閉環光學調製幅度控制的製作方法

2023-10-09 01:19:29 3

閉環光學調製幅度控制的製作方法
【專利摘要】提供用於低頻AC比較電路的系統和方法。低頻AC比較電路包括配置成接收由光學檢測器所生成的監測信號的電路，監測信號與由光學傳輸裝置(其基於由光學驅動器接收的數據信號進行傳送)所生成的光量成比例。比較電路還配置成基於監測信號的低頻AC分量和數據信號的相關低頻AC分量的比較來生成調製電流控制信號，其被傳送給光學驅動器。
【專利說明】閉環光學調製幅度控制

【技術領域】
[0001]一般來說，本文所述的技術涉及數據傳輸，以及更具體來說，涉及光學數據發射器控制。

【背景技術】
[0002]光學通信涉及通過例如經過光學濾波器發送光脈衝，將信息從一個位置傳送到另一個位置。光形成載波，其經過調製以攜帶信息。光學通信因其低損耗性質和高數據容量而眾所周知。但是，在沒有充分控制光學數據信號生成的質量時，光學通信系統的這些所感知優點會減小。


【發明內容】

[0003]按照本文的理論，提供用於低頻比較電路的系統和方法。低頻比較電路包括配置成接收由光學檢測器所生成的監測信號的電路，監測信號與由光學傳輸裝置(其基於由光學驅動器接收的數據信號進行傳送)所生成的光量成比例。比較電路還配置成基於監測信號的低頻分量和數據信號的低頻分量的比較來生成調製電流控制信號，其被傳送給光學驅動器。
[0004]作為另一個示例，光學模塊包括光學驅動器，其配置成基於所接收數據信號來輸出驅動器信號，其中驅動器信號的調製幅度按照所接收調製電流控制信號來控制。雷射器二極體配置成基於驅動器信號來傳送光。光學檢測器配置成生成與由光學傳輸裝置所生成的光量成比例的監測信號。低頻比較電路包括配置成接收由光學檢測器所生成的監測信號並且基於監測信號的低頻分量和數據信號的低頻分量的比較來生成調製電流控制信號(其被傳送給光學驅動器)的電路。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是示出包括閉環光學調製幅度控制的光學發射器配置的框圖。
[0006]圖2是示出執行光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。
[0007]圖3是示出對監測信號和數據信號其中之一或兩者進行濾波的光學調製反饋電路的框圖。
[0008]圖4是示出執行光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。
[0009]圖5A和圖5B是光學調製反饋電路的框圖，示出監測信號與數據信號之間的比較的示例細節。
[0010]圖6是光學調製反饋電路的框圖，示出減法器電路的示例細節。
[0011]圖7和圖8示出在圖6的配置中的特定點的示例數據信號的多個圖表。
[0012]圖9是包括平均功率控制的光學調製反饋電路的框圖。
[0013]圖10是示出包括佔空比調製器的光學發射器的框圖。
[0014]圖11是示出執行包括佔空比調製的光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。
[0015]圖12示出包括電路信號的附加濾波的示例光學發射器配置。
[0016]圖13是示出備選數據信號佔空比調製配置的框圖。
[0017]圖14示出示例低頻測試信號以及該測試信號對數據信號的效果。
[0018]圖15示出混合架構。
[0019]圖16是示出另一個示例配置的框圖，示出包括數字控制器的光學調製反饋系統。
[0020]圖17是示出數字控制器的示例輸入和輸出的特定的框圖。
[0021]圖18是示出用於生成IMONci和IMON1的示例機制的簡圖。

【具體實施方式】
[0022]諸如發光二極體(LED)發射器、VCSEL發射器或者雷射器二極體發射器之類的光學發射器包括用於生成經過調製以攜帶信息的光的組件。例如，雷射器二極體發射器包括雷射器二極體和雷射器二極體驅動器，其生成驅動器信號，驅動器信號被傳送給雷射器二極體以生成攜帶光信號的數據。
[0023]雷射器二極體驅動器接收一個或多個輸入信號，其經過處理以生成驅動器信號。例如，雷射器二極體驅動器可接收包含數據的數據輸入信號，其中數據將要調製為光信號供傳輸以及作為一個或多個參數調整輸入，例如調製電流控制輸入和偏置電流控制輸入。調製電流控制輸入控制邏輯「 I 」與邏輯「O」之間的光功率輸出的絕對差，以及偏置電流控制輸入控制雷射器二極體的平均光功率輸出。因為光學發射器的性能可基於諸如溫度的變化、發射器特性隨時間的變化等的多個因素而改變，所以控制機制能夠結合到光學發射器配置中，以確保光學發射器在所需操作範圍中起作用，以便保持高信號質量並且使功率耗散為最小。
[0024]圖1是示出包括閉環光學調製幅度(OMA)控制的光學發射器配置的框圖。雷射器二極體驅動器102接收提供數據的數據輸入信號104，其中數據將要由雷射器二極體106根據由雷射器二極體驅動器102所傳送的驅動器信號108來調製到光信號上。雷射器二極體驅動器102還接收OMA控制反饋信號(Im) 110，其調節雷射器二極體106在邏輯「I」與邏輯「O」之間的光功率輸出的絕對差。調製控制反饋信號110經由閉環監測控制來生成。光學檢測器、例如監測光電二極體112檢測由雷射器二極體106所生成的光量，並且輸出監測信號114 (其與所檢測的光量成比例)。低頻比較電路116接收監測信號114和數據信號104。低頻比較包括監測信號114的低頻分量和數據信號104的低頻分量，以生成調製控制反饋信號110，其被傳送給雷射器二極體驅動器102，以調節光學調製幅度。
