将电压施加到表示逻辑“1”的D触发器146和149的输入D。
另外，在一个实施方式中，电流发生电路131和132如上所述地实现为包括计数器139/143和数模转换器133/136的数字电路。替代地，在另一实施方式中，如能理解的，电流发生电路131和132可例如实现为模拟电路，在该模拟电路中D触发器146和149的输出可发送到(例如RC滤波器或积分器的)环路滤波器，从那里模拟信号输出通过简单定标电路的电压到电流的转换产生偏置和调制电流IBIAS和IMOD。
功率控制环路126a和129a中的每个功率控制环路分别包括比较器153和156。比较器153产生施加到D触发器146的复位输入R的信号输出R0。类似地，比较器156产生反相并施加到D触发器149的复位输入的信号输出R1。比较器153和156是分别比较两个模拟输入电压并产生信号输出R0或R1的模拟装置。具体地，信号输出R0和R1是根据在到相应比较器153或156的两个模拟输入之间作出的比较产生的数字输出。信号输出R0或R1包括取决于比较的结果表示逻辑“0”或逻辑“1”的电压。
在一个实施方式中，功率环控制电路126a包括产生作为输入施加到比较器153的模拟电流的数模转换器159。由数模转换器159产生的电流与在此标识为“P0目标”的零阈值目标成比例。该值建立与施加到激光二极管驱动器106以产生施加到激光二极管103的对应最小电流的期望偏置电流IBIAS成比例的数字阈值。
类似地，在一个实施方式中，功率控制环路129a也包括产生作为输入施加到比较器156的模拟电流的数模转换器163。在这方面，数模转换器163接受包括数字阈值的数字输入，该数字阈值与产生激光辐射109时施加到激光二极管103的最大电流成比例。施加到数模转换器163的数字阈值在此标识为“P1目标”，该“P1目标”是与产生逻辑“1”所需的激光功率对应的监控光电检测器电流。类似地，术语“P0”目标是与产生逻辑“0”的激光功率对应的监控光电检测器电流。替代地，当在电流领域中实现时，可采用除数模转换器159和163以外的其它元件以建立P0和P1目标。在这方面，P0和P1目标取决于所使用的比较器可以是电流或电压，并且在P0和P1目标以数字位的形式表示的情况下可使用模数转换器。
比较器153和156中的每个比较器还从激光光电二极管113接受反馈输入。尤其地，将由激光光电二极管113产生的信号施加到缓冲器/放大器166。将缓冲器/放大器166的输出施加到比较器153和156的相应输入。当施加到比较器153的反馈信号大于根据P0目标和P1目标输入由数模转换器156和159产生的相应模拟信号时，比较器153和156的R0和R1的输出等于逻辑“1”。替代地，在电流领域中基于由比较器153进行的比较的输出可在实现上不同等等。
另外，将时钟信号Ck施加到D触发器146和149中的每个D触发器的时钟输入。在这方面，D触发器是时钟元件，但可能的是可使用执行与D触发器相同功能的其它元件。还将时钟信号Ck施加到计数器139和143的反相时钟输入。根据一个实施方式，时钟信号包括至少为数据信号的最低频率的一半的最高频率。在这方面，时钟信号50％的工作循环的时间周期大于允许由激光二极管传输的最大数量相等值的多个连续数字的持续时间。换句话说，时钟信号的向上和向下转变(transition)之间的最小时间周期大于传输最大数量的多个连续数字所耗费的时间。最大数量的多个连续数字例如可由对激光二极管103用于的数据通信的必要条件进行规定的可适用标准指定。如将描述的，该时间周期确保由D触发器输出的值D0和D1不受由于数据信号跨骑P0或P1目标而可能出现的切换影响。时钟信号Ck可以是符合以上必要条件并且可利用局部振荡器产生的任何信号、或者是如果可用的其它基准时钟。在这方面，时钟信号Ck可以是某一其它时钟信号的分频(divided down)版本或数据信号的分频版本等等。
