(57)【要約】プログラム可能なレーザードライバは、特定のレーザーの特性を満足するようプログラミングされ得る。従来、外部抵抗が、ドライバにバイアスをかけて、駆動電流の値を特定のレーザーに適応させるようプログラミングするために使用される。本発明の実施形態は、複数の抵抗をＩＣドライバに組み込み、夫々の抵抗にボンディングパッドを設けることを有する。従って、異なった駆動電流が、異なったバイアス抵抗選択に対応する異なったボンディング形態に基づいて選択可能であり得る。これらのボンド接続オプションは、様々なレーザーを駆動するために必要な異なった範囲のバイアス電流、変調電流及び温度係数の選択を可能にする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーを駆動する電流源と、
前記電流源にバイアスをかける複数の抵抗と、
前記複数の抵抗の夫々に結合された複数のパッドとを有し、
ボンディングのために前記パッドのうちの１又はそれ以上を選択することにより、所望のバイアス抵抗値が選択される集積回路。
【請求項２】
前記電流源は、
バイアス電流を導くトランジスタと、
前記バイアス電流に比例する駆動電流を供給する電流増幅器とを有する、
請求項１記載の集積回路。
【請求項３】
基準電圧に応答して前記トランジスタをオンに切り換える演算増幅器を更に有する、請求項２記載の集積回路。
【請求項４】
前記トランジスタは、バイポーラトランジスタ、ＣＭＯＳトランジスタ、及びＢｉＣＭＯＳトランジスタのうちの１つを有する、請求項２記載の集積回路。
【請求項５】
前記選択されたパッドはワイヤーボンド接続される、請求項１記載の集積回路。
【請求項６】
前記パッドはフリップチップ半田ボンド接続される、請求項１記載の集積回路。
【請求項７】
夫々が特定のレーザーを駆動する複数の当該集積回路と、
前記特定のレーザーの特性に従ってボンド接続された当該集積回路の夫々のパッドとを更に有する、請求項１記載の集積回路。
【請求項８】
集積回路（ＩＣ）に電流源を組み込むステップと、
前記電流源をプログラミングするよう前記ＩＣに複数のバイアス抵抗を組み込むステップと、
前記バイアス抵抗の夫々につき１つである複数のボンドパッドを設けるステップと、
前記電流源へレーザーを接続するステップと、
前記レーザーの駆動特性に従って選択されたボンドパッドのうちの１又はそれ以上をボンド接続するステップとを有する方法。
【請求項９】
前記レーザーの特性は変調及び温度係数特性を有する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ボンド接続するステップは、電源及び接地のうちの１つへのワイヤーボンディングを有する、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
前記ボンド接続するステップは、電源及び接地のうちの１つへのフリップチップボンディングを有する、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記電流源を有するトランジスタにバイアスをかけるよう並列に前記複数のバイアス抵抗を配置するステップを更に有する、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
前記レーザーに駆動電流を供給するよう前記トランジスタを流れる電流を増幅するステップを更に有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
夫々が特定のレーザーを駆動する複数のプログラム可能なレーザードライバを有し、該レーザードライバの夫々は、前記特定のレーザーを駆動する電流源と、該電流源にバイアスをかける複数の抵抗と、該複数の抵抗の夫々に結合された複数のパッドとを有し、所望のバイアス抵抗値は、ボンディングのために前記パッドのうちの１又はそれ以上を選択することにより選択される並列光学モジュールと、
前記並列光学モジュールを介してデータ信号を運ぶ入力ポート及び出力ポートと、
前記並列光学モジュールを制御する処理装置と、
前記処理装置へ接続された記憶装置とを有するシステム。