[0025]圖2是示出執行光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。在202，從光學檢測器接收監測信號，其與由光學傳輸裝置(其基於由光學驅動器所接收的數據信號進行傳送)所生成的光量成比例。在204，在監測信號的低頻分量與數據信號的低頻分量之間進行比較，以及在206，調製控制反饋信號基於該比較來生成並且傳送給光學驅動器。
[0026]圖3是示出對監測信號和數據信號其中之一或兩者進行濾波的光學調製反饋電路的框圖。雷射器二極體驅動器302基於數據輸入信號306和光學調製幅度電流反饋信號308來生成驅動器信號304。將驅動器信號304傳送給雷射器二極體310供數據傳輸。監測光電二極體312充當光學檢測器，其生成監測信號314，監測信號314與由雷射器二極體310所生成的光量成比例。將監測信號314和數據信號306傳送給減法器316，其從監測信號314(其與由雷射器二極體310所傳送的光成比例)中減去與數據信號成比例的值(例如經由幅度縮放器317)，以生成殘餘信號318。如果發射器的OMA在指標(target)上，則殘餘信號318將接近零。如果OMA大於指標，則殘餘信號將與數位訊號同相，以及如果OMA小於指標，則殘餘信號將與數據信號異相。
[0027]在320，殘餘信號318和數據信號306其中之一或兩者經過濾波，以去除信號的高頻分量，並且經過AC耦合以去除信號的DC分量。例如，信號306、318可傳送給低通濾波器320，其對頻率接近或大於監測光電二極體312 (其有時是最大帶寬為ωΜχ的帶限裝置)的帶寬的信號分量進行濾波。在這種配置中，(一個或多個)低通濾波器320可配置成濾出接近或大於ωΜχ的高頻分量。在322，比較低頻分量，以生成調製控制反饋信號308，其被傳送給雷射器二極體驅動器302。例如，可通過將兩個信號306、318相乘(混合)或相關，來比較經濾波的殘餘信號318和數據信號306，以生成調製控制反饋信號308。
[0028]圖4是示出執行光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。在402，從光學檢測器、例如監測光電二極體來接收監測信號，其與由光學傳輸裝置(其基於由光學驅動器所接收的數據信號進行傳送)所生成的光量成比例。在404，從監測信號中減去與數據信號成比例的信號，以生成殘餘信號，以及在406，將殘餘信號和數據信號其中之一或兩者傳送給低通濾波器。在408，在監測信號的低頻分量與數據信號的低頻分量之間進行比較。例如，可通過將殘餘信號和數據信號相乘或相關，來執行比較。在410，調製控制反饋信號(其被傳送給光學驅動器)被生成，並且基於在408的比較。
[0029]圖5Α和圖5Β是光學調製反饋電路的框圖，示出監測信號與數據信號之間的比較的不例細節。圖5Α中，雷射器二極體驅動器502基於數據輸入信號506和光學調製幅度電流反饋信號508來生成驅動器信號504。將驅動器信號504傳送給雷射器二極體510供數據傳輸。監測光電二極體512充當光學檢測器，其生成監測信號514，監測信號514與由雷射器二極體510所生成的光量成比例。將監測信號514和數據信號506傳送給減法器516,其從監測信號514 (其與由雷射器二極體510所傳送的光成比例)中減去與數據信號506成比例的值，以生成殘餘信號518。
[0030]在520，殘餘信號518和數據信號506其中之一或兩者經過濾波，以去除信號的高頻分量，並且可經過AC耦合以去除信號的DC分量。在522，比較低頻分量。例如，可通過將兩個信號506、518相乘，來比較經濾波的殘餘信號518和數據信號506。將相乘522的輸出傳送給積分器524，以生成調製控制反饋信號508。
[0031]圖5Β示出用於提供圖5Α中的監測信號與數據信號之間的比較的備選配置。備選配置可提供與其它各備選配置相似或等效的性能。圖5Α的比較配置在552示出。在554，數據信號的縮放移動到下列之一:在556之前、數據信號的低通濾波558，在560之後、數據信號的低通濾波558，但是在到減法器564的分支562之前，以及在到減法器564的分支562上。在566，監測信號568的濾波形式以及數據信號的縮放和濾波形式經過混合併且然後提供給減法器572。
[0032]圖6是光學調製反饋電路的框圖，示出減法器電路的示例細節。雷射器二極體驅動器602基於數據輸入信號606和光學調製幅度電流反饋信號608來生成驅動器信號604。將驅動器信號604傳送給雷射器二極體610供數據傳輸。監測光電二極體612充當光學檢測器，其生成監測電流信號614(圖7中在704所示的示例波形)，監測電流信號614與由雷射器二極體610所生成的光量成比例，服從有限帶寬ωΜχ。減法器616從監測電流信號614中減去與數據信號606成比例的參考電流618(圖7中在702所示的示例波形)，以生成殘餘電流617(圖7中在706所示的示例波形)。參考電流618作為邏輯「O」電流620和增量電流622之和來生成，其中參考電流618的邏輯「I」分量由響應數據信號606的開關624來控制。邏輯「O」電流620和邏輯「I」電流可選擇成使得當雷射器二極體612以所需OMA進行傳送時，殘餘電流617的低頻分量將為零。
