專利名稱：高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光驅(qū)動電路，特別涉及一種高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
激光具有極好的時間相干性和空間相干性，它與無線電波相似，易于調(diào)制，且光波的頻率極高，能傳遞信息的容量很大。加之激光束發(fā)散角小，光能高度集中，既能傳輸較遠距離，又易于保密。因而為光信息傳遞提供了一種理想的光源。
激光調(diào)制就是將要傳輸?shù)男盘柤虞d到激光光束上。目前，激光調(diào)制的方法可分為外調(diào)制和內(nèi)調(diào)制兩類。
外調(diào)制是指在激光形成之后，在激光器外的光路上放置調(diào)制器，用調(diào)制信號改變調(diào)制器的物理特性，當(dāng)激光通過調(diào)制器時，就會使光波受到調(diào)制。外調(diào)制方法又分為三種，分別是電光調(diào)制、聲光調(diào)制和磁光調(diào)制。該方法實現(xiàn)時由于需要外加調(diào)制器，從而使得整個系統(tǒng)機構(gòu)比較復(fù)雜，不利于系統(tǒng)的集成和小型化。
內(nèi)調(diào)制是把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽?dǎo)體激光器，從而獲得激勵光學(xué)信號。由于這種調(diào)制方式簡單，且能在高頻工作，并能保證有良好的線性工作區(qū)和帶寬，因此在提供相干光源、光纖通信、光盤和光復(fù)印方面得到了廣泛的應(yīng)用。目前，內(nèi)調(diào)制主要是利用模擬電路的方法實現(xiàn)的，其機構(gòu)復(fù)雜。并且，由于分立元件的影響，調(diào)制的頻率很難上到兆級；要想改變激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比，還必須手工更換相應(yīng)的電子元件，調(diào)節(jié)困難，系統(tǒng)適應(yīng)能力差，調(diào)制速度慢，抗干擾性能差，自動化水平不高。
在進行內(nèi)調(diào)制時，由于外界干擾，將使得輸入的調(diào)制信號發(fā)生跳動，甚至產(chǎn)生劇烈的脈沖，這樣的信號輸入到激光器中也會使得激勵的光信號發(fā)生錯誤，可靠性降低，更嚴重的是，尖銳的脈沖信號將大大縮短半導(dǎo)體激光器的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中激光調(diào)制器機構(gòu)復(fù)雜，電氣參數(shù)調(diào)節(jié)困難，調(diào)制速度慢，可靠性不高和抗干擾性能差等缺點，本發(fā)明提供一種高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，該高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路完全由電信號控制，不需更換任何電子元件便可精確調(diào)節(jié)激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比；可靠性高、抗干擾能力強；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有很高的調(diào)制速度。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路、比較放大電路和驅(qū)動激光器電路；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端與計算機相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端分別與所述比較放大電路的一個輸入端和所述驅(qū)動激光器電路的輸入端相連；所述比較放大電路的另一輸入端接收外部調(diào)制信號，輸出端與所述驅(qū)動激光器電路的一個輸入端相連。
所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路有兩個輸出端分別連接所述驅(qū)動激光器電路的兩個輸入端，分別向所述驅(qū)動激光器電路輸出偏置電流水平和調(diào)制電流水平。
所述比較放大電路采用滯回比較器結(jié)構(gòu)。
所述比較放大電路包括比較放大器和反饋電阻，所述比較放大器的正相輸入端子連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的一個輸出端，用于接收數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路輸出的占空比調(diào)制電壓；所述比較放大器的反相輸入端子接收外部調(diào)制信號；所述比較放大器的輸出端子連接所述驅(qū)動激光器電路的一個輸入端，用于向所述驅(qū)動激光器電路輸出調(diào)制方波信號；所述反饋電阻連接在所述比較放大器的正相輸入端子與輸出端子之間。
所述比較放大器的正相輸入端子與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端之間還連接有限流電阻。
所述比較放大器的反相輸入端子與地之間還有阻抗匹配電阻。
所述驅(qū)動激光器電路包括激光器驅(qū)動芯片和激光二極管；所述激光器驅(qū)動芯片的一個輸入端與所述比較放大電路的輸出端相連，另外兩個輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的兩個輸出端分別相連；所述激光器驅(qū)動芯片的輸出端與激光二極管相連。
