[發明專利]光發射器及適用于一光發射器的調控方法

有效

• 申請號: 201710580969.4
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107689832B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 林嘉亮;管繼孔
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H04B10/50
• 分類號: H04B10/50;H04B10/54
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司 72003
• 代理人: 李昕巍;章侃銥

一種光發射器及適用于一光發射器的調控方法，該光發射器包含：激光驅動器，用以根據傳輸數據、偏壓控制碼與調制控制碼，輸出激光二極管電流；激光二極管，用以接收激光二極管電流，并輸出光信號；光二極管，用以接收光信號，并輸出光二極管電流；參考驅動器，用以根據傳輸數據、傳輸使能信號、參考偏壓碼與參考調制碼，輸出參考電流；雙重比較電路，用以比較監控光二極管電流與參考電流，并輸出第一決策與第二決策；以及數字信號處理單元，用以根據第一決策與第二決策，調整偏壓控制碼與調制控制碼。

技術領域

本公開涉及光發射器，特別涉及一種光發射器及適用于一光發射器的調控方法。

背景技術

本公開內容使用了所屬領域的技術人員理解的術語和與微電子基本概念，諸如「電壓」、「信號」、「邏輯信號」、「電阻器」、「電容器」、「電感」、「電流」、「激光二極管」、「光電二極管」、「電流源」、「數字模擬轉換器(DAC)」、「模擬數字轉換器(ADC)」、「比較器」，「轉阻放大器(TIA)」、「低通濾波器」、「晶體管」、「N通道金屬氧化物半導體(NMOS)」、「電路節點」、「接地節點」與「差分對」。類似這些的術語和與基本概念對本領域的技術人員來說是顯然明白的，因此將不會在此詳細說明。

本公開內容中，一個邏輯信號有兩種狀態：「高」和「低」，這也可以被重新表述為「1」和「0」。為簡潔起見，邏輯信號于「高」(「低」)狀態可被簡單地表示為邏輯信號為「高」(「低」)，或可替代地，邏輯信號為「1」(「0」)。此外，為簡潔起見，引號可以省略和緊接上面簡單地表述為邏輯信號為高(低)，或可替代地，邏輯信號為1(0)，應當理解，此是描述的邏輯信號的狀態。

邏輯信號在高是有效的，邏輯信號在低是失效的。

本公開內容是以一種工程上的常規所描述，其中第一量值被認為是等于第二量值時，兩者之間的差值比規定的公差更小，因此可以忽略不計。

突發模式光發射器被應用于，如千兆位元被動光網絡(GPON)。一個現有技術的突發模式激光發射器100的功能方框圖在圖1A中描繪。發射器100包括：激光驅動器110接收傳輸數據TXD、傳輸使能信號TEN、偏壓電流I_B與調制電流I_M，并輸出輸出電流I_O；激光二極管120接收輸出電流I_O，并發射光信號，其包括正面部分121與背面部分122；光纖130接收光信號的正面部分121；光二極管140從激光二極管120的背面接收光信號的背面部分122，并輸出光二極管電流I_PD；自動功率控制塊150接收光二極管電流I_PD、傳輸數據TXD與傳輸使能信號TEN，并輸出偏壓電流I_B與調制電流I_M。本公開內容中，V_DD表示電源節點。發射機100的示例性時序圖繪于圖1B。當傳輸使能信號TEN失效，激光驅動器110被禁用，輸出電流I_O是零；在這種情況下，由激光二極管120發射的光信號也是零。當傳輸使能信號TEN有效時，該激光驅動器110被啟用，輸出電流I_O將依據偏壓電流I_B和調制電流I_M并由傳輸數據TXD所調制。如圖所示，假如理想，當傳輸數據TXD為低，輸出電流I_O將會等于偏壓電流I_B；當傳輸數據TXD為高，輸出電流I_O將會等于偏壓電流I_B加上調制電流I_M。因此，激光二極管120所發射的光信號將由傳輸數據TXD所調制，使得當傳輸數據TXD為低，光信號的強度將會等于低電平P_L；當傳輸數據TXD為高，光信號的強度將會等于高電平P_H，其中P_L與P_H是通過溫度相依的激光二極管120的轉換特性，分別由I_B與I_B+I_M所決定。當激光驅動器110被啟用，激光二極管120所發射的光信號也會照到光二極管140，使光二極管140傳輸光二極管電流I_PD，如此一來，通過光二極管140的轉換特性，光二極管電流I_PD涉及光信號的強度。因此，光二極管電流I_PD可被用于檢測光信號的強度。理想上，當光強度于低電平P_L，光二極管電流I_PD等于低電流I_L；當光強度于高電平P_H，光二極管電流I_PD等于高電流I_H。自動功率控制塊150接收光二極管電流I_PD。當傳輸數據TXD為低，自動功率控制塊150比較光二極管電流I_PD與低參考電流I_REFL；如果光二極管電流I_PD高于(低于)低參考電流I_REFL，其表示偏壓電流I_B太大(小)且需要減少(增加)。當傳輸數據TXD為高，自動功率控制塊150比較光二極管電流I_PD與高參考電流I_REFH；如果光二極管電流I_PD高于(低于)高參考電流I_REFH，其表示偏壓電流加上調制電流I_B+I_M太大(小)且需要減少(增加)。如此一來，偏壓電流I_B與調制電流I_M以閉回路方式調整，使得當傳輸數據TXD為低，光二極管電流I_PD等于低參考電流I_REFL；當傳輸數據TXD為高，光二極管電流I_PD等于高參考電流I_REFH。兩參考電流I_REFL、I_REFH根據激光二極管120的特性、光二極管140的特性與溫度綜合決定之，使得當光二極管電流I_PD等于低(高)參考電流I_REFL(I_REFH)，光強度等于低(高)電平P_L(P_H)。然而，實務上，光二極管140通常與一個非常大的并聯電容及一個非常大的串聯電感一起封裝，使得光二極管電流I_PD并不總是能準確地追隨光強度。相反地，由于串聯電感和并聯電容的存在，如圖所示，實際的光二極管電流I_PD往往表現出振鈴特性(ringing behavior)，這大大地阻礙了自動功率控制塊150精確地檢測和控制光信號的強度的能力。