专利名称：光电子模块中用于激光调制交点调节的控制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及光电子模块，并且尤其涉及光通信系统中激光器和功率监控光电二极管电路之间的协作。
背景技术：
在用于各种通信领域的光电子模块中，必须解决的最难的问题之一是光在光产生装置与光纤之间的有效传输。这里本领域技术人员应该理解的是，术语“光”是通用术语，其包括任何能够被调制且通过光纤或其它光传输线路传输的电磁辐射。
通常，半导体激光器的光功率受到监控，并且在反馈回路中被用于控制激光器，以保证来自各个装置的恒定输出以及保证类似装置之间的标准输出。贯穿本公开内容，激光器被用作主要的实例，但是应该理解的是，在其它应用中可以利用其它光源。通常通过邻近激光器设置光检测器装置来实现光功率监控。然后将直流信号反馈给激光驱动器，以尝试将激光器的输出保持在恒定值。
通常，激光驱动器接收差分数据，其中通常通过激光驱动器IC中所包含的电路将所述差分数据调节到适当的幅度。选择或调节驱动器输出的适当的幅度，以便在光输出中实现所期望的“眼图高度(eyeheight)”。在包括监控二极管的光电子系统中，光输出通常源于来自直流偏置控制回路和来自数据调制的电流之和。出现的问题是激光器接通和关断时间可能不相同并且激光器与光电二极管驱动回路的操作之间的交点(crossing point)可能从标称交点歪斜或偏移到更高或更低的交点，从而改变眼图质量(eye quality)。并且，温度也可能影响激光器接通和关断时间或其它工作特性，由此改变眼图质量。
因此，改善现有技术中固有的前述及其它不足将是非常有利的。
发明内容
简而言之，为了实现根据本发明优选实施例的本发明所期望的目的，提供一种用于激光交点调节的控制电路，该控制电路包括用于提供光输出的激光器以及被配置用于监控所述激光器并提供监控信号的监控光电二极管。该控制电路还包括激光驱动器电路，该激光驱动器电路具有数据输入端子、耦合到激光器上的用于向激光器提供工作偏置的偏置输出端子、耦合到激光器上的用于向激光器提供调制信号的调制输出端子、以及耦合到监控光电二极管上的用于从所述光电二极管接收监控信号的偏置控制输入端子。该控制电路进一步包括处理器，所述处理器具有耦合到激光驱动器电路的偏置控制输入端子上的偏置控制输出端子，用于控制来自光电二极管的监控信号。该处理器还具有耦合到激光驱动器电路的调制设置输入端子上的调制控制输出端子，用于控制激光器的调制幅度。该处理器进一步具有耦合到激光驱动器电路的功率调节输入端子上的调制交点控制输出端子，用于调节激光器的调制，以便在光输出中实现所期望的交点。
对于本领域的技术人员而言，结合附图，根据本发明的优选实施例的以下详细说明，本发明的前述和其它以及更具体的目的和优点将变得容易显而易见，其中图1是根据本发明的光电子模块的示意/框图；以及图2是激光器/光电二极管眼图的交点的对称偏移的简化表示。
具体实施例方式
现在转向图1，示出了光电子模块中的光电子发射机10。发射机10包括光源，在该具体实施例中为激光器12，光源发出进入(未示出的)光纤的光14和到发射机光组件(TOSA)的监控光电二极管16的光15。这里应该理解的是，光14和15可以是相同的光(例如，朝共同方向发射的光)或从激光器12自相对侧或端沿相反方向发射的光。
激光器12耦合到激光驱动器集成电路(IC)20上，该激光驱动器集成电路通常被安装在光电子模块中的印刷电路板上。连接激光驱动器IC 20，以便接收一对输入线22上的差分数据，以向远程目的地传输(即该光纤的相对端)。输入线22通过输出缓冲器24与激光驱动器26相连接。当然应该理解，输出缓冲器24和激光驱动器26仅仅被示出用于解释说明，并且各种实施例可以根据具体的应用而包括更多或更少的电路和电路系统。激光驱动器26的输出端通过RF滤过器(pass filter)27(例如串联的电容器和电阻器，被设计用于使RF通过并阻断直流)耦合到激光器12的信号输入端。输出缓冲器24也具有与激光驱动器IC 20的I/O端子28相连接的功率调节(PWA)输入端。激光驱动器IC 20的I/O端子28通过可调调谐电位器(trimpot)电阻29耦合到公共回路、例如地。调谐电位器电阻29由安装在光电子模块中的印刷电路板上的微控制器或微处理器(以下为处理器40)进行控制，如下面将更详细描述的那样。