接下来，描述激光驱动电路100a的一般操作。尤其地，在产生偏置电流IBIAS和调制电流IMOD时描述功率控制环路126a和129a的操作。开始，计数器139和143中的每个计数器保存数字值。这是作为输出施加到数模转换器133和136的数字值，其又根据数据输入产生施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD。由计数器139和143保存的数字值可取决于从相应的D触发器146和149接收的输入而增加或减少。替代地，在模拟装置中，在例如不通过利用保持电容器保持数字值情况下，可保持和调节偏置电流IBIAS和调制电流IMOD，该保持电容器保持能够利用模拟滤波器调节的电压。在数字计数器的情况下，如果在出现时钟Ck的相应转变时在计数器139或143中给定的一个计数器的输入处见到逻辑“0”，则存储在其中的数字值减少。类似地，如果在出现时钟Ck的相应转变时在计数器139或143中给定的一个计数器的输入处见到逻辑“1”，则存储在其中的数字值增加。
因此，施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD根据保存在计数器139和143中相应的数字值的变化而改变。取决于计数器139和143的对应地取决于施加到模数转换器133和136的二进制数字数量的分辨率，计数器139和143中数字值的单增量或减量可导致偏置电流IBIAS或调制电流IMOD中对应的较大或较小的变化。
激光二极管驱动器106产生使作为输入接收的数据具体化的激光驱动信号。激光驱动信号是根据偏置电流IBIAS和调制电流IMOD产生的数字信号。功率控制环路126a和129a中的每个功率控制环路根据相应的目标阈值电流与反馈电流之间的比较使计数器139和143中的数字值被调节，其中基于P0目标或P1目标的数字值产生该相应的目标阈值电流，由激光二极管103的激光光电二极管113产生该反馈电流。基于D触发器146和149的输出P0和P1调节保存在计数器139和143中的数字值。在这方面，时钟信号Ck触发计数器139和143中数字值的调节。由于时钟信号Ck的最高频率小于或等于数据信号最低频率的一半，施加到计数器139和143的D0和D1的值是可靠的并导致包含在其中的数字值的期望的改变，以确保激光二极管驱动器106的输出在期望的最低与最高水平之间转变。
最后，例如在功率控制环路126a中，当来自激光光电二极管113的反馈信号大于由于施加到的P0目标值由数模转换器159产生的模拟信号时，则比较器153的输出R0包括逻辑“1”。结果，D触发器146被复位并且输出D0等于逻辑“0”。假定D触发器146的输出在其作为输入施加到P0计数器139时反相，则将逻辑“1”施加到P0计数器139并且存储在其中的数字值在时钟信号Ck向下转变时增加。当比较器153的输出R0基于进行的比较为逻辑“0”时，出现相反的情况。
功率控制环路129a以与信号输出R1在其施加到D触发器149时反相的例外相类似的方式操作，D触发器的输出D1在其作为输入施加到P1计数器143时不反相，并且存储在P1计数器143中的数字值在时钟信号Ck向上转变时增加或减少。
另外，尽管在电压领域中描述激光驱动电路100a，但要理解的是在电流领域中可实现相同的电路。在这方面，如能理解的，反馈可包括例如施加到电流反射镜的电流，以产生施加到比较器153和156中的每个比较器的两个反馈电流。
接下来参考图2A，示出对根据本发明实施方式的双环功率控制电路123a的操作图解的时序图173。如所示，在一个实施方式中，由缓冲器/放大器166(图1)产生的反馈信号(FB)具有由光电二极管113(图1)产生的反馈电流的相反极性，因此反馈信号FB是如时序图173中所见到的数据信号的反相版本。可能的情况是反馈信号FB相对于数据信号延迟预定的一段时间。时序图173中的反馈信号FB大于目标阈值P0目标和P1目标，但小于最高功率电压VDD。根据一个实施方式，希望的是反馈信号FB在P1目标与P0目标之间下降，使得反馈信号FB的上下端大致等于P0目标和P1目标。在其它实施方式中，如能理解的，可希望的是反馈信号FB以与其它阈值相关的大小操作。
如时序图173所示，偏置电流IBIAS(图1)和调制电流IMOD(图1)需要调节，以便反馈信号FB在合适的位置下降，并以涉及最大激光输出与最小激光输出之间的差异的期望消光系数操作。