[0033]將殘餘電流617傳送給跨阻抗放大器626，以將殘餘電流617轉換成殘餘電壓628。殘餘電壓628和數據信號606在630、631例如按照或者低於監測光電二極體612的實際或估計帶寬來經過低通濾波和AC耦合(圖7中分別以712、708所示的示例波形)。在632，將經濾波的殘餘信號和經濾波的數據信號相乘(圖7中在714所示的示例波形)，而乘法(multiplicat1n)的DC分量或平均數由積分器634來檢測，以生成調製控制反饋信號608,其被傳送給雷射器二極體驅動器602。
[0034]圖7和圖8示出在圖6的配置中的特定點的示例數據信號的多個圖表。圖7中，發射器的OMA低於指標，並且應當相應地增加。在702的圖表表示Ikef信號，其被生成並且與數據信號成比例。IM_和1?*幅值選擇成使得當光學傳輸裝置工作在所需OMA時，Ieesidue信號的低頻分量將為零。在704的圖表指示由監測光電二極體所生成的監測電流信號，以及在706的圖表表示通過從Impd中減去Ikef所生成的Ikesidue信號。在708、710和712的圖表分別表示IKEF、IMPD和Ikesidue的低通濾波形式。在714，經濾波的數據信號(例如Ikef的電壓形式)與經濾波的殘餘信號(例如，Ikes■的電壓形式)相乘，以生成V.信號，其用來生成調製控制反饋信號。因為Vmlm信號平均大於零，所以指示雷射器二極體驅動器經由數據信號成比例地升高0ΜΑ。
[0035]圖8中，發射器的OMA聞於指標，並且應當相應地減小。在802的圖表表不Ieef Ih號，其被生成並且與數據信號成比例。在804的圖表指示由監測光電二極體所生成的監測電流信號，以及在806的圖表表示通過從Impd中減去Ikef所生成的Ikesidue信號。在808、810和812的圖表分別表示IKEF、I?pD和Ikesidue的低通濾波形式。在814，經濾波的數據信號(例如Ikef的電壓形式)與經濾波的殘餘信號(例如，Ieesidue的電壓形式)相乘，以生成V.信號，其用來生成調製控制反饋信號。因為VmJf號平均小於零，所以指示雷射器二極體驅動器經由數據信號成比例地降低0ΜΑ。
[0036]在一些實現中，期望還將平均功率控制(APC)反饋結合到光學發射器中。圖9是包括平均功率控制的光學調製反饋電路的示例的框圖。雷射器二極體驅動器902基於數據輸入信號906、光學調製幅度電流反饋信號908和偏置電流控制信號910來生成驅動器信號904。將驅動器信號904傳送給雷射器二極體912供數據傳輸。監測光電二極體914充當光學檢測器，其生成監測電流信號916，監測信號916與由雷射器二極體912所生成的光量成比例。減法器918從監測電流信號916中減去與數據信號906成比例的參考電流920，以生成殘餘電流922。
[0037]將殘餘電流922傳送給跨阻抗放大器924，以將殘餘電流922轉換成殘餘電壓926。跨阻抗放大器924可對來自Ikesidue信號的DC分量進行濾波，並且將DC分量提供給控制環928。APC控制環928基於Ikesidue信號的DC分量來生成偏置電流控制信號910，以將監測電流信號的DC分量強制為所需電平。殘餘電壓926和數據信號906例如按照或者低於監測光電二極體914的實際或估計帶寬、在930、931經過低通濾波。在932，經濾波的殘餘信號和經濾波的數據信號被相乘或相關，並且傳送給積分器934，以生成調製控制反饋信號908,其被傳送給雷射器二極體驅動器902。
[0038]在一些情況下，例如當輸入數據對具有快速重複率的重複短序列相對靜態時，數據信號的低頻分量可能不足以識別發射器OMA與所需OMA的偏差。為了確保數據信號的充分低頻分量，佔空比調製器可結合到光學發射器中。圖10示出包括佔空比調製器的光學發射器。雷射器二極體驅動器1002基於調製電流控制信號1006、偏置電流控制信號1008和具有佔空比(其由佔空比調製器1012按照低頻測試信號1014來調製)的數據輸入信號1010來傳送驅動器信號1004，其中通過按照低頻測量信號1014(例如偽隨機位序列)差分地延遲數據信號的上升和下降沿來產生數據信號1010。由佔空比調製器1012所引入的佔空比失真量可受到限制，例如對光學鏈路的總抖動具有不利影響。
[0039]將佔空比調製數據信號1010和來自光學調製器1016的監測信號提供給減法器1018、跨阻抗放大器1020、濾波器1021和1022、乘法器1024以及積分器1026和1028，以生成調製電流控制信號1006和偏置電流控制信號1008。在沒有佔空比調製器1012的實現可因輸入數據信號1010的小低頻分量而努力識別OMA差錯的情況下，圖10的配置能夠提供強OMA控制，而不管重複數據的長周期(例如，空閒模式，例如10101010…)。
[0040]佔空比調製可基於輸入數據信號的監測有選擇地激活。例如，當觀測到數據信號為靜態(例如重複空閒模式)時，可激活佔空比調製，以便強調數據信號的低頻分量。當數據信號為動態以使得低頻分量是單獨基於數據信號波形為充分時，佔空比調製能夠禁用(disable)。
