专利名称：光信号传输装置和光信号传输方法
技术领域：
本发明涉及一种光信号传输装置、一种光信号传播装置和光信号传输方法，更确切地说，涉及一种将多个电信号转换成光信号并通过光纤成批发送这些光信号的光信号传输装置、光信号传播装置和光信号传输方法。
下面参照
图1描述一例传统的光信号传输装置。图1中，标号1表示由CMOS、Bi-CMOS、双极性、GaAs等组成的传输侧大规模集成电路(LSI)，它是公开处理多个电信号的逻辑电路。标号11表示对传输侧LSI 1的输出电信号进行放大的激光驱动器。标号12表示激光电二极管或激光电二极管阵列，产生与该输出的电信号对应的光信号，输出的电信号受激光驱动器11放大的输出电信号驱动。标号13表示光连接器。标号3表示光纤或光纤带。激光电二极管12通过光连接器13与光纤3光耦合。激光电二极管12产生的光信号通过光纤3传送到外部。
标号2表示由CMOS、Bi-CMOS、双极性、GaAs等组成的接收机侧LSI，它是一个分开处理多个电信号的逻辑电路。这里，标号22表示光电二极管(photodiode)或光电二极管阵列。标号23表示接收机侧光连接器。光电二极管22通过光连接器23与光纤3光耦合。光电二极管22将通过光纤3从外部传送的光信号光电转换成与原始的电信号对应的电信号。光电二极管22的输出电流信号被提供到电流-电压转换电路21，该电路21将光电二极管22的输出电流信号转换成电压信号。标号24表示比较器。从电流电压转换电路21输出的电压信号被提供到比较器24的一个输入端。参考电压Vref加到比较器24的另一输入端。
正如已经说明的那样，当信号从传输侧LSI 1通过光纤传送到接收机侧LSI 2时，传输侧LSI 1的输出电信号被输人到激光驱动器11。激光电二极管12响应于传输侧LSI 1的输出信号而被驱动。光电二极管22通过接收机侧光连接器23接收通过光连接器13和光纤3传送的光信号。光电二极管22接着产生电流信号脉冲。电流电压转换电路21将由光电二极管22产生的电流信号脉冲转换成电压信号。比较器24接着将电压信号与参考电压Vref比较。电压信号随后作为逻辑信号输入到接收机侧LSI 2。
这里，激光电二极管12的驱动电流-发射功率特性易随温度而变。具体说来，激光电二极管12的发射功率强度随激光电二极管12的周围温度和自身产生的热量的变化而变化。发射功率强度的变化使得传输信号的定时精度劣化。激光电二极管12的电源电压的变化也使得定时精度劣化。
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够解决上述问题的光信号传输装置和光信号传输方法。本发明的目的能够通过组合本发明独立权利要求中描述的特征来实现。本发明的从属权利要求进一步限定本发明的实施例。本发明提供并行的光信号传输装置，该传输装置具有激光电二极管和光电二极管，抑制电源噪声、漂移和温度变化所产生的定时颤动和漂移，从而解决了上述问题。
按照本发明的第一个方面，提供的一种光信号传输装置具有放大要传送的电信号的激光驱动器和根据电信号输出光信号的光信号激光电二极管。该光信号传输装置具有一参考电流源，它输出电信号中预定比例的最大电流值作为参考电流；光信号传输装置还包括一参考激光电二极管，它产生受参考电流驱动的标准参考光。
按照本发明的第二个方面，提供如本发明第一个方面所描述的光信号传输装置，它具有多个激光驱动器，并行输出多个电信号。
按照本发明的第三个方面，提供如本发明第一个或第二个方面所描述的光信号传输装置，使得激光电二极管和参考激光电二极管构成激光电二极管阵列。
按照本发明的第四个方面，提供如本发明第一到第三个方面中任何一个方面所描述的光信号传输装置，使得参考电流源输出电信号的最大电流值的近似1/2作为参考电流。
按照本发明的第五个方面，提供如本发明第一到第四个方面所描述的光信号传输装置，使得参考激光电二极管恒定输出标准参考光。
按照本发明的第六个方面，提供的一种光信号传播装置具有将电信号转换成光信号并发送该光信号的传输单元，它具有放大电信号的激光驱动器、根据激光驱动器所放大的电信号输出光信号的光信号激光电二极管、输出电信号的最大电流值的预定部分作为传输侧参考电流的参考电流源，以及根据传输侧参考电流输出标准参考光的参考激光电二极管。该光信号传播装置还具有传播光信号的光纤、接收通过光纤传播的光信号的接收单元。接收单元具有接收通过光纤传送的光信号并将接收的光信号转换成相应的电流信号的电流信号光电二极管、接收通过光纤传送的标准参考光并将标准参考光转换成相应的接收机侧参考电流的参考电流光电二极管、分别将电流信号和接收机侧参考电流转换成电压信号和参考电压的电流电压转换电路，和将电压信号和参考电压比较的比较器。