时钟信号Ck的向上和向下转变使D触发器146和149获得的输出进入计数器139和143，该输出包括反相输出D0和输出D1。如所示，反相输出D0是逻辑“1”，而输出D1也是逻辑“1”。在时序图173的右下角示出的真值表中示出比较器153和156(图1)的输出R0和R1以及D触发器146(图1)和149(图1)的输出D0和D1的状态。在这方面，真值表与时序图250中描述的情形一致。为方便起见，在此描述的各时序图还包括右下角中对应的真值表。
根据图3B，示出反馈信号FB下降到阈值P1目标以下的时序图176。在这种情况下，比较器153和156(图1)的输出R0和R1保持在稳定状态，并且在时钟信号Ck的相应转变处获得值D0(反相)和D1。
接下来参考图2C，示出反馈信号FB在阈值P0目标与P1目标之间下降的时序图179。结果，比较器153和156的输出R0和R1没有切换。因此，在时钟信号Ck的相应向上和向下转变时由计数器139和143获得D触发器146和149(图1)的输出D0(反相)和D1。
转向图2D，示出反馈信号FB切换横过阈值P0目标的时序图183。由于反馈信号FB相对于该阈值的切换，所以比较器153(图1)的输出R0以相同的方式切换。由于输出R0的切换，所以时钟信号Ck中的向上转变导致D触发器146的输出中的转变。由于时钟信号Ck中向上与向下转变之间的时间周期大于数据信号中最大数量相等值的连续数字的事实，所以D触发器146在通过P0计数器139获得由D触发器146(反相)的输出D0表示的数据值之前被复位至少一次。一旦获得，相应地调节存储在计数器139中的数字值。
然后根据图2E，示出反馈信号FB切换到阈值P1目标以上和以下的时序图186。因此，比较器156(图1)的输出R1以如所示的数据切换。由于如上所述在时钟信号Ck的向上与向下转变之间时间周期的存在，所以值D1被复位至逻辑“0”，而不管输出R1在时钟信号Ck向上转变时获得D1的值之前以其本身的数据切换的事实。
接下来转向图2F，示出反馈信号FB跨骑P0目标和P1目标阈值的时序图189。结果，比较器153和156的输出R0和R1通过数据切换。此外，输出D0(反相)和D1在出现时钟信号Ck相应的向下和向上转变时经历转变。由于如上所述在时钟信号Ck的向上与向下转变之间时间周期的存在，所以D触发器146和149在获得输出D0(反相)和D1之前被复位至少一次。这些复位最终导致获得用于D触发器146和149的输出D0(反相)和D1的稳定状态值，而无通过切换比较器输出R0和R1(反相)的任何不良影响。
如通过参考图2A至2F的时序图所能看到的，只要激光器103和光电二极管113以及缓冲器/放大器166的带宽和响应时间足够高以便不削弱反馈信号FB，激光驱动电路100a就精确地控制消光系数。在反馈信号FB由于光电二极管113和缓冲放大器166的带宽限制而得到削弱的情况下，激光驱动电路100a将通过增大调制电流IMOD和减小偏置电流IBIAS来补偿，从而导致增加的消光系数。只要与光电二极管113和缓冲器/放大器166相关的带宽与传输信号的有效数据率相比较太低，则消光系数可降低，并且必须以不同的方式产生时钟信号Ck，以如以下将描述地避免偏置电流IBIAS和调制电流IMOD不必要的调节。
着眼于此，对图3作出参考，其中示出根据本发明另一实施方式耦联至激光二极管103的激光驱动电路100b的示意图。激光驱动电路100b类似于激光驱动电路100a，其中激光驱动电路100a的多个元件与作为激光驱动电路100b的一部分示出的元件相同。在激光驱动电路100a中的相同元件用于激光驱动电路100b的情况下，采用相同的附图标记。
双环功率控制电路123b产生施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD，该激光二极管驱动器106产生施加到激光二极管103的最终电流。为了产生偏置电流IBIAS和调制电流IMOD，双环功率控制电路123b包括两个功率控制环路126b和129b。功率控制环路126b包括耦联至激光二极管驱动器106的模数转换器133。类似地，功率环控制电路129b包括耦联至激光二极管驱动器106的模数转换器136。此外，功率控制环路126b包括P0计数器139，而功率控制环路129b包括P1计数器143。将P0和P1计数器139和143的输出施加到相应的数模转换器133和136。功率控制环路126b和129b还包括D触发器146和149。