[0041]圖11是示出執行包括佔空比調製的光學調製幅度反饋控制的方法的流程圖。在1102，所接收數據信號的佔空比改變成增加數據信號的低頻分量。在1104，從光學檢測器接收監測信號，其與由光學傳輸裝置(其基於由調製數據信號進行傳送)所生成的光量成比例。在1106，從監測信號中減去與調製數據信號成比例的信號，以生成殘餘信號。在1108，殘餘信號和調製數據信號其中之一或兩者經過低通濾波，以及在1110，(經濾波的)殘餘信號和數據信號被相關或相乘，以在1112生成調製電流控制信號。
[0042]先前配置是示範性的，以及本公開的範圍包含以上沒有顯式描述的附加變化。例如，圖12示出包括電路信號的附加濾波的示例光學發射器配置。在圖12的示例中，濾波器Fl 1202和F21204的上截止頻率選擇成低於監測光電二極體1206信號至能夠由監測光電二極體1206準確檢測的頻率範圍。在1202、1204設置過高截止頻率能夠減小監測信號1208的視在幅度，因為在1210的比較包括由監測光電二極體1206來衰減的一些頻率分量。這個視在衰減可通過在接近監測光電二極體1206帶寬極限的頻率增加監測光電二極體信號1208的相移來加劇，從而降低數據信號與監測光電二極體信號1208的同相分量之間的相關性(correlat1n)。
[0043]在減法之前對參考信號IKEF1212進行濾波能夠改進相關性確定。低通濾波器F31214在某個程度上補償監測光電二極體1206的限制帶寬。濾波器F41216將匹配相移引入數據信號，其由包括乘法器1210和積分器1218的相關器來使用。當F31214匹配監測光電二極體1206的頻率響應時，Ieesidue則將在OMA處於指標上時為零。雖然監測光電二極體1206帶寬通常不是極準確已知的，但是濾波器F31214和F41216的包含允許系統容許監測光電二極體1206帶寬的較寬範圍，同時保持幅度控制的精度。
[0044]例如，如果監測光電二極體1206帶寬高於F31212帶寬，則監測光電二極體信號1208的幅度將在接近F31214帶寬的頻率超過參考信號。這可能預計使系統過高估計電流0ΜΑ。但是，在這類頻率，由於濾波器F31212所引入的增加相移，還存在監測信號1208與參考信號1212之間的增加相位差。這再次降低(類似濾波的)數據信號與監測光電二極體信號1208的同相分量之間的相關性。因此，相位差趨向於在某個程度上補償幅度差。這與其它情況(其中相位差可加強幅度差)形成對照。
[0045]因此，F31214能夠相當進取地設置，以補償低監測光電二極體1206帶寬，而在若監測光電二極體1206帶寬比預計要高時沒有顯著影響精度。對於F11202和F21204(其設置幅度比較的帶寬)的給定帶寬，系統能夠容許監測光電二極體1206帶寬的寬許多的範圍；和/或對於監測光電二極體1206帶寬的給定下限，F11202和F21204的帶寬能夠增加，從而允許對較寬頻帶進行幅度比較。後者允許數據信號能量的大許多比例用於比較中。這降低對噪聲和偏移的靈敏度，並且允許OMA差錯的檢測對短許多的時間窗口進行。這對於突發模式光學驅動器可以是有用的，其中數據可在短突發中傳送。
[0046]作為另一個示例，圖13是示出備選數據信號佔空比調製配置的框圖。佔空比調製器1302改變輸入數據信號的佔空比，以生成調製輸入數據信號1304，其被傳送給雷射器二極體驅動器1306。與先前所述示例不同，不是向乘法器/混合器1312提供數據信號1304，而是將低頻測試信號1314作為輸入來提供給1312。在數據信號1304的低頻分量的大部分通過佔空比調製來提供的情況下，低頻測試信號1314的直接使用能夠提供改進的OMA控制。圖14示出示例低頻測試信號1402以及該測試信號對數據信號1404的效果。
[0047]作為又一示例，圖15示出混合架構。混合架構組合上文所述的某些特徵。在圖15的示例中，將VDAA_FILT1502和VLFTS1504提供給相關器1506。圖15的架構可提供質量OMA控制，其與輸入數據信號中的低頻內容量無關。
[0048]本文所述的某些實施例能夠提供對L-1曲線中的非線性度、扭結和碰撞的優良免疫性，並且可避免對濾波器的詳細表徵的任何必要性。所示架構可採用適度或低帶寬監測光電二極體來實現，可呈現低功率消耗，並且可用於具有極高(理論上無限)比特率的系統中。
[0049]要注意，光學調製幅度控制系統能夠按照多種配置來提供。例如，光學調製反饋電路能夠獨立地實現，其包括生成調製控制反饋信號的低頻比較電路。在另一個配置中，光學驅動器集成電路能夠包括光學驅動器和低頻比較電路。在另一配置中，光學模塊能夠包括光學驅動器、雷射器二極體、光學檢測器和低頻比較電路。另外，某些元件可使用數字組件來代替本文所述的模擬形式。