调制控制电路30连接输出缓冲器24的另一输入端，以便提供对在激光器12内所执行的调制量的控制。调制控制电路30具有用于接收调制设置信号的ModSet输入端子以及用于接收发射禁止信号的Tx禁止输入端子，这两个输入端子分别连接激光驱动器IC 20的I/O端子32和34。I/O端子32通过可调调谐电位器电阻33连接公共回线(例如地)。调谐电位器电阻33由处理器40进行控制，如下面将更详细描述的那样。I/O端子34在该实施例中连接处理器40，用于接收发射禁止信号以及相反地发射允许信号。
自动功率控制环路36具有通过直流滤过器电路(例如低频电感，被设计用于使直流通过并阻断RF)连接激光器12的驱动输入端的偏置输出端子38，用于向激光器12提供直流偏置电流。自动功率控制环路36具有连接到光电二极管16的控制输入端子42，用于向功率控制环路36提供控制信号，该控制信号被用于确定提供给激光器12的偏置电流量。控制输入端子42和光电二极管16的输出端通过可调调谐电位器电阻44连接公共回线点(例如地)。调谐电位器电阻44由处理器40进行控制，如下面将更详细描述的那样。Tx禁止输入端子34还连接功率控制环路36的控制输入端，以便在调制控制电路30被停用时停用电路36。
本领域技术人员应该理解的是，处理器40在许多情况下在光电子模块中的印刷电路板上已经是可用的。例如，处理器可以处于与‘外界’进行通信的状态，它可以根据来自‘模块外’的指令控制通过模块的数据流，或者它可以仅仅跨越温度映射最佳控制点。因此，在大多数情况下，本发明不需要新的或不同的微处理器或微控制器。虽然应该理解的是，如果期望，则可以使用与所公开的可调调谐电位器电阻不同的可调电阻，但在许多情况下在光电子模块中的印刷电路板上已经使用了可调调谐电位器电阻并且可以容易地加入相同的或另外的可调调谐电位器电阻。
按通常惯例，将差分数据馈送到激光驱动器IC 20中。只有当激光驱动器IC 20被告知允许其输出经过可以通过处理器40或直接从远程源驱动的Tx禁止输入端子34，功率控制环路36才进行初始化并尝试找到稳定的工作点，其中来自功率监控二极管16的光电流被用于向激光驱动器IC 20反馈所传输的光功率信息，以便可以跟踪‘目标’光功率并且使激光器12相应地偏置。从光电流到激光驱动器IC 20控制输入端子42的转换经过可调调谐电位器电阻44，该可调调谐电位器电阻可以是经过温度补偿的或可以是未经过温度补偿的。
光输出通常源于包括来自控制环路的直流偏置和来自经由激光驱动器26的数据调制信号的直流偏置的电流之和。差分驱动的调制通常由激光驱动器IC 20调节到适当的幅度，以便在光输出中实现所期望的‘眼图高度’。在本实施例中，该调制由处理器40通过可调调谐电位器电阻29来调节。在图2中示出了调节眼图交点的影响，图2分别示出了标称、低和高交点。眼图的对称根据施加到所假设的经由输入线22进入激光驱动器IC 20的理想数据流上的预矫正量而歪斜。这种歪斜有时是补偿激光器接通和关断时间不相同所希望的，或者在某些情况下眼图的对称的偏移可以实现更好的‘波罩余量(maskmargin)’，其是光源的典型的品质因数(figure of merit)。在本发明中，交点的控制由处理器40承担，并且因此可经由软件来进行调节。这使得能够根据所要求的任何功能、例如温度控制、波罩余量优化、抖动控制等等对所发射的光眼图的形状进行精调，以允许优良的发射眼图性能。
因此，已经公开了用于光电子模块中的光源的新的和改进的控制电路。在优选实施例中，控制电路包括已经驻留在模块印刷电路板上的微处理器或微控制器。此外，在优选实施例中，可调调谐电位器电阻器由处理器使用并控制。因为通常在光电子模块上使用可调调谐电位器电阻，所以这不需要使用新的和不同的组件。因此，本发明容易合并到新的或已经工作的模块中。
对于本领域技术人员而言将容易想到在此被选择用于说明性目的的实施例的各种改变和修改。在这种修改和改变不脱离本发明精神的程度上，它们意图被包含在仅仅由下列权利要求的清楚合理的解释所评定的本发明的范围内。
已经以这种清楚和简明的术语充分地描述了本发明，从而本领域技术人员能够理解和实践本发明。
权利要求
1.用于激光交点调节的控制电路，包括激光器，用于提供光输出；监控光电二极管，被配置用于监控所述激光器并提供监控信号；激光驱动器电路，具有数据输入端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供工作偏置的偏置输出端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供调制信号的调制输出端子、以及耦合到所述监控光电二极管上的用于从所述光电二极管接收监控信号的偏置控制输入端子；处理器，具有耦合到所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子上的偏置控制输出端子，用于调节来自所述光电二极管的监控信号；所述处理器具有耦合到所述激光驱动器电路的调制设置输入端子上的调制控制输出端子，用于控制所述激光器的调制幅度；以及所述处理器具有耦合到所述激光驱动器电路的功率调节输入端子上的调制交点控制输出端子，用于调节所述激光器的调制，以便在光输出中实现所期望的交点。