【請求項１５】
ルータを有する、請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記プログラム可能なレーザードライバの夫々は集積回路（ＩＣ）チップ上に形成される、請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記電流源にバイアスをかける全ての抵抗は前記ＩＣに含まれる、請求項１６記載のシステム。
【請求項１８】
前記ボンディングは電源及び接地のうちの１つへのワイヤーボンディングを有する、請求項１６記載のシステム。
【請求項１９】
前記ボンディングは電源及び接地のうちの１つへのフリップチップボンディングを有する、請求項１６記載のシステム。
【請求項２０】
前記特定のレーザーの特性は変調及び温度係数特性を有する、請求項１６記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー及び、更に具体的にはレーザードライバに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザーは、幅広い様々な用途で使用される。特に、レーザーは、膨大な量の情報とともに変調されたレーザーが、例えばコンピュータ環境におけるチップ間の短い到達距離と同様に、光ファイバーを介して光速で遠距離を伝達可能であるところの光通信システムでは不可欠な要素である。
【０００３】
多数のレーザーは、様々なベンダーから市販され、レーザードライバによって供給されるバイアス及び変調電流を制御するためにオフチップ抵抗を使用する。抵抗はドライバ電流を制御するための安価なデバイスであっても良いが、それらは柔軟性又は調節を認めない。駆動電流を変更するために、異なった抵抗が組み込まれるべきである。その理由のために、可変抵抗（ポテンショメータ）又はデジタル−アナログ電流源（ＤＡＣＳ）が、また、更なる柔軟性を提供するために、且つ、特定のレーザーの仕様のためにドライバを調整するよう行われる電流調整を可能にするために使用されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外部抵抗又は可変抵抗は、レーザードライバを調整するために幅広く使用される一方、それらは、ドライバチップの外部にあり、従って、集積回路（ＩＣ）の一部ではない。更に、それらは、夫々異なったレーザーに対する手動調整を必要とする。他方で、ＤＡＣＳアプローチは、ＩＣチップに組み込まれるが、通常、ＩＣの電流をプログラミングするためにシリアルインターフェース用送受信器パッケージにおいて余分のピン及びより複雑な回路を必要とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本実施形態は、様々なボンディング形態に基づいて選択可能な電流を有するレーザードライバ回路に関する。留意すべきは、「一実施例」又は「１つの実施例」に対する明細書中の如何なる言及も、本実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性が少なくとも１つの実施例に含まれることを意味する点である。明細書中の様々な箇所での「一実施例において」というフレーズの登場は、必ずしも全て同じ実施例を参照しているわけではない。
【０００６】
多数の具体的な詳細が、実施形態の完璧な理解を提供するよう、この中で説明されうる。しかし、当業者には当然のことながら、本実施形態は、このような具体的な詳細を用いずに実施されても良い。他の例で、よく知られた方法、手順、部品及び回路は、本実施形態を不明瞭にしないように詳細には記載されていない。当然、この中で開示される具体的な構造上及び機能上の詳細は、典型例であって、必ずしも本実施形態の適用範囲を限定しない。
【実施例】
【０００７】