按照本发明的第七个方面，提供如本发明第六个方面所描述的光信号传播装置，使得传输单元具有多个激光驱动器，并行输出多个电信号。
按照本发明的第八个方面，提供如本发明第七个方面所描述的光信号传播装置，使得接收单元具有多个比较器将多个电压信号和参考电压并行比较。
按照本发明的第九个方面，提供本发明第六到第八个方面所描述的光信号传播装置，使得光信号激光电二极管和参考激光电二极管被构成激光电二极管阵列。
按照本发明的第十个方面，提供如本发明第六到第九个方面所描述的光信号传播装置，使得参考电流源输出电信号的最大电流值的近似1/2作为传输侧参考电流。
按照本发明的第十一个方面，提供如本发明第六到第十个方面中任何一个方面所描述的光信号传播装置，使得参考激光电二极管恒定地输出标准参考光。
按照本发明的第十二个方面，提供如本发明第六到第十一个方面中任何一个方面所描述的光信号传播装置，使得传输单元还具有输出电信号的传输侧SLI，并且把激光驱动器和参考电流源隐埋在传输侧LSI内。
按照本发明的第十三个方面，提供如本发明第六到第十二个方面中任何一个方面所描述的光信号传播装置，使得接收单元还具有将比较器的比较结果转换成相应的原始电信号的接收侧LSI。
按照本发明的第十四个方面，提供如本发明第十三个方面所描述的光信号传播装置，使得电流-电压转换电路和比较器隐埋在接收侧LSI内。
按照本发明的第十五个方面，提供如本发明第六到第十四个方面中任何一个方面所描述的光信号传播装置，使得传输单元还具有发射功率补偿电路，该电路中包括有补偿光电二极管，它接收一部分参考激光二极管的输出光、将接收的输出光转换成相应的补偿电流，并输出补偿电流。该光信号传播装置还具有补偿电流-电压转换电路，它将补偿光电二极管输出的补偿电流转换成补偿电压，并输出补偿电压。这时，发射功率补偿电路将补偿电流电压转换电路输出的补偿电压反馈到激光驱动器和参考电流源。
按照本发明的第十六个方面，所提供的光信号传输装置具有放大要传送的电信号的激光驱动器、输出预定比例的电信号最大电流值作为参考电流的参考电流源、分别根据电信号和参考电流输出光信号和标准参考光的激光电二极管，以及使激光电二极管有选择地与激光驱动器或参考电流源连接的传输侧开关。
按照本发明的第十七个方面，提供如本发明第十六个方面所描述的光信号传输装置，它具有多个激光驱动器，并行输出多个电信号。
按照本发明第十八个方面，提供的光信号传播装置具有将电信号转换成光信号并发送该光信号的传输单元，它具有放大电信号的激光驱动器、输出预定比例的最大电信号电流值作为传输侧参考电流的参考电流源、根据经激光驱动器放大的电信号输出光信号并根据传输侧参考电流输出标准参考光的激光电二极管，以及使激光电二极管有选择地与激光驱动器或参考电流源相连的传输侧开关、用来传播光信号的光纤。光信号传播装置还具有接收通过光纤传播的光信号的接收单元，该接收单元的光电二极管接收通过光纤而传播的光信号、将接收的光信号转换成相应的电流信号、接收标准参考光，并将标准的参考光转换成相应的接收机侧参考电流；光信号传播装置还具有电流-电压转换电路，分别将电流信号和接收机侧参考电流转换成电压信号和参考电压，还具有将电压信号与参考电压比较的比较器。
按照本发明的第十九个方面，提供如本发明第十八个方面所描述的光信号传播装置，使得传输单元具有多个激光驱动器，并行输出多个电信号。
按照本发明的第二十个方面，提供如本发明第十九个方面所描述的光信号传播装置，使得接收单元具有多个比较器，将多个电压信号并行地与参考电压比较。
按照本发明的第二十一个方面，提供如本发明第十八到第二十个方面中任何一个方面所描述的光信号传播装置，使得接收单元还具有向比较器施加参考电压的参考电压输出电路。
按照本发明的第二十二个方面，提供如本发明第二十一个方面所描述的光信号传播装置，使得接收单元还具有接收机侧开关，当电流-电压转换电路输出参考电压时使参考电压输入到参考电压输出电路。
按照本发明的第二十三个方面，提供如本发明第十八个方面所描述的光信号传播装置，使得传输侧开关定期切换到参考电流源。
按照本发明的第二十四个方面，提供如本发明第二十三方面所描述的光信号传播装置，使得能够判断将传输侧开关切换到参考电流源的时间周期，从而在该时间周期内，激光电二极管的发射功率强度的波动不会增加很大。
