激光控制是通过激光驱动器和控制器实现的。调整两个通道,偏置和调制,以提供所需的光学性能。数字电位计和电阻通常用于执行此调整。本文探讨了开环和闭环激光控制设计中出现的电气接口问题。
介绍
在开环和闭环操作的背景下,回顾了数控电位器/电阻器和激光驱动器之间的不同电气接口。这种光纤系统的最终目标是有一种改变光振幅的方法,该光的振幅在 2 级光功率 P0 和 P1 之间进行数字调制。这些电平是通过驱动器中的两个电路实现的:偏置和调制电路。
开环拓扑
对于图1 (a)所示的偏置控制拓扑,可变电阻设置电流I1,该电流被放大并馈入公共阴极(或从公共阳极沉入)半导体激光管。电阻两端最常见的电压为1.2V,源自激光驱动器IC内部的带隙。I1 的范围在微安级,最高可达几毫安;I2 的范围从几十毫安到一百毫安。在某些应用中,电阻器用于提供电流,不再接地,而是连接到固定基准或电源。
图 1 (b) 显示了一个低侧控制(接地),其中输入电压 V1 设置内部电流 I1,然后将其放大到 I2 中,通过提供(或吸收)电流来驱动半导体激光管。这里使用电位计,而在(a)配置中使用电阻器。V1的高输入阻抗使电位计成为理想之选。
图1 (c)显示了控制电压为V1的高压侧控制。V1 越低,I1 和 I2 越高,以驱动半导体激光管。为了增加激光的平均光功率,电阻必须降低,图1(b)中的电阻必须减小,图1(b)中的V1必须增加,图1(c)中的V1必须减小。
图1.
图2显示了电路调制部分的类似配置。调制电平的设置与偏置电路的设置相同,用于调制数据载波的幅度,从而产生开关电流。在图2(a)中,随着电阻的减小,发射光的峰峰值幅度增加。在图 2 (b) 中,随着 V3 的增加,这种情况就会发生。这里还显示了将偏置和调制电流注入激光器的过程。
图2.
请注意,在图1(b)和2(b)中,激光驱动器IC的输入可以是双极性npn。
闭环拓扑
APC(平均功率控制)电路通常用于调节光学平均值,闭环控制从激光发射到放置在反馈中的光电二极管监视器中的光。不太常见的是闭环调制控制电路。图3(a)和3(b)显示了与此类激光驱动器的电阻接口。
在图3(a)中,激光偏置电流是从光电二极管监视器(Ifa)反馈的电流与基准电流(I1)之间误差的放大版本。随着电阻的减小,I1增加。由于Ifa跟踪I1,平均光功率增加。
图3 (b)是闭环调制应用的简单表示。将从光电二极管电流中提取的反馈信号(Ifb)与基准电流I3进行比较。误差被放大,然后调制数据载波的幅度,产生开关电流。随着电阻的减小,峰峰值光功率增加。在图3(b)中,将偏置电流I2相加以完成图片。
图3.
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