ここで、全体を通して同じ部品は同じ参照番号によって表されるところの図面を詳細に参照すると、図１は、一実施例を実施するのに適した高速光通信システムで利用される送受信器１１０のブロック図である。送受信器モジュール１１０は、複数の情報信号の伝播を可能にするよう構成された送信媒体１２０に動作上応答する。ここで用いられる表現「情報信号」は、情報により符号化された光信号又は電気信号を言う。光通信は、単一ラインカード内で双方向通信に対応するよう、送信媒体１２０の両端で送受信器により設定される。付加的な増幅器１３０は、また、送受信器１１０の受信機能部（図示せず。）による検出及び処理のために十分な電力レベルを有する情報信号を供給するために、所望の送信距離及び関連するスパン損失に依存して、送信媒体１２０に沿って配置される。
【０００８】
送受信器１１０によって送信される情報信号は、信号が次の連続するデータビットの前に論理ゼロへ復帰するところのゼロ復帰（ＲＺ）及び／又は信号が次の連続するデータビットの前に論理ゼロへ復帰しないところの非ゼロ復帰（ＮＲＺ）を含む様々な技術により変調されても良い。送受信器１１０は、光信号を送信するために、例えば半導体レーザーなどの光源１５０と、変調器１６０と、ドライバ１７０と、リタイマ回路又はエンコーダ回路１８０とを有する。リタイマ回路１８０が存在しても良く、電気形式の情報信号を受信して、これらの信号を変調器１６０へ供給する。変調器１６０は、受信した情報信号に比例する電流変化を光源１５０へ供給する。例えばレーザーなどの光源１５０は、送信媒体１２０による伝播のために、受け取った電流に比例する光信号を発生させる。
【０００９】
光源１５０は、変調器１６０の必要性を除くよう、直接的に変調されても良い。直接変調レーザー（ＤＭＬ）構造では、閾値電流としても知られる最小電流信号が、レーザーをレージングモードで動作させるようレーザーへ印加される。この閾値電流は、温度に依存し、レーザーの動作範囲に亘って変動しうる。レーザーを変調するために、電流信号は、「オフ」状態に対応する閾値電流に近い点と、変調されるべきデータと一致する「オン」状態に対応するよう閾値電流を上回る点との間で変化する。この技術は、レーザーが、レージング閾値を下回る真のオフ状態からレージング閾値へ至ることを回避するレージングモードに留まるように使用される。
【００１０】
しかし、高いギガビットデータ送信では、それら２つのレベルの間でレーザーを切り換えることは、より困難となりうる。従って、外部変調がより望ましい。外部変調では、ドライバ１７０は、一定レージングモードに留まるようレーザー１５０を直接的に駆動しても良く、データは外部で変調される。
【００１１】
一実施例で、２種類の外部変調器、即ち、リチウム・ニオブ酸塩（ＬｉＮｂＯ３）マッハツェンダー干渉計及び電界吸収（ＥＡ）変調器が存在する。ＥＡ変調器は、半導体物質の屈折率が印加電圧の印加時に変更されるところの量子井戸の量子閉じ込めシュタルク効果又はポッケルス効果のいずれかを使用する。ＥＡ変調器は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザーとともに単一チップ上に作られ、比較的低い電圧レベルで駆動され得る。同様に、マッハツェンダー変調器では、ＲＦ信号が一対の導波管の周りで屈折率を変更する。この変調器は２つの導波管を有し、入来する光は、電圧が導波管のうちの一方又は両方へ印加される場合に、夫々の導波管へ供給される。この電界は、一方の導波管から現れる光が他方の導波管から出力された光と位相がずれるように屈折率を変更する。光が再結合される場合に、それは破壊的に干渉して、効果的に光をオフに切り換える。電界が印加されない場合には、光は同相であり、オンのままであって、それによって、対応する変調信号を生成する。
【００１２】
図２は、レーザー２０２を直接的に駆動する集積回路（ＩＣ）上のレーザードライバ２００の図である。ドライバ２００は、出力プログラム可能抵抗２０４をプログラム可能な電流（Ｉｂｉａｓ）２０６に変換する。示されるような簡単化された内部回路は、基準電圧Ｖｒｅｆを供給される演算増幅器２０８を含んでも良い。演算増幅器２０８の出力部は、トランジスタ２１０にプログラム可能な電流（Ｉｂｉａｓ）２０６を導かせるようトランジスタ２１０へ接続する。ピン２１６での電圧は、演算増幅器２０８へ帰還され得る（２０５）。示されるトランジスタ２１０はバイポーラトランジスタであるが、実施例は、例えば、ＣＭＯＳ又はＢｉＣＭＯＳ回路などのような他の技術群を有しても良い。トランジスタ２１０を流れるプログラム可能な電流（Ｉｂｉａｓ）は、電流増幅器２１２を介して増幅され得る。電流増幅器２１２の出力は、出力ピン２１４へ送られ、レーザー２０２を駆動するレーザードライバ２００の出力に相当する。