功率控制环路126b的D触发器146产生施加到P0计数器139的反相输入的信号输出D0。以类似的方式，将由功率控制环路129b的D触发器149产生的输出信号D1如所示地施加到P1计数器143的输入。D触发器146和149包括逻辑“1”施加到其中的输入D。在这方面，如能理解的，将表示逻辑“1”的电压施加到D触发器146和149的输入D。
功率控制环路126b和129b中的每个功率控制环路分别包括比较器153和156。比较器153产生施加到D触发器146的复位输入R的信号输出R0。类似地，比较器156产生反相并施加到D触发器149的复位输入的信号输出R1。比较器153和156是分别比较两个模拟输入电流并产生信号输出R0或R1的模拟装置。具体地，信号输出R0和R1是根据在到相应比较器153或156的两个模拟输入之间作出的比较产生的数字输出。信号输出R0或R1包括取决于比较的结果表示逻辑“0”或逻辑“1”的电压。
功率环控制电路126b包括产生作为输入施加到比较器153的模拟电流的数模转换器159。由数模转换器159产生的电流与在P0目标阈值成比例。该值建立与施加到激光二极管驱动器106以产生施加到激光二极管103的对应最小电流的期望偏置电流IBIAS对应的监控光电检测器电流成比例的数字阈值。该最小电流又使激光二极管103产生与逻辑“0”对应的期望的激光辐射109。在另一实施方式中，在P0目标以与反馈信号FB相同的形式和/或与比较器153不直接矛盾的形式表示的情况下，可不需要数模转换器159。
功率控制环路129b还包括产生作为输入施加到比较器156的模拟电流输出的数模转换器163。在这方面，数模转换器163接受包括数字阈值的数字输入，该数字阈值与监控光电检测器电流成比例，该监控光电检测器电流与产生激光辐射109时用于产生施加到激光二极管103的最大电流的期望调制电流IMOD对应。施加到数模转换器163的数字阈值标识为P1。在另一实施方式中，在P1目标以与反馈信号FB相同的形式和/或与比较器156不直接矛盾的形式表示的情况下，可不需要数模转换器156。
比较器153和156中的每个比较器还从激光光电二极管113接受反馈输入。尤其地，将由激光光电二极管113产生的信号施加到缓冲器/放大器166。将缓冲器/放大器166的输出施加到比较器153和156的相应输入。当施加到比较器153的反馈信号大于根据P0目标和P1目标输入由数模转换器156和159产生的相应模拟信号时，比较器153和156的R0和R1的输出等于逻辑“1”。
功率控制环路126b还包括滤波器203和抽选滤波器206。滤波器203包括在作为输入接收到滤波器203的数据信号中出现N个连续“0”时产生输出的“N个连续0”(N consecutive0)的滤波器。作为输入接收到滤波器203的数据信号是输入到激光二极管驱动器106中的相同数据信号。在每次出现N个连续的“0”时，滤波器203产生施加到抽选滤波器206的脉冲输出。滤波器203的脉冲输出包括在此标识为“Valid0”的信号，其涉及出现有效数量的连续的“0”的事实。
抽选滤波器206产生施加到D触发器146的时钟输入的时钟输出P0Ck。此外，时钟P0Ck反相并施加到P0计数器139的时钟输入。抽选滤波器206产生在出现由滤波器203产生的预定数量的脉冲时经历正或负转变的时钟信号P0Ck。在一个实施方式中，时钟信号P0Ck至少在由滤波器203产生的每隔两个或两个以上的脉冲时经历正或负转变。因此，根据该实施方式，抽选滤波器206具有三或三以上到1的脉冲减少系数。如将描述的，这确保通过计数器139的数据的捕获有效。
功率控制环路129b还包括滤波器209和抽选滤波器213。滤波器209接受作为输入的数据信号，并产生施加到抽选滤波器213的输入的“Valid1”信号。响应于此，抽选滤波器213产生施加到D触发器149的时钟输入的时钟信号P1Ck。此外，时钟信号P1Ck反相并施加到P1计数器143的时钟输入。