按照本发明的第二十五个方面，提供了一种从传输单元传送光信号的方法，它将电信号转换成光信号，并通过传播光信号的光纤将该光信号发送到接收通过光纤传播的该光信号的接收单元。该方法包括下述步骤从传输单元输出电信号、从传输单元定期输出预定比例的电信号最大电流值作为传输侧参考电流、根据电信号将光信号输出到光纤，并根据来自传输单元的传输侧参考电流将标准参考光输出到光纤、接收通过光纤传播的光信号并将光信号转换成相应的电流信号，以及接收通过光纤传播的标准参考光并将标准参考光转换成接收单元中相应的接收机侧参考电流、将电流信号转换成电压信号、并将接收机侧参考电流转换成接收单元中的参考电压，并将该电压信号与接收单元中的参考电压比较。
按照本发明的第二十六个方面，提供如本发明第二十五个方面所描述的传播光信号的方法，使得在输出电信号的步骤中并行输出多个电信号。
按照本发明第二十七个方面，提供了一种传播来自传输单元的光信号的方法，它将电信号转换成光信号，并通过传播光信号的光纤将光信号发送到接收通过光纤传播的光信号的接收单元。该方法具有如下步骤从传输单元输出电信号，定期输出其值大于预定比例的最大电信号电流值的正电流和其值小于来自传输单元的预定比例的电信号最大电流值的负电流，根据电信号向光纤输出光信号，根据正电流向光纤输出正参考光以及根据来自传输单元的负电流向光纤输出负参考光，接收通过光纤传播的光信号并将光信号转换成相应的电流信号、接收通过光纤传播的正参考光并将正参考光转换成相应的正电流、以及接收通过光纤传播的负参考光并在接收单元中将负参考光转换成相应负电流、在接收单元中将与光信号对应的电流信号转换成电压信号，根据接收单元中的正电流和负电流产生参考电压，并将电压信号与接收单元中的参考电压比较。
按照本发明的第二十八个方面，提供一种如本发明的第二十七个方面所描述的传播光信号的方法，使得在输出电信号的步骤中并行输出多个电信号。
按照本发明的第二十九个方面，提供的光信号传播装置具有传输单元，将电信号转换成光信号并输出光信号，它具有放大电信号的激光驱动器、向激光驱动器输出具有预定占空比的二进制输出的二进制信号源、以及根据电信号输出光信号和根据二进制输出输出二进制参考光的激光电二极管。光信号传播装置具有传播光信号的光纤。该光信号传播装置还具有接收通过光纤传播的光信号的接收单元，具有接收通过光纤传送的光信号的光电二极管，将光信号转换成相应的电流信号，接收二进制参考光并将二进制参考光转换成相应的二进制参考电流，还具有分别将电流信号和二进制参考电流转换成电压信号和二进制参考电压的电流-电压转换电路、分别根据二进制参考电压和占空比输出参考电压的平滑电路以及将电压信号与参考电压比较的比较器。
按照本发明的第三十个方面，提供如本发明第二十九个方面所描述的传播光信号的方法，使得传输装置具有并行输出多个电信号的多个激光驱动器。
按照本发明的第三十一个方面，提供如本发明第三十个方面所描述的传播光信号的方法，使得接收单元具有将多个电信号并行和参考电压比较的多个比较器。
按照本发明的第三十二个方面，提供如本发明第二十九到第三十一个方面中任何一个方面所描述的传播光信号的方法，使得二进制信号源是一个时钟信号源。
图1是传统例子的并行光信号传播装置。
图2是按照本发明第一个实施例的光信号传播装置。
图3是按照本发明第三个实施例的光信号传播装置。
图4是按照本发明第四个实施例的光信号传播装置。
图5是按照本发明第五个实施例的光信号传播装置。
图6是按照本发明第六个实施例的光信号传播装置。
图7是按照本发明第七个实施例的光信号传播装置。
图8是按照本发明第十个实施例的光信号传播装置。
图9是一例参考电压输出电路65。
图10是另一例参考电压输出电路65。
下面通过本发明的实施例来描述本发明。然而，下述实施例并非是对权利要求中所描述的本发明的范围的限制。另外，并不要求将实施例中所描述的所有特征组合起来才能够提供本发明的解决方法。
下面参照图2描述本发明的一个实施例。图2中，与图1中相同的标号表示相同的元件。将光信号传送到光纤的结构称为传输单元。从光纤接收光信号的结构称为接收单元。图2中，传输单元具有传输侧LSI 1、参考电流源4、激光驱动器11、激光电二极管12和光连接器13。另外，接收单元具有光连接器23、光电二极管22、电流-电压转换电路21、比较器24和接收机侧LSI 2。
图2中，也与图1中一样，传输侧LSI 1的输出电信号被输入到激光驱动器11。激光电二极管12于是响应于传输侧LSI 1的输出信号而被驱动。通过光连接器13和光纤3传送光信号。光电二极管22通过接收机侧光连接器23接收光信号。随后光电二极管22发射一电流信号脉冲。光电二极管22发射的电流信号脉冲随后由电流-电压转换电路21转换成电压信号。比较器24将电压信号与参考电压Vref比较。电压信号随后作为逻辑信号输入到接收机侧LSI 2。