【００１３】
接地とＩｂｉａｓ制御ピン２１６との間に接続された抵抗２０４は、ドライバ２００に一定電流を供給することができる。異なる値の抵抗を代用することによろうとも、あるいは可変抵抗の値を変えることによろうとも、抵抗２０４の値を変更することは、バイアス電流（Ｉｂｉａｓ）２０６の値の対応する変化、ひいては駆動電流Ｉｄｒｉｖｅの対応する変化をもたらす。留意すべきは、レーザードライバ２００は、Ｉｂｉａｓ制御ピンへ接続された抵抗２０４の値ではなく、Ｉｂｉａｓ制御ピンから取り出された電流の量に応答する点である。従って、抵抗は、ＤＡＣ又は他の外部のプログラム可能な電流源によって置換されても良い。通常、電流増幅器２１２の利得は１００〜２００（ｍＡ／ｍＡ）のオーダーであり、標準的な出力電流は最大で５０〜８０ｍＡである。
【００１４】
図３は、外部抵抗又は他の外部のプログラム可能な電流源の使用を削除するレーザードライバの実施例を示す。前述同様に、ドライバ３００はＩＣに組み込まれても良い。基準電圧Ｖｒｅｆ（例えば、１．２Ｖ。）は、演算増幅器３０８の非反転入力部で用いられうる。演算増幅器３０８の出力は、電流制御トランジスタ３１０にバイアス電流Ｉｂｉａｓを導き始めさせるために使用され得る。トランジスタ３１０の出力部での電圧は、演算増幅器３０８の反転入力部へ帰還され得る（３０５）。
【００１５】
示されるトランジスタ３１０はバイポーラトランジスタであるが、実施例は、例えば、ＣＭＯＳ又はＢｉＣＭＯＳ回路などのような他の技術群を有しても良い。トランジスタ３１０を流れるバイアス電流（Ｉｂｉａｓ）３０６は、電流増幅器３１２を介して増幅され得る。電流増幅器３１２の出力は、出力ピン３１４へ送られ、レーザー３０２を駆動するレーザードライバ３００の出力に相当する。
【００１６】
バイアス電流Ｉｂｉａｓ３０６の値をプログラミングするために外部抵抗を使用することよりむしろ、本発明の実施例は、ＩＣドライバ３００に組み込まれた複数の抵抗Ｒ１〜Ｒ１０を有する。夫々の抵抗は、それ自体のボンディングパッド３１６１〜３１６１０を備える。１０個の抵抗Ｒ及びパッド３１６が示されるが、これは一例に過ぎず、別の実施例では、より多くの又はより少ない抵抗及びパッドが存在しうる。抵抗Ｒ１〜Ｒ１０の夫々の値は、異なった値を有しても良い。例えば、一実施例で、それらは１０Ωから１００Ωへ及ぶ。従って、異なった電流が、異なったバイアス抵抗選択に対応する異なったボンディング形態を基に選択可能であり得る。このようなボンド接続オプションは、異なった範囲のバイアス電流の選択が、様々なレーザー３０２を駆動するよう変調電流、温度係数などを適応させることを可能にする。
【００１７】
このようにして、本実施例に従って、ＩＣドライバ３００は、様々な負荷（Ｒ１〜Ｒ１０）に選択的に接続可能な電流源を有する。夫々の負荷（Ｒ１〜Ｒ１０）は、それ自体のボンディングパッド３１６１〜３１６１０へつなげられる。ボンド接続されないままである場合には、これらの負荷は高インピーダンスであり、選択された電流Ｉｂｉａｓ３０６に作用しない。所望の電流は、特定のパッド又はパッド３０６の組合せが電源（例えば、Ｖｃｃ。）へボンド接続される場合に選択される。１よりも多いパッド３１６が電源へボンド接続される場合には、選択された抵抗Ｒ１〜Ｒ１０の値は並列に足されるので、異なるバイアスが達成され得る。異なった特性を有するレーザーに対して、単一のＩＣが、ＩＣドライバ３００の必要な抵抗（Ｒ１〜Ｒ１０）又は電流源回路をボンド接続することによって使用可能となる。
【００１８】
他の実施例で、レーザーは、時々そうであるように、例えばＶｃｃなどの供給電圧へ接続されるべきであり、その場合に、ボンディングパッドは、供給電圧よりもむしろ接地へそれらを接続することによって選択され得る。