2.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述处理器的偏置控制输出端子通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子上。
3.如权利要求2所述的控制电路，其中，所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子通过可调电阻与公共回线相连接，并且所述处理器的偏置控制输出端子被耦合用于控制该可调电阻。
4.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述处理器的调制控制输出端子通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的调制设置输入端子上。
5.如权利要求4所述的控制电路，其中，所述激光驱动器电路的调制设置输入端子通过可调电阻与公共回线相连接，并且所述处理器的调制控制输出端子被耦合用于控制该可调电阻。
6.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述处理器的调制交点控制输出端子通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的功率调节输入端子上。
7.如权利要求6所述的控制电路，其中，所述激光驱动器电路的功率调节输入端子通过可调电阻与公共回线相连接，并且所述处理器的调制交点控制输出端子被耦合用于控制该可调电阻。
8.如权利要求6所述的控制电路，其中，所述可调电阻包括数模转换装置。
9.如权利要求8所述的控制电路，其中，所述数模转换装置包括被连接用于仿真可变电阻的、数模转换器、数字调谐电位器、耦合到定值R-C低通滤波器上的脉宽调制集电极开路输出端。
10.如权利要求1所述的控制电路，其中，所述处理器的偏置控制输出端子通过可调调谐电位器电阻耦合到所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子上，所述处理器的调制控制输出端子通过可调调谐电位器电阻耦合到所述激光驱动器电路的调制设置输入端子上，并且所述处理器的调制交点控制输出端子通过可调节调谐电位器电阻耦合到所述激光驱动器电路的功率调节输入端子上。
11.用于激光交点调节的控制电路，包括激光器，用于提供光输出；监控光电二极管，被配置用于监控所述激光器并提供监控信号；激光驱动器电路，具有数据输入端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供工作偏置的偏置输出端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供调制信号的调制输出端子、以及耦合到所述监控光电二极管上的用于从所述光电二极管接收监控信号的偏置控制输入端子；处理器，具有通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子上的偏置控制输出端子，用于控制来自所述光电二极管的监控信号；所述处理器具有通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的调制设置输入端子上的调制控制输出端子，用于控制所述激光器的调制幅度；以及所述处理器具有通过可调电阻耦合到所述激光驱动器电路的功率调节输入端子上的调制交点控制输出端子，用于调节所述激光器的调制，以便在光输出中实现所期望的交点。