本实施例中，传输侧配备有输出恒定电流的参考电流源4。占激光驱动器11的驱动电流预定比例(例如1/2)的电流作为直流参考电流从参考电流源4输出。这样，使单个参考激光电二极管121恒定地辐射光。参考激光电二极管121辐射的光用作标准参考光信号。该标准参考光信号也通过传送其他光信号的同一传输路径传送。换句话说，与用作发送其他光信号的激光电二极管12相同的另一激光电二极管以同样的方式安装和用作参考激光电二极管121。用来发送其他信号的相同的光连接器13、光纤3、接收机侧光连接器23、光电二极管22和电流-电压转换电路21用来发送标准参考光信号。与由电流-电压转换电路21转换的直流参考电流对应的电压信号用作所有接收机侧比较器24的参考电压Vref。
如上所述，在传输侧，激光电二极管12的发射功率强度因激光电二极管12的周围温度的变化而变化，也因激光电二极管12自己产生的热而变化。因此，传输信号的定时精度变坏。另外，定时精度也因激光电二极管12的电源电压的变化而变坏。然而，按照本实施例，与发射光信号的激光电二极管12相同的激光电二极管是以同样的方式安装的。该激光电二极管用作参考激光电二极管121。所以，参考激光电二极管121几乎受同样程度的周围温度的变化的影响，也与发射光信号的激光电二极管12一样受同样程度的自己产生的热的影响。换言之，施于所有接收机侧比较器24的一个输入端的电压信号接受相同程度的周围温度的变化，也接受施加到另一输入端的参考电压Vref自己产生的热的相同的变化。类似地，在激光电二极管12的电源电压变化的情况下，施加到所有接收机侧比较器24的一个输入端的电压信号受到电源电压中的变化量与施加到另一输入端的参考电压Vref的变化量相同。提供到比较器24一个端子的输入与施加到比较器24另一输入端的输入包含相同的变化量。所以，即使激光电二极管的周围温度变化、激光电二极管自己产生的热的变化以及激光电二极管12的电源电压变化使得传输信号的光强度发生变化，两个输人端中含有的变化量也相互抵消。结果，可以避免定时精度的变坏。
这里，为了描述第二个实施例，激光电二极管阵列用于并行光信号传输装置的多个激光电二极管12。当以阵列形式形成激光电二极管12时，各个激光电二极管相互间紧紧热耦合在一起。使各个激光电二极管相互间紧紧热耦合在一起是为了使各个二极管自己产生的热相互间传递并相互抵消。结果，激光二极管自己产生的热的变化所引起的特性变化也相互抵消。从上文中可以看到，当以激光二极管阵列形式形成多个激光二极管12时，激光二极管自己产生的热的变化所引起的特性变化可以被抵消，这是一个优点。
下面参照图3描述本发明的第三个实施例。
图3中，激光驱动器11和参考电流源4安装在传输侧LSI的内侧，LSI是与其他逻辑电路一起用来分别处理多个电信号的逻辑电路。电流-电压转换电路21和比较器24安装在接收机侧LSI2内，LS12是与其他逻辑电路一起将传送的光信号转换成原始电信号的逻辑电路。
正如在上文中描述的那样，通过将激光驱动器11和参考电流源4与其他的逻辑电路一起安装在传输侧LSI 1的内部，使得多个激光电二极管相互间紧密热耦合在一起。所以，图3所示的实施例除了具有第一个实施例的优点以外，还具有第二个实施例的优点。通过将光电二极管22与其他的逻辑电路一起安装在接收机侧LSI2内，可以实现没有其他外部电路的高密度封装。另外，其他电路、激光驱动器11和参考电流源4安装在传输侧LSI1内，并且信号是在安装在接收机侧LSI2中的芯片内接收的。所以，可以大大减小信号传输的功耗，并且可以加速电路运行。
下面参照图4描述第四个实施例。在第四个实施例中，安装有使激光电二极管12的发射功率绝对值稳定的发射功率补偿电路5。该发射功率补偿电路5包括接收参考激光电二极管121(受参考电流源4的驱动而辐射光)一部分输出光的补偿光电二极管51，以及将补偿光电二极管51的输出电流信号转换成电压信号的补偿电流-电压转换电路52。补偿电流-电压转换电路52的输出被反馈到每个激光驱动器11和参考电流源4。发射功率补偿电路5通过将这些输出电流控制在一恒定值来稳定激光电二极管12的发射功率绝对值。
同时采用上述发射功率补偿电路5，使激光电二极管12的驱动电流发射功率特性进一步得到稳定。
下面参照图5描述本发明的第五个实施例。在第五个实施例中，标准参考光信号定期通过光纤3传送。如图中所示，第一开关61安装在传输侧LSI1内。第二开关64和参考电压输出电路65安装在接收机侧LSI2内。
在传输侧LSI 1内，开关61有选择地将激光电二极管63连接到激光驱动器62或参考电流源4。为了能够更好地理解本实施例，激光电驱动器62和激光驱动器11以及激光电二极管63和激光二极管12采用了不同的标号。然而，激光驱动器61可以与激光驱动器11相同，而激光电二极管63也可以与激光电二极管12相同。