滤波器209类似于滤波器203，除了滤波器209在数据中出现N连续的逻辑“1”时产生输出脉冲以外。抽选滤波器213类似于抽选滤波器206，其中该抽选滤波器213产生在由滤波器209产生的Valid1信号中出现预定数量的脉冲时转变的时钟信号P1Ck。在一个实施方式中，抽选滤波器213在由滤波器209产生的至少三个脉冲之后在时钟信号P1Ck中产生正或负转变，以如将描述地确保由计数器143获得有效数据。
接下来，描述激光驱动电路100b的一般操作。尤其地，在产生偏置电流IBIAS和调制电流IMOD时描述功率控制环路126b和129b的操作。开始，计数器139和143中的每个计数器保存数字值。这是作为输出施加到数模转换器133和136的数字值，其又产生施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD。由计数器139和143保存的数字值可取决于从相应的D触发器146和149接收的输入而增加或减少。具体地，如果在出现相应时钟信号P0Ck或P1Ck的负转变时在计数器139或143中给定的一个计数器的输入处见到逻辑“0”，则存储在其中的数字值减少。类似地，如果在出现相应时钟信号P0Ck或P1Ck的负转变时在计数器139或143中给定的一个计数器的输入处见到逻辑“0”，则存储在其中的数字值增加。替代地，如以上参考激光驱动电路100a所描述的，可采用模拟电路代替计数器139/143和模数转换器133/136。
因此，在本示例中，施加到激光二极管驱动器106的偏置电流IBIAS和调制电流IMOD根据保存在计数器139和143中相应的数字值的变化而改变。取决于计数器139和143的对应地取决于施加到模数转换器133和136的二进制数字数量的分辨率，计数器139和143中数字值的单增量或减量可导致偏置电流IBIAS或调制电流IMOD中对应的较大或较小的变化。
激光二极管驱动器106产生使作为输入接收的数据具体化的激光驱动信号。激光驱动信号是根据偏置电流IBIAS和调制电流IMOD产生的数字信号。功率控制环路126b和129b中的每个功率控制环路根据相应的目标阈值电流与反馈电流之间的比较使计数器139和143中的数字值被调节，其中基于P0目标或P1目标的数字值产生该相应的目标阈值电流，由激光二极管103的激光光电二极管113产生该反馈电流。
基于D触发器146和149的输出P0和P1调节保存在计数器139和143中的数字值。在这方面，根据出现相等值的多个连续数字最终产生的时钟信号P0Ck和P1Ck触发计数器139和143中数字值的调节，而不管该相等值是逻辑“0”还是逻辑“1”。此外，如上所述并且如接着在时序图中图解的，根据滤波器203和209的信号输出的抽选产生时钟信号P0Ck和P1Ck。
根据本发明的一个实施方式，用于产生时钟信号P0Ck和P1Ck的抽选滤波器206和213使时钟信号P0Ck和P1Ck具有的脉冲宽度大于可在从激光光电二极管113接收的反馈信号与输入到激光二极管驱动器106和滤波器203和209的数据信号之间出现的延迟。如接着参考时序图描述的，该关系确保导致保存在计数器139和143中的数字值的调节的D触发器D0和D1的输出是根据比较器153和156的动作产生的可靠值，该可靠值不受跨骑一个或多个目标功率水平P0目标和P1目标的反馈信号的影响。
最后，例如在功率控制环路126b中，当来自激光光电二极管113的反馈信号大于P0目标时，则比较器153的输出R0包括逻辑“1”。结果，D触发器146被复位并且输出D0等于逻辑“0”。假定D触发器146的输出在其作为输入施加到P0计数器139时反相，则将逻辑“1”施加到P0计数器139并且存储在其中的数字值在时钟信号P0Ck向下转变时增加。功率控制环路129b以与信号输出R1在其施加到D触发器149时反相的例外相类似的方式操作，并且D触发器的输出D1在其作为输入施加到P1计数器143时不反相。
另外，尽管以上在电压领域中描述激光驱动电路100b，但要理解的是在电流领域中可实现相同的电路。在这方面，如能理解的，反馈可包括例如施加到电流反射镜的电流，以产生施加到比较器153和156中的每个比较器的两个反馈电流。