所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端與計算機的并口相連。
本發(fā)明的工作原理是通過計算機改變數(shù)模塊轉(zhuǎn)控制電路的輸出，從而設(shè)置激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比；比較放大電路將輸入的調(diào)制信號調(diào)整為預(yù)定占空比的方波調(diào)制信號；驅(qū)動激光器電路接收比較放大電路輸出的方波調(diào)制信號，產(chǎn)生滿足要求的激光器調(diào)制電流。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(1)激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比完全電控，不需更換電子元件；調(diào)節(jié)速度快、精度高；
(2)采用滯回比較器結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力增強；(3)與激光器外調(diào)制和模擬內(nèi)調(diào)制相比，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，具有從連續(xù)波(CW)到200MHz的調(diào)制速度。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為本發(fā)明的高速高可靠激光器驅(qū)動電路的原理圖；圖2為發(fā)明的高速高可靠激光器驅(qū)動電路的滯回比較器的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為圖2所示的滯回比較器的電壓傳輸特性曲線；圖4為通過本發(fā)明的高速高可靠激光器驅(qū)動電路的調(diào)制的激光器調(diào)制特性曲線；圖5為本發(fā)明的高速高可靠激光器驅(qū)動電路的計算機控制軟件流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示的高速高可靠激光器驅(qū)動電路的原理圖。該高速高可靠激光器驅(qū)動電路包括數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1，比較放大電路2，驅(qū)動激光器電路3。數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1的輸入端與計算機并口相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1的三個輸出端分別與比較放大電路2的一個輸入端和驅(qū)動激光器電路3的兩個輸入端相連；比較放大電路2的另一輸入端接收外部調(diào)制信號，輸出端與驅(qū)動激光器電路3的一個輸入端相連。
數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1根據(jù)從計算機并口得到控制信號5，驅(qū)動數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1的三路輸出通道分別向比較放大電路2輸出占空比調(diào)制電壓，向驅(qū)動激光器電路3輸出偏置電流水平和調(diào)制電流水平。
比較放大器電路2包括比較放大器6、限流電阻R1、反饋電阻R2和匹配電阻R3。比較放大器6的正相輸入端子通過限流電阻R1接收數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路1來的占空比調(diào)制電壓，反相輸入端子接收外部調(diào)制信號8，調(diào)制信號8通過匹配電阻R3實現(xiàn)高頻信號的匹配。比較放大器6的輸出端子通過反饋電阻R2與正相輸入端子連接形成滯回比較器，以預(yù)定的占空比輸出調(diào)制方波信號9。
驅(qū)動激光器電路3包括激光器驅(qū)動芯片IC10和激光二極管D11。激光器驅(qū)動芯片IC10根據(jù)所設(shè)置偏置電流水平和調(diào)制電流水平，以輸入的調(diào)制方波信號9，輸出調(diào)制電流信號12。激光二極管D11可以響應(yīng)于調(diào)制電流信號12在光傳輸介質(zhì)中調(diào)制光學(xué)信號13。
滯回比較器原理和方法。圖2示出了滯回比較器的結(jié)構(gòu)原理圖。比較器反相輸入端子接輸入信號VI，正相輸入端子通過限流電阻R1接占空比調(diào)制電壓VCL，輸出端子通過反饋電阻R2與正相輸入端子連接形成滯回結(jié)構(gòu)。
如圖3示的滯回比較器的電壓傳輸特性，計算可知VLO=VCL×R1R1+R2]]>VHI=VO×R1R1+R2+VCL×R2R1+R2]]>其中V0為比較器輸出電壓。當(dāng)輸入信號VI高于VHI時比較器輸出為零，當(dāng)輸入信號低于VL0時，比較器輸出為V0。因此，滯回比較器的滯回特性使得系統(tǒng)具有一定的抗干擾能力。
如圖4示的激光器調(diào)制特性曲線，當(dāng)驅(qū)動電流大于It時激光的強度隨電流的增加呈線性增長，發(fā)射激光的強弱直接與驅(qū)動電流的大小有關(guān)，若把調(diào)制信號加到激光器上，即可以直接改變激光器輸出光信號的強度。為了獲得線性調(diào)制，使工作點處于特性曲線的直線部分，必須在加調(diào)制信號電流的同時加一適當(dāng)?shù)钠秒娏?，這樣就可以使輸出的光信號不失真。