如上所述，激光电二极管的发射功率密度随环境温度而变，也随激光电二极管自己产生的热而变。发射功率密度的变化使得传输信号的定时精度变坏。所以，需要确定传送标准参考光信号的时间周期，从而在该周期内激光电二极管12的发射功率密度的波动不会变大。例如，在每隔几秒的时间内开关61与参考电流源4相连。结果，每隔几秒通过光纤3发送标准参考光信号。根据不同的情况，可以用更长或更短的时间来发送标准参考光信号。当开关61与激光驱动器62相连时，激光电二极管63输出与其他激光电二极管12类似的光信号。在接收机侧LSI 2内，从激光电二极管63输出的光信号或标准参考光信号被输入到电流电压转换电路21中。
开关64与开关61同步选择参考电压输出电路65。换言之，当开关61用预定的时间切换到参考电流源4侧并且激光电二极管63输出标准参考光信号时，开关64被切换到参考电压输出电路65侧。参考电压输出电路65(将参照图9和图10描述)至少在传送第一标准参考光信号的时刻和传送下一个标准参考光信号的时刻之间的预定时间内保持在与标准参考光信号对应的参考电压Vref的值上。参考电压输出电路65在预定的时间内将参考电压Vref输出到比较器24的输入端。参考电压输出电路65以预定的时间更新与下一个标准参考光信号对应的参考电压Vref的值。
下面参照图6描述本发明的第六个实施例。在第六个实施例中，省去了图5中所示的参考电流源4和开关61。这时，激光驱动器62输出受传输侧LSI 1的控制单元(未图示)控制的电信号和直流参考电流。需要确定输出直流参考电流的时间即传播标准参考光信号所需的时间，从而不会在该时间内使激光电二极管12的发射功率密度的波动变大。与图5所示第五个实施例相比，可以去掉参考电流源4和开关61。结果，就使第六个实施例的电路结构简化。
下面参照图7描述本发明的第七个实施例。在第七个实施例中，参考电流源4、开关61和64以及参考电压输出电路65均与每一光纤3连接在一起。为了使描述简化，图7中仅示出了有关一个光纤3的结构。需要确定输出直流参考电流所需的时间即传播标准参考光信号所需的时间，从而在该时间内使激光二极管12的发射功率密度的波动不会变大。由于图5所示的结构与每一光纤3安装在一起，所以可对每一光纤3独立地校正激光二极管12的发射功率密度波动。
在本发明的第八个实施例中，省去了图7所示的参考电流源4和开关61。这时，激光驱动器62输出受传输侧LSI 1的控制单元(未示出)控制的电信号和直流参考电流。激光驱动器62可以定期输出直流参考电流。确定这一时间，使得在该时间内激光电二极管63的发射功率密度不会由于发热而有大的波动。
在本发明的第九个实施例中，激光电二极管62输出如图6中所示大于参考电流值的正电流和小于参考电流值的负电流。确定这一时间，从而激光电二极管63在此时间的发射功率密度不会因发热而有大的波动。要求正电流值与参考电流值之差的绝对值等于负电流值和参考电流值之差的绝对值。激光电二极管63根据正电流向光纤3输出正参考光信号，根据负电流向光纤3输出负参考光信号。光电二极管22接收正、负参考光信号，并分别将它们转换成相应的正、负电流信号。电流-电压转换电路21随后分别将正、负电流信号转换成相应的正、负电压信号。此后，参考电压输出电路65根据正、负电压信号输出参考电压Vref。当正电流值和参考电流值之差的绝对值等于负电流值和参考电流值之差的绝对值时，参考电压输出电路65将正电压信号和负电压信号的平均值设置为参考电压Vref。正如在前面的实施例中所描述的那样，接着将参考电压Vref与电压信号比较。
下面参照图8描述本发明的第十个实施例。在第十个实施例中，时钟70和激光驱动器62相连。这时，安装平滑电路80作为向接收机侧LSI 2产生参考电压Vref的装置。当需要传播并行的光信号时，为了使所有的信号同步，提供同时传播时钟信号和数据(光信号)的系统。本实施例中，用该时钟信号产生参考电压Vref。下面将会描述本实施例的操作。
激光驱动器62对数据信号(电信号)和时钟信号进行放大，并将这些信号输出到激光电二极管63。激光电二极管63根据电信号输出光信号。另外，根据时钟信号，激光电二极管63输出与时钟信号的二进制输出对应的二进制参考光信号。通过光纤3将光信号和二进制参考光信号传送到光电二极管。光电二极管22接收光信号和二进制参考光信号，并分别将这些信号转换成相应的电流信号和相应的二进制参考电流信号。