[0050]參照具體示範實施例描述了本發明。然而，本領域的技術人員非常清楚，能夠按照不同於上述示範實施例的具體形式來實現本發明。例如，圖16是示出另一個示例配置的框圖，示出包括數字控制器的光學調製反饋系統。雷射器二極體驅動器1602基於調製電流控制信號1606、偏置電流控制信號1608和具有佔空比(其由佔空比調製器1612按照低頻測試信號1614來調製)的數據輸入信號1610來傳送驅動器信號1604，其中通過按照低頻測量信號1614(例如偽隨機位序列)差分地延遲數據信號的上升和下降沿來產生數據信號1610。控制輸入1606、1608、1610可米取多種形式。在一個不例中，偏置電流控制信號1608表示邏輯O電平的傳輸期間的雷射器電流。在使用這種定義時，平均雷射器電流將為IBIAS+I?/2(假定數據信號的50%平均佔空比)。在這種配置中，平均光功率輸出受到Ibias和Im影響，其可能引起平均功率控制與OMA控制環之間的不希望幹擾。為了解決這個潛在問題，在一些配置中，Ibias定義為雷射器邏輯O和邏輯I驅動電流的平均數。在這種實現中，雷射器驅動器1602能夠配置成使用下式來計算邏輯O驅動電流:邏輯O雷射器驅動電流=Ibias-1mod/2o在這種實現中，由OMA控制環對Im的變更對平均光功率沒有作用，從而允許平均光控制環和OMA控制環單獨操作。
[0051]佔空比調製數據信號1610用來控制開關1616，其促進從監測光電二極體1618(其監測驅動器信號1604所驅動的雷射器二極體的輸出)所輸出的監測信號中減去與數據信號1610成比例的信號。減法生成下遊使用的殘餘信號1622。跨阻抗放大器1624將殘餘信號1622從電流轉換成電壓，其中電壓的DC分量使用APC積分器1646來提取，DC分量用於保持所需平均功率。殘餘信號1622然後1626的低通或帶通濾波器來濾波，例如以便去除殘餘信號1622的高頻和DC分量，以生成經濾波的殘餘信號1628供比較。將經濾波的殘餘信號與在1630、與圖15的後置濾波器F2相反的前置濾波器F2使用佔空比調製數據信號1610和低頻測試信號1614來混合的信號進行比較。那兩個信號1610、1614在1630(例如經由加權混合)來求和，並且提供給1632的低通或帶通濾波器(其可匹配1626的濾波器)，以生成經濾波的混合信號1634。在一些實現中，殘餘信號1622以及來自1630的混合器的信號可提供給完全相同數量的濾波器1626、1632,嘗試保持從那些濾波器1626、1632所輸出的信號1628、1634之間的相位，因為信號的各濾波可引起對已濾波信號的相移。通過由完全相同的η個濾波器對兩種信號進行濾波,可最好地保持1628、1634的相位。在1636,例如通過將兩個信號1628、1634相乘來比較信號1628、1634，以便檢測兩個信號之間的相關性或者逆相關性，其產生乘法結果中的正或負平均數，以及在1638對該比較的結果求積分。
[0052]數字控制器1640在圖16的示例中用於生成調製電流控制信號1606和偏置電流控制信號1608中。在圖16的示例中，數字控制器1640基於分別來自比較器1642、1644的輸入來提供調製電流控制信號1606和偏置電流控制信號1608，其中比較器1642接收來自OMA控制積分器1638的輸入，以及比較器1644接收來自APC積分器1646的輸入，以便檢測各積分結果的符號(即，對積分器的輸入具有正還是負平均值)。
[0053]圖17是示出數字控制器的示例輸入和輸出的特定的框圖。數字控制器1702提供作為對雷射器二極體驅動器的輸出的調製電流控制信號1704和偏置電流控制信號1706，其受到在1708、1710的相應數模轉換。數字控制器1702基於從反饋環路所接收的那些輸出和輸入的先前狀態來提供這些輸出1704、1706。例如，相對OMA控制反饋環路，將監測信號的低頻分量和數據信號的低頻分量相乘(例如在圖16的1636)，並且在1712對乘法結果求積分。在1712的該積分的結果提供給比較器1714，其確定積分結果為正還是負。來自比較器1714的二進位上或下反饋信號1716由數字控制器1702用來將調製電流控制信號1704從其電流電平向上或向下調整。
[0054]在操作中，數字控制器1702和OMA環路積分器1712響應時鐘信號1718。時鐘信號1718在光學發射器為激活時、例如在傳輸期間提供給數字控制器1702和積分器1712。基於例如在每一個時鐘周期結束時來自時鐘信號1718的脈衝，數字控制器1702對來自OMA環路比較1714的反饋信號1716進行取樣。基於取樣反饋信號，數字控制器1702基於反饋信號1716的電平來確定將調製電流控制信號1704向上還是向下調整一個或多個電平。OMA環路積分器1712還接收時鐘信號1718，並且基於時鐘脈衝的接收、例如每次接收時鐘脈衝時重置。積分器1712可在相對時鐘信號1718周期的短周期保持在零值，以便允許對雷射器二極體驅動器的先前調整的效果經過系統傳播。在積分器1712通過時鐘信號1718來重置的這種配置中，OMA環路積分器1712對單個時鐘周期監測低頻比較，以確定該比較總體為正還是為負。將該積分結果提供給OMA環路比較器1714，其沿OMA環路反饋通路1716提供信號(例如二進位上或下信號或者上或下信號加上調整幅值)，從而指示數字控制器關於如何調整調製電流控制信號1704。