接下来参考图4A，示出对根据本发明实施方式的双环功率控制电路123b的操作图解的时序图250。如所示，由激光光电二极管113(图3)产生的反馈信号(FB)与时序图顶部处的数据信号相同。可能的情况是反馈信号FB相对于数据信号延迟预定的一段时间。时序图250中的反馈信号FB大于目标阈值P0目标和P1目标，但小于最高功率电压VDD。根据一个实施方式，希望的是反馈信号FB在P1目标与P0目标之间下降，使得反馈信号FB的上下端大致等于P0目标和P1目标。在其它实施方式中，如能理解的，可希望的是反馈信号FB以与其它阈值相关的大小操作。
如时序图250所示，偏置电流IBIAS(图3)和调制电流IMOD(图3)需要调节，以便反馈信号FB在合适的位置下降，并以涉及最大激光输出与最小激光输出(其可以是零激光输出)之间的差异的期望消光系数操作。由滤波器203和209(图3)产生的有效信号Valid0和Valid1包括在数据信号中出现预定数量的连续逻辑“0”或逻辑“1”时产生的脉冲。抽选滤波器206和213产生时钟信号P0Ck和P1Ck，根据一个实施方式，该时钟信号P0Ck和P1Ck在Valid0和Valid1中经历的每隔三个脉冲时经历正或负转变。因此，抽选滤波器206和213以4的系数操作。但是，可能的是可采用某一其它系数。在一个实施方式中，抽选滤波器206和213中所采用的系数为最好的结果而大于2。
时钟信号P0Ck和P1Ck的向下转变使D触发器146和149获得的输出进入计数器139和143，该输出包括反相输出D0和输出D1。如所示，反相输出D0是逻辑“1”，而输出D1也是逻辑“1”。在时序图250的右下角示出的真值表中示出比较器153和156(图3)的输出R0和R1以及D触发器146(图3)和149(图3)的输出D0和D1的状态。在这方面，真值表与时序图250中描述的情形一致。为方便起见，在此描述的各时序图还包括右下角中对应的真值表。
参考图4B，示出反馈信号FB切换横过阈值P0目标的第二时序图253。由于反馈信号FB相对于该阈值的切换，所以比较器153(图3)的输出R0以相同的方式切换。由于输出R0的切换，所以时钟信号P0Ck中的向上转变导致D触发器146的输出中的转变。由于抽选滤波器206确保时钟信号P0Ck延伸有效信号Valid0的若干脉冲的进程的事实，则D触发器146在通过P0计数器139获得由D触发器146(反相)的输出D0表示的数据值之前复位多次。一旦获得，相应地调节存储在计数器139中的数字值保持在其中增加。
然后转向图4C，示出反馈信号FB在阈值P0目标与P1目标之间下降的时序图256。结果，比较器153和156的输出R0和R1没有切换，并且在时钟P0Ck和P1Ck向下转变时由计数器139和143获得触发器146和149(图3)的输出D0(反相)和D1。
接下来参考图4D，示出反馈信号FB切换到阈值P1目标以上和以下的时序图259。因此，比较器156(图3)的输出R1以如所示的数据切换。由于抽选滤波器213的操作，所以在时钟信号P1Ck的向上与向下转变之间存在允许多个复位施加到D触发器149(图3)的明显的一段时间以将值D1复位至逻辑“0”，而不管输出R1在时钟信号P1Ck向下转变时获得D1的值之前以其本身的数据切换的事实。
然后参考图4E，示出反馈信号FB下降到阈值P1目标以下的时序图263。在这种情况下，比较器153和156(图3)的输出R0和R1保持在稳定状态，并且在时钟P0Ck和P1Ck的向下转变处获得值D0(反相)和D1。
接下来参考图4F，示出反馈信号FB跨骑阈值P0目标和P1目标的时序图266。结果，比较器153和156的输出R0和R1通过数据切换。此外，输出D0(反相)和D1在出现时钟信号P0Ck和P1Ck的向上转变时经历转变。由于抽选滤波器206和213延伸在时钟信号P0Ck和P1Ck的正负转变之间的时间的事实，所以在时钟P0Ck和P1Ck中的每个时钟中出现的正转变与时钟P0Ck和P1Ck的负转变的时间之间将多个复位施加到D触发器146和149。这些复位最终导致获得用于D触发器146和149的输出D0(反相)和D1的稳定状态值，而无通过切换比较器输出R0和R1(反相)的任何不良影响。