在电流-电压转换电路21将二进制参考电流信号转换成二进制参考电压信号以后，电流-电压转换电路21将二进制参考电压信号发送到平滑电路80。平滑电路80对二进制参考电压信号取时间平均，并确定与该时间平均相等的参考电压Vref。确定对二进制参考电压信号取时间平均所需的时间，从而激光电二极管63的发射功率密度在此期间不会因发热而有大的波动。本实施例中，用具有恒定时间周期的时钟信号产生参考电压Vref。然而，也可以用输出具有预定占空比的二进制输出的二进制信号来产生参考电压Vref。另一方面，在电流-电压转换电路21将电流信号转换成电压信号以后，电流-电压转换电路21向比较器24发送该电压信号。与前述实施例一样，比较器24将电压信号与参考电压Vref比较。
在上述实施例中，为了提高装置的精度，要求对主要在制造过程中产生的激光电二极管12和光电二极管22的特性变化进行调整。为此，例如，测量激光电二极管12和光电二极管22的特性。根据测量结果，调整激光电二极管12的驱动电流使得激光电二极管12的输出变得均匀，并调整光电二极管22的接收机侧增益使得光电二极管22的输出变得均匀。例如，可以将根据特性变化而调整的值存储在EEPROM或控制电路的存储器内。
图9描绘了一例存储和输出参考电压Vref的参考电压输出电路63。该参考电压输出电路63具有A/D转换器71、存储器72和D/A转换器73。已经经过电流-电压转换电路21转换的参考电压Vref由A/D转换器73转换成数字信号，随后存储在存储器72内。D/A转换器73随后将存储的参考电压值Vref转换成模拟信号。已经转换成模拟信号的参考电压Vref继续被传送到比较器24，直到传送下一个标准参考光信号。
图10描绘了另一例存储和输出传播的参考电压Vref的参考电压输出电路63。该参考电压输出电路63是一个具有电容81和差分放大器82的模拟存储器。首先，开关64闭合，并传播参考电压Vref。当电容81中累积了电荷的时候，开关64打开，参考电压Vref从差分放大器82输出到比较器24。
正如在上文中所描述的那样，按照本发明，在传输侧安装有参考电流源和参考激光电二极管。参考电流源输出对应于预定比例的激光驱动器的驱动电流作为直流参考电流，而参考激光电二极管发射由直流参考电流驱动的标准参考光信号。另外，安装有施加了电压信号作为参考电压的比较器。该电压信号与由电流-电压转换电路转换的直流参考电流对应。结果，即使当周围温度、自生热和激光电二极管的电源电压变化时出现传输信号光强度的变化，变化分量也会相互抵消。这样，可以提供防止定时精度变坏的并行光信号传输装置。
另外，在并行光信号传输装置中，通过以激光电二极管阵列的形式构筑激光电二极管，由激光电二极管自己产生的热的变化而引起的特性的变化也相互抵消。因此，可以控制激光电二极管自己产生的热的变化所引起的特性变化，这是一个优点。
此外，在并行光信号传输装置中，通过在传输侧LSI中安装激光驱动器和参考电流源以及其他的逻辑电路，并在接收机侧LSI中安装电流-电压转换电路和比较器以及其他的逻辑电路，可以实现无需外部电路的高密度封装，可以大大减小因信号传输而产生的功耗，并且可以加速电路的运行。
另外，在并行光信号传输装置中，通过采用发射功率补偿电路，可以使激光电二极管的驱动电流-发射功率特性进一步稳定。
尽管上文中用实施例描述了本发明，但本发明的范围并非仅限于这些实施例。本领域的技术人员可以在本发明的实施例中加入各种修改和改进。从权利要求书中可以看到，这些修改和改进的实施例也落在本发明的范围内。
权利要求
1．一种光信号传输装置，它具有放大要传送的电信号的激光驱动器和根据所述电信号输出光信号的光信号激光电二极管，其特征在于，所述光信号传输装置包含一参考电流源，它输出所述电信号中预定比例的最大电流值作为参考电流；一参考激光电二极管，它产生受所述参考电流驱动的标准参考光。
2．如权利要求1所述的光信号传输装置，其特征在于，它包含多个所述激光驱动器，所述激光驱动器并行输出多个所述电信号。
3．如权利要求1所述的光信号传输装置，其特征在于，所述激光电二极管和所述参考激光电二极管构成激光电二极管阵列。
4．如权利要求1所述的光信号传输装置，其特征在于，所述参考电流源输出所述电信号的所述最大电流值的近似1/2作为所述参考电流。
5．如权利要求1所述的光信号传输装置，其特征在于，所述参考激光电二极管恒定输出所述标准参考光。
6．一种光信号传播装置，其特征在于，它包含将电信号转换成光信号并发送所述光信号的传输单元，它具有放大所述电信号的激光驱动器；根据所述激光驱动器所放大的所述电信号输出所述光信号的光信号激光电二极管；输出所述电信号的最大电流值的预定部分作为传输侧参考电流的参考电流源；以及根据所述传输侧参考电流输出标准参考光的参考激光电二极管；传播所述光信号的光纤；接收通过所述光纤传播的所述光信号的接收单元，它具有接收通过光纤传送的所述光信号并将所述光信号转换成相应的电流信号的电流信号光电二极管；接收通过所述光纤传送的所述标准参考光并将所述标准参考光转换成相应的接收机侧参考电流的参考电流光电二极管；分别将所述相应电流信号和所述相应接收机侧参考电流转换成电压信号和参考电压的电流-电压转换电路；以及将所述电压信号和所述参考电压比较的比较器。