[0055]除了如上所述促進調製電流控制信號1704的數字調整之外，時鐘信號1718結合數字控制器1702的使用能夠在數據傳輸是非毗連的實現中提供有益效果。在許多非毗連數據傳輸方案、例如以突發傳送數據的異步方案中，某些信號生成參數必須對各突發顯著地重新調整，嘗試滿足信道和其它系統特性。圖17的數字控制器1702能夠配置成在光學發射器為非激活時保留輸出信號1704、1706的最後狀態，如休眠時鐘信號1718所指示。當重新激活時鐘信號1718時，例如在將突發啟用信號1720提供給時鐘發生器1722時，數字控制器1702輸出最後已知的狀態作為起始輸出1704、1706。如果突發之間的時間周期較短，並且如果工作條件自上一個突發傳輸以來沒有顯著改變，則由數字控制器1702所提供的最後已知狀態可能接近對雷射器二極體驅動器的所需輸入。在對激活時鐘信號1718的操作期間，這些輸出值1704、1706將例如經由OMA環路反饋信號1716進一步調整。在一些配置中，當突髮長度比時鐘信號1718的時鐘周期要短時，時鐘事件(例如脈衝)則可在突髮結束時生成，以確保每個突發始終存在至少一個時鐘周期，以允許對輸出1704、1706的調整。
[0056]偏置電流控制信號1706能夠按照與調製電流控制信號1704相似的方式來控制。殘餘信號(例如來自圖16中的跨阻抗放大器1624)的DC分量通過在1724的積分來檢測，而積分結果提供給比較器1726，其確定積分結果為正還是為負，並且向數字控制器1702提供二進位上或下反饋信號1728。數字控制器1702基於時鐘信號1718對平均功率控制反饋信號1728進行取樣，並且基於所接收信號1728將偏置電流控制信號1706從其電流狀態向上或向下調整。在一些配置中，平均功率控制積分器1724基於時鐘信號1718、例如基於各相位來重置，使得平均功率控制反饋信號1728基於自上一個時鐘周期以來的殘餘信號的DC分量。
[0057]又參照圖16，如上所述，通過從監測光電二極體1618所生成的監測電流中減去參考電流1648，來生成殘餘電流1622。參考電流1648由開關1616基於調製數據信號1610來控制，其中參考電流1648表示所傳送的數據信號1610。在圖16的示例的操作中，參考電流1648在邏輯O被傳送時設置在IM_電平，而當邏輯I被傳送時設置在IM_+(IM1-1M_)=I?oni電平。在一些實現中，IM_和Imi電平基於所接收的所需平均功率和所接收的所需光學調製幅度(例如來自用戶界面數據條目或者來自計算機可讀介質)來設置。但是，在其它實現中，可能更期望而是基於所需平均功率和所需消光比(即，P1A3tl:邏輯I光功率級與邏輯O光功率級的比率)來設置系統中的值、例如IM_和IMW1，因為在一些情況下，消光比可比光學調製幅度更為直觀或者通常引用。假定監測光電二極體線性地響應光功率，則ImONi/ImONO — Pi/Pq —消光比。
[0058]在一個實現中，提供一種用戶界面，其接受光學傳輸裝置的所需消光比和所需平均功率。在這種實現中，表示數據信號的參考電流1648在數據信號表示邏輯O值時處於第一電平IM_，而參考電流1648在數據信號表不邏輯I值時處於第二電平Ihjni。第一電平Imono按照下式確定:
Imono 一 2*Iave/ (ER+1)，
其中，Im?。是第一電流電平，Ime是基於所接收的所需平均功率(例如將要由APC環路所針對、以便實現雷射器二極體1620的所需平均光功率輸出的平均監測光電二極體1618的電流；假定數據信號的50%平均佔空比Iave = (Imon1-1mono)/2)的電流，以及ER是所接收的所需消光比。
第二電平Imi進一步按照下式確定:
(Imon1-1mono) = 2* Iave* (ER -1)/ (ER+1)，
其中，(Imoni _ Imono)是第一與第二電流電平之間的差。光學傳輸裝置的所接收的所需平均功率和所接收的所需消光比可來自多種源，例如來自計算機存儲器或者來自用戶界面。在一個示例中，用戶界面接受所需消光比和光傳輸裝置的所需平均功率作為輸入，但是不接受所需光學調製幅度的值。
[0059]圖16所示的1_電流和(IM1 -1mono)能夠經由多種機制來生成。圖18是示出用於生成IMONtl和(IM1 -1mono)的示例機制的簡圖。圖18中，2X IAVE的初始電流例如由數模轉換器在用戶控制下、基於所需平均功率來生成。待接通的多個開關基於所需消光比來確定。在一個示例中，所接通的開關的數量等於n-1，其中η是目標消光比。如果所有所示柵極連接PMOS電晶體裝置是等效的，並且(η-1)個開關接通，則電流在總共(n+1)個電晶體裝置之間均等共享。因此，頂ONO生成為具有2X Iave/(n+1)的單電晶體裝置中的電流，並且 Imqni _ Imqnq — Imqnci* (n _ !) — 2*Iave* (n _ I) / (n+1)。
[0060]OMA控制方案可通過監測所傳送信號的低頻分量來控制光學幅度，如本文所述。假定光學發射器具有平坦頻率響應，這種控制充分表示數據信號的全帶寬的幅度。如果頻率響應不是平坦的，則在目標OMA或目標消光比與採用高帶寬設備所測量時的實際值之間可存在某種偏移。這種偏移能夠通過微調控制來補償，其中微調控制調整IM_和Imwi電流的值。例如，α?-ιΜ_)的值能夠按照微調控制設定與縮放因子(例如，大於或小於I的縮放因子)相乘，以及ΙΜ_的值能夠相應地調整，以使Imi和ΙΜ_的平均數保持恆定。這種控制能夠改變Ikef信號的AC分量的幅度，同時保持相同的DC分量，使得Iave並且因此平均光功率輸出未受影響。在一個示例中，調整電流能夠按照下式、基於縮放因子m來確定:
Imono, ADj — Imono _ 0.5 (m _ I) (I10Ni ~~ Imono) ?