尽管参考确定的实施方式示出和描述了本发明，但显然本领域的技术人员通过阅读和理解说明书将想到等同方案和变型。本发明包括所有这些等同物和变型，并且只由权利要求的范围限定。

Claims (18)

1.一种激光功率控制系统，包括：
第一电路，其产生模拟电流(IBias/IMod)，其中，基于至少所述模拟电流(IBias/IMod)由激光二极管驱动器(LDD，106)产生数据阈值电流，所述数据阈值电流用于产生用来驱动激光二极管(103)的数据信号中的数据值；
第二电路，其采用产生二进制输出(D0、D1)的时钟控制元件，根据目标阈值电流与由所述激光二极管(103)的激光输出(109)所产生的反馈电流(FB)之间的比较产生所述二进制输出(D0、D1)；
所述第一电路被配置成根据所述二进制输出(D0、D1)来调节所述模拟电流(IBias/IMod)的大小，其中所述模拟电流的调节引起所述数据阈值电流的调节，同时使用所述数据阈值电流来产生所述数据信号中的所述数据值；以及
其中，在时钟信号中出现预定转变时根据所述二进制输出(D0、D1)对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小进行调节，基于所述数据信号中的相等值的多个连续数字的出现产生所述时钟信号，并且所述时钟信号50％的工作循环的持续时间大于允许由所述激光二极管(103)传输的最大数量的相等值的多个连续数字的持续时间。
2.如权利要求1所述的激光功率控制系统，其中，所述时钟控制元件还包括D触发器(146)。
3.如权利要求1所述的激光功率控制系统，其中，所述模拟电流(IBias/IMod)是偏置电流，而所述数据阈值电流包括施加到所述激光二极管(103)的最小电流。
4.如权利要求1所述的激光功率控制系统，其中，所述模拟电流(IBias/IMod)是调制电流，而所述数据阈值电流包括施加到所述激光二极管(103)的最大电流。
5.如权利要求1所述的激光功率控制系统，其中，所述第一电路还包括：
计数器，其保存数字值；和
数模转换器，其将所述数字值转换成所述模拟电流(IBias/IMod)。
6.如权利要求2所述的激光功率控制系统，还包括施加到所述D触发器(146)的时钟输入的时钟信号。
7.如权利要求2所述的激光功率控制系统，还包括进行所述目标阈值电流与所述反馈电流(FB)之间的比较的比较器(153、156)，其中，将所述比较器(153、156)的输出施加到所述D触发器(146)的复位输入。
8.如权利要求2所述的激光功率控制系统，还包括进行所述目标阈值电流与所述反馈电流(FB)之间的比较的比较器(153、156)，其中，将所述比较器(153、156)的输出施加到所述D触发器(146)的反相复位输入。
9.一种激光功率控制系统，包括：
第一电路，其产生模拟电流(IBias/IMod)，其中，基于至少所述模拟电流(IBias/IMod)由激光二极管驱动器(LDD，106)产生数据阈值电流，所述数据阈值电流用于产生用来驱动激光二极管(103)的数据信号中的数据值；
第二电路，其采用产生二进制输出(D0、D1)的时钟控制元件，根据目标阈值电流与由所述激光二极管(103)的激光输出(109)所产生的反馈电流(FB)之间的比较产生所述二进制输出(D0、D1)；
所述第一电路被配置成根据所述二进制输出(D0、D1)来调节所述模拟电流(IBias/IMod)的大小，其中所述模拟电流的调节引起所述数据阈值电流的调节，同时使用所述数据阈值电流来产生所述数据信号中的所述数据值；以及
其中，在时钟信号中出现预定转变时根据所述二进制输出(D0、D1)对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小进行调节，基于数据信号中的相等值的多个连续数字的出现产生所述时钟信号，并且所述时钟信号具有的脉冲宽度由于滤波后的数据信号的抽选而大于由所述反馈电流所产生的反馈信号与所述数据信号之间的延迟；以及
其中，根据所述数据信号中的相等值的多个连续数字的每次出现产生所述滤波后的数据信号，并且根据所述滤波后的数据信号的抽选产生所述时钟信号。
10.一种用于激光功率控制的方法，包括步骤：
产生模拟电流(IBias/IMod)；