7．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输单元具有多个所述激光驱动器，所述激光驱动器并行输出多个所述电信号。
8．如权利要求7所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元具有多个将多个所述电压信号和所述参考电压并行比较的比较器。
9．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述光信号激光电二极管和参考激光电二极管被构成激光电二极管阵列。
10．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述参考电流源输出所述电信号的最大电流值的近似1/2作为所述传输侧参考电流。
11．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述参考激光电二极管恒定地输出所述标准参考光。
12．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输单元还具有输出所述电信号的传输侧SLI，并且所述激光驱动器和所述参考电流源隐埋在所述传输侧LSI内。
13．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元还具有将所述比较器的比较结果转换成相应的原始电信号的接收侧LSI。
14．如权利要求13所述的光信号传播装置，其特征在于，所述电流-电压转换电路和所述比较器隐埋在所述接收侧LSI内。
15．如权利要求6所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输单元还具有发射功率补偿电路，所述发射功率补偿电路包括补偿光电二极管，它接收一部分所述参考激光电二极管的输出光、将所述输出光转换成相应的补偿电流，并输出所述相应的补偿电流；以及补偿电流-电压转换电路，它将补偿光电二极管输出的所述补偿电流转换成补偿电压，并输出所述补偿电压；使得所述发射功率补偿电路将所述补偿电流-电压转换电路输出的所述补偿电压反馈到所述激光驱动器和所述参考电流源。
16．一种光信号传输装置，其特征在于，它具有放大要传送的电信号的激光驱动器；输出预定比例的所述电信号最大电流值作为参考电流的参考电流源；分别根据所述电信号和所述参考电流输出光信号和标准参考光的激光电二极管；以及使所述激光电二极管有选择地与所述激光驱动器或所述参考电流源连接的传输侧开关。
17．如权利要求16所述的光信号传输装置，其特征在于，它包含多个所述激光驱动器，所述激光驱动器并行输出多个所述电信号。
18．一种光信号传播装置，其特征在于，它包含将电信号转换成光信号并发送所述光信号的传输单元，所述传输单元具有放大所述电信号的激光驱动器；输出所述电信号预定比例的最大电流值作为传输侧参考电流的参考电流源；根据所述激光驱动器放大的所述电信号输出所述光信号以及根据所述传输侧参考电流输出标准参考光的激光电二极管；以及使所述激光电二极管有选择地与所述激光驱动器或所述参考电流源相连的传输侧开关；用来传播所述光信号的光纤；以及接收单元，它接收通过所述光纤而传播的所述光信号，所述接收单元具有光电二极管，它接收通过所述光纤传送的所述光信号，并将所述光信号转换成相应的电流信号，接收所述标准参考光，并将所述标准参考光转换成相应的接收机侧参考电流；电流-电压转换电路，它分别将所述相应的电流信号和所述相应的接收机侧参考电流转换成电压信号和参考电压；以及将所述电压信号与所述参考电压比较的比较器。
19．如权利要求18所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输单元具有多个所述激光驱动器，所述激光驱动器并行输出多个所述电信号。
20．如权利要求19所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元具有多个所述比较器，所述比较器将多个所述电压信号并行与所述参考电压比较。
21．如权利要求18所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元还具有向所述比较器施加所述参考电压的参考电压输出电路。