其中，[是經調整的第一電平，IM_是預調整第一電平，以及(ΙΜ?ι _ Im_)是第一與第二電平之間的預調整差；以及(Imoni ~~ Imono) adj — m (Imoni ~~ Imono) ?
其中，(Imoni _ lira。)adj是第一與第二電平之間的調整差。
[0061]所述的實施例只是說明性的，而不應當被理解為限制性的。本發明的範圍要權利要求書、而不是以上描述中反映，並且落入本權利要求書的範圍之內的所有變更和等效方案均預計包含在其中。例如，系統和方法可將經由網絡(例如區域網、廣域網、網際網路、它們的組合等)所傳送的數據信號、光纖介質、調製載波、無線網絡等用於與一個或多個數據處理裝置的通信。數據信號能夠攜帶提供給裝置或者從裝置提供的、本文所公開數據的任一個或全部。
[0062]應當理解，如本文的描述中或者以下權利要求書中通篇所使用，「一」、「一個」和「該」的含意包括複數引用，除非上下文另加明確說明。另外，如本文的描述中和以下權利要求中通篇所使用，「…中」的含意包括「…中」和「…上」，除非上下文另加明確說明。另外，術語「每個」的使用不一定表示「每一個」，除非上下文另加明確說明。最後，如本文的描述中和以下權利要求書中通篇所使用，「和」以及「或」的含意包括結合的和分離的，並且可以可互換地使用，除非上下文另加明確說明；詞語「排他的或」可用來表示只有分離含意可適用的情況。
【權利要求】
1.一種低頻…比較電路，包括: 電路，配置成: 接收由光學檢測器所生成的監測信號，所述監測信號與基於由光學驅動器所接收的數據信號進行傳送的光學傳輸裝置所生成的光量成比例；以及 基於所述監測信號的低頻⑷分量和所述數據信號的相關低頻⑷分量的比較來生成傳送給所述光學驅動器的調製電流控制信號。
2.如權利要求1所述的電路，其中，所述電路包括數字控制器，其中所述數字控制器配置成: 基於所述監測信號和所述數據信號的所述相關低頻…分量的比較來接收反饋信號；以及 基於所述反饋信號和所述調製電流控制信號的先前狀態來生成所述調製電流控制信號。
3.如權利要求2所述的電路，其中，所述反饋信號基於所述監測信號和所述數據信號的所述相關低頻⑷分量對單時鐘周期的比較。
4.如權利要求3所述的電路，其中，所述反饋信號是二進位上或下信號。
5.如權利要求3所述的電路，其中，所述反饋信號基於對所述單時鐘周期的所述比較的積分。
6.如權利要求5所述的電路，其中，所述積分由積分器執行，其中所述積分器和所述數字控制器響應時鐘信號，並且所述時鐘信號在所述光學傳輸裝置為激活時是激活的。
7.如權利要求6所述的的電路，其中，所述積分器基於所述時鐘信號的所接收脈衝來重置，以及所述數字控制器基於所述時鐘信號的所接收脈衝對所述反饋信號進行取樣。
8.如權利要求6所述的電路，其中，所述數字控制器在所述光學傳輸由非激活時鐘信號所指示為非激活時保留所述調製電流控制信號的先前狀態。
9.如權利要求2所述的電路，其中，所述數字控制器配置成生成所述調製電流控制信號的數字形式，並且將所述數字形式轉換成所述調製電流控制信號的模擬形式。
10.如權利要求2所述的電路，其中，所述數字控制器還配置成: 基於所述監測信號的IX:分量來接收平均功率反饋信號；以及 基於所述平均功率反饋信號和所述偏置電流控制信號的先前狀態來生成傳送給所述光學驅動器的偏置電流控制信號。
11.如權利要求10所述的電路，其中，所述偏置電流控制信號表示邏輯0驅動電流和邏輯1驅動電流的所需平均。
12.如權利要求10所述的電路，其中，所述偏置電流控制信號基於所述監測信號的所述IX:分量對單時鐘周期的監測； 其中所述平均功率控制反饋信號是二進位上或下信號；以及 所述平均功率反饋信號基於對所述單時鐘周期的積分，其基於所述監測信號的所述％分量。
13.如權利要求1所述的電路，其中，所述數據信號的所述低頻八分量的帶寬低於所述光學檢測器的帶寬。
14.如權利要求1所述的電路，其中，從所述監測信號中減去表示所述數據信號的信號； 其中表示所述數據信號的所述信號基於所接收的所需消光比和所述光學傳輸裝置的所接收的所需平均功率。
15.如權利要求14所述的電路，其中，表示所述數據信號的所述信號在所述數據信號表不0值時處於第一電平,而表不所述數據信號的所述信號在所述數據信號表不1值時處於第二電平。
