操作垂直腔面发射激光器的制造方法
【专利摘要】提供了一种用于操作垂直腔面发射激光器的方法、系统和计算机可读介质。操作垂直腔面发射激光器可以包括：向驱动器发送信号，以降低垂直腔面发射激光发射器的光功率；以及响应于确定该光功率不足以被接收器接收，向该驱动器发送与将该光功率提高特定量相关联的信号。
【专利说明】
操作垂直腔面发射激光器
【背景技术】
[0001]垂直腔面发射激光器(VCSEL)中的光功率可以随着温度的变化而改变。在某些情况下，为了降低VCSEL的功耗和/或提高VCSEL的可靠性，可以自动地控制功率。
【专利附图】
【附图说明】
[0002]图1图示根据本公开的用于操作VCSEL的系统的示例的框图。
[0003]图2图示根据本公开的包括计算机可读介质的计算系统的示例的框图，该计算机可读介质与用于操作VCSEL的处理资源保持通信。
[0004]图3是图示根据本公开的用于操作VCSEL的方法的示例的流程图。
【具体实施方式】
[0005]本公开的示例包括方法、系统和/或计算机可读介质。一种用于操作VCSEL的示例性方法可以包括:向驱动器发送信号，以降低垂直腔面发射激光发射器的光功率；并且响应于确定该光功率不足以被接收器接收，向该驱动器发送与将光功率提高特定量相关联的信号。
[0006]用于自动控制功率的现有技术可包括使用监控系统(例如，外部系统)，该监控系统利用监控激光器和/或监控光电二极管。此外，这种系统可包括会进一步增加成本的复杂电路。而且，这种系统可依赖于监控系统与VCSEL系统之间的各种特性(如，操作温度、机械调准和/或时效行为)被共享的假设。
[0007]在本公开的以下详细描述中，引用了附图，其中附图形成本公开的一部分，并且在本公开的以下详细描述中，通过实例示出了本公开的示例可以如何付诸于实践。将充分详细地描述这些示例，以使本领域普通技术人员实施该公开的示例，并且应理解，可以利用其它示例，以及在不背离本公开范围的情况下，可以做出过程改变、电改变和/或结构改变。
[0008]可以添加、交换和/或删除本文中各附图所示的元件，以提供本公开的许多附加的示例。另外，在各图中提供的元件的比例和相对大小旨在图示本公开的示例，而不应按照限制意义来理解。
[0009]对于各种半导体二极管，在固定电流下的结电压可随着温度的升高而降低。例如，VCSEL中的结电压可以以这种方式(如，以-2-mV/°C)变化。因此，当温度升高，VCSEL调制光功率可随着受激发射的阈值电流升高而降低。这种降低可以通过概念1-P曲线中斜率效率曲线随着升高的温度趋平来可视化，其中该概念1-P曲线用于图示VCSEL中的驱动电流和光功率之间的关系。自动功率控制方案在面临例如包括温度、组件老化和/或校准等各种变化条件时可以基本上保持恒定的光功率。本公开的示例可以降低(如，最小化)用电量，提高VCSEL寿命和可靠性，同时仍确保足够的光功率来保持信号接收的完整性。
[0010]本公开的示例不使用昂贵的监控激光器和/或监控光电二极管。因此，本公开的示例可以节省与这种组件、这种组件的安装、和/或可能随其关联的附加的复杂电路相关联的成本。
[0011]此外，本公开的示例可以避免使用模型参数的假设。例如，通过监控系统监控电压会要求掌握各种参数以及它们在各种温度和/或过量下的行为。获得这种掌握可能是昂贵的，并且一个VCSEL系统和另一 VCSEL系统之间也会不同。因此，本公开的示例可以覆盖VCSEL系统的各种(如，所有)部件、光电二极管和/或路径变化(如，发射器和/或接收器的校准，和/或老化)。
[0012]此外，本公开的示例可以使用来自VCSEL系统本身的数据，而不是来自许多监控系统的数据。结果是，本公开的示例可以避免与多个系统之间的不同特性相关联的问题。而且，本公开的示例可以被集成到现有的链路训练协议。因此，本公开的示例可以在硬件(如，电路)的改变得以减少(如，最小的)的情况下实施，从而例如与先前的光功率控制方法相比，减少了空间和/或功率。
[0013]图1图示了根据本公开的用于操作VCSEL的系统100的示例的框图。如图1所示，系统100包括含有控制逻辑104的发射器102以及含有控制逻辑108的接收器106。尽管在图1中未图示，但系统100可以包括附加组件，诸如许多放大器以及其他组件。如图1所示，发射器102和接收器106可以由信道110连接。例如，信道110可以是光纤信道。尽管图示了一个信道，但发射器102和接收器106可以驻留在光网络内的分离子网络中，使得它们可以位于分离的互连环中和/或位于可通过例如大量光纤耦合在一起的网状网络中。