22．如权利要求21所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元还具有当所述电流-电压转换电路输出所述参考电压时使所述参考电压输入到所述参考电压输出电路的接收机侧开关。
23．如权利要求18所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输侧开关定期切换到所述参考电流源。
24．如权利要求23所述的光信号传播装置，其特征在于，判断将所述传输侧开关切换到所述参考电流源的时间周期，从而在所述时间周期内，所述激光电二极管的发射功率密度的波动不会有大的增加。
25．一种从传输单元传送光信号的方法，它将电信号转换成光信号，并通过传播所述光信号的光纤将所述光信号发送到接收通过所述光纤传播的所述光信号的接收单元，其特征在于，所述方法包括下述步骤从所述传输单元输出所述电信号；从所述传输单元定期输出预定比例电信号最大电流值作为传输侧参考电流；根据所述电信号将所述光信号输出到所述光纤，并根据来自所述传输单元的所述传输侧参考电流将标准参考光输出到所述光纤；接收通过所述光纤传播的所述光信号并将所述光信号转换成相应的电流信号，并接收通过所述光纤传播的标准参考光并将所述标准参考光转换成所述接收单元中相应的接收机侧参考电流；将所述相应电流信号转换成电压信号，并将所述相应接收机侧参考电流转换成所述接收单元中的参考电压；以及将所述电压信号和所述接收单元中的所述参考电压相比较。
26．如权利要求25所述的传播光信号的方法，其特征在于，在输出所述电信号的步骤中并行输出多个所述电信号。
27．一种从传输单元传送光信号的方法，它将电信号转换成光信号，并通过传播所述光信号的光纤将所述光信号发送到接收通过所述光纤传播的所述光信号的接收单元，其特征在于，所述方法包含如下步骤从所述传输单元输出所述电信号；定期输出具有大于预定比例的所述最大电信号电流值的正电流和具有小于来自所述传输单元的预定比例的所述电信号最大电流值的负电流；根据所述电信号向所述光纤输出所述光信号，根据所述正电流向所述光纤输出正参考光以及根据来自所述传输单元的负电流向所述光纤输出负参考光；接收通过所述光纤传播的光信号并将所述光信号转换成相应的电流信号，接收通过所述光纤传播的正参考光并将所述正参考光转换成相应的正电流，以及接收通过所述光纤传播的负参考光并将所述负参考光转换成所述接收单元中的相应负电流；将与所述光信号对应的相应电流信号转换成所述接收单元中的电压信号；根据所述接收单元中的所述相应的正电流和所述相应的负电流产生参考电压；将所述电压信号与所述接收单元中的所述参考电压比较。
28．如权利要求27所述的传播光信号的方法，其特征在于，在输出所述电信号的步骤中并行输出多个所述电信号。
29．一种光信号传播装置，其特征在于，它包含将电信号转换成光信号并发送所述光信号的传输单元，它具有放大所述电信号的激光驱动器；向所述激光驱动器输出具有预定占空比的二进制输出的二进制信号源；以及根据所述电信号输出所述光信号和根据所述二进制输出而输出二进制参考光的激光电二极管；传播所述光信号的光纤；以及接收通过所述光纤传播的所述光信号的接收单元，它具有光电二极管，它接收通过所述光纤传送的所述光信号，将所述光信号转换成相应的电流信号，接收所述二进制参考光，并将所述二进制参考光转换成相应的二进制参考电流；电流-电压转换电路，它分别将所述相应电流信号和所述相应二进制参考电流转换成电压信号和二进制参考电压；分别根据所述二进制参考电压和所述预定的占空比输出单值参考电压的平滑电路；以及将所述电压信号与所述参考电压比较的比较器。
30．如权利要求29所述的光信号传播装置，其特征在于，所述传输单元具有并行输出多个所述电信号的多个所述激光驱动器。
31．如权利要求30所述的光信号传播装置，其特征在于，所述接收单元具有将多个所述电信号并行和所述参考电压比较的多个所述比较器。
32．如权利要求29所述的光信号传播装置，其特征在于，所述二进制信号源是一个时钟信号源。
全文摘要
一种抑制因温度变化而引起的电源噪声、漂移和定时颤动和漂移的并行光信号传输装置。并行光信号传输装置具有输出与激光驱动器11预定比例的驱动电流对应的电流值作为直流参考电流的参考电流源4,激光驱动器11安装在传输侧。并行光信号传输装置还具有发射由直流参考电流驱动的标准参考光信号并安装在传输侧的参考激光电二极管121。与直流参考电流对应的由电流－电压转换电路21转换的电压信号作为参考电压V
文档编号H04B10/564GK1210404SQ98118630
公开日1999年3月10日 申请日期1998年8月20日 优先权日1997年8月20日
发明者冈安俊幸 申请人:株式会社爱德万测试