如圖5示出了本發(fā)明的計算機控制軟件部分主要包括對激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比的控制。本發(fā)明的控制軟件啟動時，首先檢測系統(tǒng)硬件保證系統(tǒng)正常連接；其次，分別向數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路三個通道輸入電壓控制字，根據(jù)環(huán)境需要調(diào)節(jié)激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比大?。蛔詈?，結(jié)束并將設(shè)置保存到數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路存儲介質(zhì)中。
權(quán)利要求
1.高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路、比較放大電路和驅(qū)動激光器電路；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端與計算機相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端分別與所述比較放大電路的一個輸入端和所述驅(qū)動激光器電路的輸入端相連；所述比較放大電路的另一輸入端接收外部調(diào)制信號，輸出端與所述驅(qū)動激光器電路的一個輸入端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路有兩個輸出端分別連接所述驅(qū)動激光器電路的兩個輸入端，分別向所述驅(qū)動激光器電路輸出偏置電流水平和調(diào)制電流水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述比較放大電路采用滯回比較器結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述比較放大電路包括比較放大器和反饋電阻，所述比較放大器的正相輸入端子連接所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的一個輸出端，用于接收數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路輸出的占空比調(diào)制電壓；所述比較放大器的反相輸入端子接收外部調(diào)制信號；所述比較放大器的輸出端子連接所述驅(qū)動激光器電路的一個輸入端，用于向所述驅(qū)動激光器電路輸出調(diào)制方波信號；所述反饋電阻連接在所述比較放大器的正相輸入端子與輸出端子之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述比較放大器的正相輸入端子與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端之間還連接有限流電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述比較放大器的反相輸入端子與地之間還有阻抗匹配電阻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動激光器電路包括激光器驅(qū)動芯片和激光二極管；所述激光器驅(qū)動芯片的一個輸入端與所述比較放大電路的輸出端相連，另外兩個輸入端與所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的兩個輸出端分別相連；所述激光器驅(qū)動芯片的輸出端與激光二極管相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～6之任意一項所述的高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，其特征在于，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端與計算機的并口相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速高可靠調(diào)制激光器驅(qū)動電路，包括數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路、比較放大電路和驅(qū)動激光器電路；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸入端與計算機相連，數(shù)模轉(zhuǎn)換控制電路的輸出端分別與所述比較放大電路的一個輸入端和所述驅(qū)動激光器電路的輸入端相連；所述比較放大電路的另一輸入端接收外部調(diào)制信號，輸出端與所述驅(qū)動激光器電路的一個輸入端相連。本發(fā)明的優(yōu)點是(1)激光器偏置電流水平，激光器調(diào)制電流水平和調(diào)制占空比完全電控，不需更換電子元件；調(diào)節(jié)速度快、精度高；(2)采用滯回比較器結(jié)構(gòu)使得系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力增強；(3)與激光器外調(diào)制和模擬內(nèi)調(diào)制相比，結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，具有從連續(xù)波(CW)到200MHz的調(diào)制速度。
文檔編號H04B10/152GK101030697SQ200710065048
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者趙慧潔, 曾俊鈺, 殷雪冰 申請人:北京航空航天大學(xué)