[0014]发射器102可以是VCSEL 二极管(如，激光发射垂直于其顶面的半导体激光二极管)。例如，发射器102可以在各种功率水平(如,光功率水平)下发射光信号(如,发射信号、光波和/或脉冲)。发射器102的各种操作(如，发射功率水平控制)可以由例如控制逻辑104控制。
[0015]接收器106可以是被配置成接收来自发射器102的光信号的装置和/或模块(如，光电探测器)。例如，接收器106可以被放置为接收从发射器102导向接收器106的光信号。接收器106可以是各种类型的，包括例如正型光电二极管、本征光电二极管和负型光电二极管，和/或谐振腔光电探测器，等。
[0016]控制逻辑104和/或控制逻辑108可以以例如硬件逻辑的形式(如，以专用集成电路(ASIC)的形式)实现。然而，除非特别指示，否则本公开的示例不限于控制逻辑104和/或控制逻辑108的特定实现。发射器102与接收器106之间(如，控制逻辑104与控制逻辑108之间)的通信可以包括各种编码和/或协议。此外，通信可以包括通过例如低速总线(如，系统控制总线、以太网等)等的通信。
[0017]控制逻辑104可以降低与光信号相关联的光功率。为了降低光功率，控制逻辑104可以降低发射器102的电流(如，输出电流)。例如，这种降低可以以特定的速率在连续水平上发生。这种降低可以每隔一定的时间发生(如，光功率可以在特定时期内降低特定量)。本公开的示例并不将光功率的降低限于特定速率、时间、量和/或模式。
[0018]控制逻辑108可以检查(如，读取)所接收的发射信号并且检测可能的错误。所接收的发射信号可以是例如对发射器102和接收器106两者都已知的预定义模式，以使接收器106的控制逻辑108能够检测可能的错误。此外，控制逻辑108可以确定所接收的光信号的接收质量。控制逻辑108可以确定在接收器106处所接收的信号的接收质量超出阈值。根据本公开的一个或多个示例，所接收的信号质量超出阈值可包括由于低功率引起的所接收的信号中的失效和/或错误。例如，这种失效和/或错误可由与光眼图的改变(如，关闭)相关联的错误引起，该改变是由光信号的不充分功率水平产生的。
[0019]控制逻辑108可以响应于接收质量超出阈值，而向发射器102发送用于提高光功率的请求。提高光功率可以包括提高发射器102的当前(如，输出)电流。提高光功率可以包括将光功率提高至特定水平(如，预期的操作功率)和/或将光功率提高特定份额和/或量(如，10% )。这种水平可以基于下述确定来选择，即接收器106在该特定水平下将接收充分的信号，并且同时在该特定水平下的功率水平将足够低，使得系统100避免与提高的(如，高)功率相关联的可靠性问题，诸如那些由于例如老化和/或压力引起的问题。此外，这种水平可以基于光信号和/或光信号的接收的预期失效率来确定。这种失效率可以通过比特误码率(如，所接收的数据模式关于预定义数据模式的比特误码率)测量。可以提高来自发射器102的信号的光功率，使得预期的比特误码率处于特定水平(如，1-12)、和/或落在特定范围(如，10_1(1-10_16)和/或信号完整性裕量内。此外，这种水平可以基于所预期的到失效的时间来确定。
[0020]图2图示了根据本公开的包括计算机可读介质的计算系统的示例的框图220，其中该计算机可读介质与用于操作VCSEL的处理资源通信。计算机可读介质(CRM) 222可以与具有比228-1、228-2、…、228-N多或少的处理器资源的计算装置224通信，该计算装置224可以与有形非瞬态CRM 222通信和/或容纳有形非瞬态CRM 222，其中有形非瞬态CRM222存储一组可由一个或多个处理器资源(如，228-1、228-2、…、228-N)执行的、用于操作在本文中描述的VCSEL的计算机可读指令226。该计算装置可以包括存储器资源230，并且处理器资源228-1、228-2、…、228-N可以耦合到存储器资源230。
[0021 ] 处理器资源可以执行存储在内部或外部非瞬态CRM 222上的用于操作VCSEL的计算机可读指令226。本文中使用的非瞬态CRM(如，CRM 222)可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器可以包括依赖于电源存储信息的存储器，诸如各种类型的动态随机存取存储器(DRAM)等。非易失性存储器可以包括不依赖于电源存储信息的存储器。非易失性存储器的示例可以包括诸如闪存、EEPR0M、相变随机存取存储器(PCRAM)的固态介质，诸如硬盘、磁带驱动器、软盘和/或磁带存储器的磁存储器，诸如数字视频光盘(DVD)、蓝光光盘(BD)、光碟(CD)和/或固态驱动器(SSD)、闪存等的光盘，以及其它类型的CRM。