16.如權利要求15所述的電路，其中，所述第一電平是按照下式所確定的第一電流電平: 工醫。一， 其中，1^0是第一電流電平，1^2是基於所述所接收的所需平均功率的電流，以及是所述所接收的所需消光比； 其中，所述第二電平是按照下式所確定的第二電流電平: (工畫—I腳0) = 2*1 細氺 ￠[1)/ (詘+1)， 其中，(1.-1,)是所述第一與第二電流電平之間的差。
17.如權利要求16所述的電路，其中所述第一電流電平和所述第二電流電平使用多個柵極連接電晶體來生成，其中所述電晶體的一部分由單獨開關來控制。
18.如權利要求14所述的電路，其中，所述所需平均功率和所述所需消光比從存儲器或者經由計算機用戶界面來接收。
19.如權利要求18所述的電路，其中，所述計算機用戶界面不接受所需光學調製幅度的值。
20.如權利要求1所述的電路，其中，從所述監測信號中減去表示所述數據信號的信號； 其中表不所述數據信號的所述信號在所述數據信號表不0值時處於第一電平,而表不所述數據信號的所述信號在所述數據信號表示1值時處於第二電平； 所述第一電平和所述第二電平都基於縮放因子III來調整。
21.如權利要求20所述的電路，其中，所述第一電平按照下式來調整:
^10^0,401 — 1腳0 ~ 0.5 (111 - 1) (1^1 ~ I腳0)， 其中，、。，仙了是經調整的第一電平，1腳。是預調整第一電平，以及(1-- - 1--)是所述第一與第二電平之間的預調整差； 其中所述第二電平按照下式來調整:
(1(110? ~~ ^10?) 401 — 111 (工屻祖 ~~ 工^^仰)， 其中，~ 卿是所述第一與第二電平之間的所述調整差。
22.如權利要求1所述的電路，其中，所述電路還配置成從所述監測信號中減去與所述數據信號成比例的信號，以生成殘餘信號，其中所述調製電流控制信號基於所述殘餘信號和所述數據信號的相關性。
23.如權利要求22所述的電路，其中，所述電路還配置成在生成所述調製幅度電流控制信號之前向低通濾波器提供所述殘餘信號和所述數據信號其中之一或兩者。
24.如權利要求22所述的電路，其中，當實現所述光學傳輸裝置的所需光學調製幅度時，所述殘餘信號的低頻⑷分量為零。
25.如權利要求22所述的電路，還包括積分器或低通濾波器，其中所述積分器或低通濾波器配置成接收所述殘餘信號和所述數據信號的相關性，並且生成所述調製電流控制信號。
26.如權利要求1所述的電路，還包括配置成基於所述監測信號的IX:分量來將平均功率控制信號傳送給所述光學驅動器的平均功率控制電路。
27.如權利要求1所述的電路，其中，所述光學傳輸裝置是1^0、雷射器二極體或7^21。
28.如權利要求1所述的電路，其中，將所述調製電流控制信號傳送給所述光學驅動器，以調整所述光學驅動器的調製幅度。
29.如權利要求1所述的電路，其中，所述數據信號的佔空比按照低頻仏測試信號動態改變，以將附加低頻仏內容引入所述數據信號中。
30.如權利要求29所述的電路，其中，所述數據信號與所述低頻測試信號混合，以生成混合相關信號； 其中所述比較電路配置成從所述監測信號中減去與所述數據信號成比例的信號，以生成殘餘信號；以及 所述調製電流控制信號基於所述殘餘信號和所述混合相關信號的相關性來生成。
31.如權利要求30所述的電路，其中，將所述殘餘信號傳送給濾波器，以生成經濾波的殘餘信號； 其中將所述混合相關信號傳送給基本上相同的濾波器，以生成經濾波的混合相關信號； 所述調製電流控制信號基於所述經濾波的殘餘信號和所述經濾波的混合相關信號的相關性來生成。
32.—種光學模塊，包括: 光學驅動器，配置成基於所接收數據信號來輸出驅動器信號，其中所述驅動器信號的調製幅度按照所接收調製電流控制信號來控制； 雷射器二極體，配置成基於所述驅動器信號來傳送光； 光學檢測器，配置成生成與由所述光學傳輸裝置所生成的光量成比例的監測信號；以及 低頻…比較電路，包括配置成執行下列步驟的電路: 接收光學檢測器所生成的所述監測信號；以及 基於所述監測信號的低頻⑷分量和所述數據信號的相關低頻⑷分量的比較來生成傳送給所述光學驅動器的所述調製電流控制信號。
【文檔編號】H04B10/54GK104426611SQ201410426353
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月26日 優先權日:2013年8月27日
【發明者】喬納·納特根斯 申請人:塞姆泰克股份有限公司