根据至少所述模拟电流(IBias/IMod)利用激光二极管驱动器(LDD，106)产生数据阈值电流；
根据使所述数据阈值电流具体化以表示数据值的数据信号驱动激光二极管(103)；
根据目标阈值电流与由所述激光二极管(103)的激光输出(109)产生的反馈电流(FB)之间的比较产生第一二进制输出，
根据所述第一二进制输出利用D触发器(146)产生第二二进制输出；
根据所述第二二进制输出调节所述模拟电流(IBias/IMod)的大小，其中所述模拟电流的调节引起所述数据阈值电流的调节，同时使用所述数据阈值电流来产生所述数据信号中的所述数据值；以及
其中，在时钟信号中出现预定转变时根据所述二进制输出(D0、D1)对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小进行调节，基于数据信号中的相等值的多个连续数字的出现产生所述时钟信号，并且所述时钟信号50％的工作循环的持续时间大于允许由所述激光二极管(103)传输的最大数量的相等值的多个连续数字的持续时间。
11.如权利要求10所述的方法，其中，产生所述数据阈值电流的步骤还包括产生施加到所述激光二极管(103)的最小电流，所述最小电流表示逻辑“0”，其中，所述模拟电流(IBias/IMod)包括偏置电流。
12.如权利要求10所述的方法，其中，产生所述数据阈值电流的步骤还包括产生施加到所述激光二极管(103)的最大电流，所述最大电流表示逻辑“1”，其中，所述模拟电流(IBias/IMod)包括调制电流。
13.如权利要求10所述的方法，其中，产生所述模拟电流(IBias/IMod)的步骤还包括下述步骤：
保持计数器中的数字值；和
利用数模转换器将所述数字值转换成所述模拟电流(IBias/IMod)。
14.如权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：
将所述第一二进制输出施加到所述D触发器(146)的复位输入；以及
在所述时钟信号中的预定转变出现时复位所述D触发器(146)。
15.如权利要求10所述的方法，还包括下述步骤：将时钟信号施加到所述D触发器(146)的时钟输入，其中，在所述时钟信号中出现预定转变时根据所述二进制输出对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小进行调节。
16.一种激光功率控制系统，包括：
用于产生模拟电流(IBias/IMod)的装置，其中，根据至少所述模拟电流(IBias/IMod)由激光二极管驱动器(LDD，106)产生数据阈值电流，所述数据阈值电流用于产生用来驱动激光二极管(103)的数据信号中的数据值；
用于根据目标阈值电流与从所述激光二极管(103)的激光输出(109)产生的反馈电流(FB)之间的比较产生二进制输出(D0、D1)的装置，其中，根据基于所述二进制输出(D0、D1)调节所述模拟电流(IBias/IMod)的大小；
用于基于所述二进制输出(D0、D1)触发对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小的调节的装置，其中所述模拟电流的调节引起所述数据阈值电流的调节，同时使用所述数据阈值电流来产生所述数据信号中的所述数据值；以及
其中，在时钟信号中出现预定转变时根据所述二进制输出(D0、D1)对所述模拟电流(IBias/IMod)的大小进行调节，基于数据信号中的相等值的多个连续数字的出现生成所述时钟信号，并且所述时钟信号50％的工作循环的持续时间大于允许由所述激光二极管(103)传输的最大数量的相等值的多个连续数字的持续时间。
17.如权利要求16所述的激光功率控制系统，其中，用于产生所述二进制输出(D0、D1)的装置还包括D触发器(146)。
18.如权利要求17所述的激光功率控制系统，其中，用于产生所述二进制输出(D0、D1)的装置还包括进行所述目标阈值电流与所述反馈电流(FB)之间比较的比较器(153、156)，所述比较器(153、156)产生施加到所述D触发器(146)的输出。
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