[0022]非瞬态CRM 222对于计算装置来说可以是整体的，或以有线或者无线的方式通信地耦合至计算装置。例如，非瞬态CRM 222可以是内部存储器、便携式存储器、便携式磁盘或位于另一计算资源(如，支持经由因特网下载计算机可读指令)内部的存储器。
[0023]CRM 222可以经由通信路径232与处理器资源(如，228-1、228-2、…、228-N)通信。通信路径232对于与处理器资源228-1、228-2、…、228-N相关联的机器来说可以是本地的或远程的。本地通信路径232的示例可以包括诸如计算机的机器内部的电子总线，在该计算机中，CRM 222是通过电子总线与处理器资源(如，228-1、228-2、…、228-N)通信的易失性、非易失性、固定和/或可移动存储介质之一。这种电子总线的示例可以包括工业标准结构(ISA)、外部组件互连(PCI)、先进技术附件(ΑΤΑ)、小型计算机系统接口(SCSI)、通用串行总线(USB)、其它类型的电子总线等以及其变型。
[0024]诸如在CRM 222与处理器资源(如，228_1、228_2、…、228-N)之间的网络连接的示例中，通信路径232可以使得CRM 222远离处理器资源(如，228_1、228_2、…、228-N)。即，通信路径232可以是网络连接。这种网络连接的示例可以包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、个域网(PAN)和因特网等。在这种示例中，CRM 222可以与第一计算装置相关联，并且处理器资源(如，228-1、228-2、…、228-N)可以与第二计算装置相关联。
[0025]计算机可读指令226可以包括用于向驱动器(如，控制逻辑)发送信号以将VCSEL的光功率从第一水平降低至第二水平的指令。例如，这种降低可以以类似于先前结合图1讨论的方式。计算机可读指令226可以包括用于响应于从光接收器接收的信号而将光功率从第二水平提高到第三水平的指令，其中第三水平是至少部分地基于以类似于先前结合图1讨论的方式与第三水平相关联的预期失效率选择的。
[0026]图3是图示了根据本公开的用于操作VCSEL的方法334的示例的流程图。方法334可以由执行计算机可读指令的多个硬件装置和/多个计算装置(如，上面结合图2讨论的计算系统)执行。
[0027]在块336，方法334包括向驱动器发送信号，以降低VCSEL的光功率。可以以各种方式，诸如例如先前结合图1讨论的那些方式，降低光功率。
[0028]在块338，方法334包括:响应于确定光功率不足以被接收器接收，向驱动器发送与将光功率提高特定量相关联的信号。例如，响应于确定信号不足而提高光功率可以以类似于先前结合图1讨论的方式来完成。
[0029]根据本公开的一个或多个示例，可以在不同的时间、以不同的间隔和/或定期地重复方法334。此外，可以在不同的时间由用户、各种设备输入(如，传感设备和/或硬件)和/或处理器执行的指令启动方法334。例如，如果VCSEL位于温度变化的区域(如，房间)，则可以基于来自例如温度传感器的多个输入启动方法334。例如，如果存放VCSEL系统的室内温度降低，则VCSEL结电压会提高。因此，VCSEL的光功率会提高，并且这种提高会产生额外的(如，剩余的和/或多余的)光功率。温度传感器可以确定(如，测量、检测和/或获取)温度数据，并因此可以响应于例如特定温度和/或温度变化而启动方法334。
[0030]此外，方法334可以始于VCSEL系统的安装和/或配置。安装和/或配置可以包括例如链路训练，并且可以除现有的链路训练程序和/或协议之外，或作为其部分，实施本公开的示例。
[0031]以上的详述、示例和数据提供方法和应用的说明，以及本公开的系统和方法的使用。由于在不背离本公开的系统和方法的精神和范围的情况下可以做出许多示例，因此本说明书只是陈述许多可能的示例配置和实施中的一些。