12.一种调节光电子模块中的激光交点的方法，包括以下步骤提供光电子模块，所述光电子模块包括用于提供光输出的激光器；被配置用于监控所述激光器并提供监控信号的监控光电二极管；激光驱动器电路，该激光驱动器电路具有数据输入端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供工作偏置的偏置输出端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供调制信号的调制输出端子、以及耦合到所述监控光电二极管上的用于从所述光电二极管接收监控信号的偏置控制输入端子；和处理器；从所述处理器向所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子提供偏置控制输出信号，以便控制来自所述光电二极管的监控信号；从所述处理器向所述激光驱动器电路的调制设置输入端子提供调制控制输出信号，以便控制所述激光器的调制幅度；以及从所述处理器向所述激光驱动器电路的功率调节输入端子提供调制交点控制信号，以便调节所述激光器的调制，从而在光输出中实现所期望的交点。
13.如权利要求12所述的方法，其中，从所述处理器向所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子提供偏置控制输出信号的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子与公共回线。
14.如权利要求13所述的方法，包括使用来自所述处理器的偏置控制输出信号来控制所述可变电阻的步骤。
15.如权利要求12所述的方法，其中，从所述处理器向所述激光驱动器电路的调制设置输入端子提供调制控制输出信号的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的调制设置输入端子与公共回线。
16.如权利要求15所述的方法，包括使用来自所述处理器的调制控制输出信号来控制所述可变电阻的步骤。
17.如权利要求15所述的方法，其中，从所述处理器向所述激光驱动器电路的功率调节输入端子提供调制交点控制信号的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的功率调节输入端子与公共回线。
18.如权利要求17所述的方法，包括使用来自所述处理器的调制交点控制信号来控制所述可变电阻的步骤。
19.一种调节光电子模块中的激光交点的方法，包括以下步骤提供光电子模块，所述光电子模块包括用于提供光输出的激光器；被配置用于监控所述激光器并提供监控信号的监控光电二极管；激光驱动器电路，该激光驱动器电路具有数据输入端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供工作偏置的偏置输出端子、耦合到所述激光器上的用于向所述激光器提供调制信号的调制输出端子、以及耦合到所述监控光电二极管上的用于从所述光电二极管接收监控信号的偏置控制输入端子；和处理器；通过控制从所述处理器向所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子提供的偏置控制输出信号来控制来自所述光电二极管的监控信号；通过控制从所述处理器向所述激光驱动器电路的调制设置输入端子提供的调制控制输出信号来控制所述激光器的调制幅度；以及通过控制从所述处理器向所述激光驱动器电路的功率调节输入端子提供的调制交点控制信号来将所述激光器的调制调节到光输出中的所期望的交点。
20.如权利要求19所述的方法，其中，控制监控信号的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的偏置控制输入端子与公共回线以及利用所述处理器来控制所述可变电阻。
21.如权利要求19所述的方法，其中，控制所述激光器的调制幅度的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的调制设置输入端子与公共回线以及使用所述处理器来控制所述可变电阻。
22.如权利要求19所述的方法，其中，将所述激光器的调制调节到所期望的交点的步骤包括通过可变电阻连接所述激光驱动器电路的功率调节输入端子与公共回线以及使用所述处理器来控制所述可变电阻。
全文摘要
激光器和提供监控信号的监控光电二极管。激光驱动器电路具有数据输入端子、激光偏置输出端子、激光调制输出端子和偏置控制输入端子。处理器具有通过可调电阻耦合到偏置控制输入端子上的偏置控制输出端子，用于控制来自光电二极管的监控信号；通过可调电阻耦合到调制设置输入端子上的调制控制输出端子，用于控制激光器的调制幅度；以及通过可调电阻耦合到激光驱动器电路的功率调节输入端子上的调制交点控制输出端子，用于调节激光器的调制，以便在光输出中实现所期望的交点。
文档编号H04B10/04GK1993908SQ200580026134
公开日2007年7月4日 申请日期2005年5月31日 优先权日2004年6月1日
发明者P·爱德华兹 申请人:波科海姆技术公共有限公司