[0032]尽管本文中已图示和描述了特定示例，但是本领域的普通技术人员将会理解，为获得相同结果而计算得到的布置可以替代所示的特定示例。本公开旨在覆盖本公开的一个或多个示例的改编或变型。应理解的是，上述描述是以说明的方式而不是限制性的方式来进行的。在回顾上述描述后，对于本领域的技术人员而言，上述示例的组合以及本文中没有具体描述的其它示例将会是显而易见的。本公开的一个或多个示例的范围包括使用上述结构和方法的其它应用。因此，本公开的一个或多个示例的范围应根据随附的权利要求连同这种权利要求所授权的等同物的全部范围确定。
【权利要求】
1.一种用于操作垂直腔面发射激光器的方法，包括: 向驱动器发送信号，以降低垂直腔面发射激光发射器的光功率；以及响应于确定所述光功率不足以被接收器接收，向所述驱动器发送与将所述光功率提高特定量相关联的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:在所述光功率降低的同时确定失效。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:以特定的间隔发送信号来降低所述光功率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:响应于来自传感设备的输入，发送信号来降低所述光功率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:将所述光功率降低特定量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:至少部分地基于所预期的到接收失效的时间选择所述特定量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法包括:向所述驱动器发送与将所述光功率提高被确定为不足以被所述接收器接收的所述光功率的百分比相关联的信号。
8.一种非瞬态计算机可读介质，包括存储在其上的指令，所述指令可由处理器执行以: 将垂直腔面发射激光器的光功率从第一水平降低至第二水平；以及响应于从光接收器接收的信号，将所述光功率从所述第二水平提高到第三水平，其中所述第三水平是至少部分地基于与所述第三水平相关联的预期特定失效率选择的。
9.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述指令包括可执行来在特定时间段期间将所述光功率从所述第一水平降低至所述第二水平的指令。
10.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述指令包括可执行来以特定速率将所述光功率从所述第一水平降低至所述第二水平的指令。
11.根据权利要求8所述的计算机可读介质，其中所述指令包括可执行来提高所述垂直腔面发射激光器的输出电流的指令。
12.一种用于操作垂直腔面发射激光器的系统，包括: 垂直腔面发射激光发射器，用于发射发射信号；以及 垂直腔面发射激光接收器，用于接收所述发射信号，所述垂直腔面发射激光接收器包括用于以下操作的控制逻辑: 比较所接收的发射信号与预定义数据模式； 响应于所接收的发射信号的比特误码率处于预期比特误码率的特定范围内，请求所述发射器降低发射功率；以及 响应于所述比特误码率超出所述特定范围，请求所述发射器将所述发射功率提高特定量。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述接收器包括用于向所述发射器发送请求以将所述发射器的、与导致所述比特误码率超出所述特定范围的发射相关联的所述发射功率增加所述特定量的控制逻辑。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述特定量包括所述发射器的信号完整性裕 量。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述接收器包括用于响应于所述比特误码率超出所述特定范围而确定所述发射器的预期操作功率的控制逻辑。
【文档编号】H01S5/06GK104205527SQ201280071724
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2012年4月25日 优先权日:2012年4月25日
【发明者】朱祝彪, 周大成, 丹尼尔·A·贝尔克拉姆 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业