【００１９】
図４及び５は、夫々、異なったレーザー３０２及び３０２′用の様々なボンディングオプションを示す。同じ項目は、繰り返しを避けるために、前図から同じ参照番号を付されている。図４に示されるように、ドライバ３００は、単に適切なボンディングオプションを選択することによって、特定のレーザー３０２の仕様又は特性に適するようカスタマイズされ得る。例えば、レーザー３０２に対して、場合により、約２３Ωのバイアス抵抗が所望のドライブ電流Ｉｄｒｉｖｅに到達するために求められる。その場合に、ボンドパッド３１６２、３１６４、３１６５、３１６８及び３１６１０は、例えば、ワイヤーボンディング４００又はフリップチップ技法などによって接続されて、例えばＶｃｃといった電圧を供給する。これは、この抵抗結合が２３Ωのバイアス抵抗を作ることができることによる。
【００２０】
他の例で、図５に示されるように、レーザー３０２′の仕様は、例えば５０Ωのバイアス抵抗を作るよう、異なった抵抗ボンディング結合を要求されても良い。ここで、場合により、供給電圧へのボンディングパッド３１６１、３１６３、３１６４、３１６７、３１６８及び３１６１０は、所望のバイアス抵抗を生成することができる。当然、抵抗値の例示は、説明の目的のためだけに提供され、実際には、これらの抵抗値は用途に依存して変化しうる。
【００２１】
図６は、本発明の実施形態を使用することができる、例えばルータ６００のようなシステムの実施例を表す。ルータ６００は、複数のレーザー及びレーザードライバ３００１〜３００ｎを有しうる並列光学モジュールを含む。他の実施例で、ルータ６００はスイッチ又は他の同様の回路素子であっても良い。代替の実施例で、並列光学モジュール６０６は、例えばサーバーなどのコンピュータシステムで使用されても良い。
【００２２】
並列光学モジュール６０６は、バス６１２を介して処理装置６０８及び記憶装置６１０へ結合され得る。一実施例で、記憶装置６１０は、ルータ６００を動作させるよう処理装置６０８によって実行可能な命令を記憶している。
【００２３】
ルータ６００は、入力ポート６０２及び出力ポート６０４を有する。一実施例で、ルータ６００は、入力ポート６０２で光信号を受信する。光信号は、並列光学モジュール６０６によって電気信号へ変換される。並列光学モジュール６０６は、また、電気信号を光信号へ変換することもでき、その場合に、光信号は出力ポート６０４を介してルータ６００から送信される。本発明の実施例に従って、同様のドライバ３００が夫々の個々のレーザーに対して使用可能であり、違いは、異なったボンディングオプションが、駆動する特定のレーザーの仕様にそのドライバを適応させるよう選択される点である。
【００２４】
実施例は、単一のＩＣドライバが、異なったレーザー閾値及びスロープ効率に適合することを可能にする。現在のレーザードライバＩＣは、レーザーの異なったバイアス、変調及び温度係数特性に適応するよう１又はそれ以上の外部抵抗を使用し、一方、本実施例は、これらの機能を単一のＩＣに組み込む。外部部品を減少させ又は削除することによって、実施例は、小型化された送受信器パッケージを可能にし、更に、電流を設定するためのシリアル制御インターフェースの仕様を除くことによってパッケージピン数を減らすことができる。
【００２５】
本発明の表される実施例の上記記載は、要約書に記載されている事項も含め、全てを網羅し又は実施例を開示されている厳密な形態に限定するよう意図されない。本発明の特定の実施形態及び例は、この中で説明目的のために記載され、様々な等価な変形例が、当業者には明らかであるように可能である。これらの変形例は、上記詳細な説明を考慮して本発明の実施例に対して行われうる。
【００２６】
特許請求の範囲で使用される用語は、本発明を明細書中で開示される特定の実施例に限定するよう解釈されるべきではない。むしろ、特許請求の範囲は、クレーム解釈の確立された原則に従って解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】光学送受信器パッケージのブロック図である。
【図２】調整のために外部のプログラム可能な抵抗を用いる集積回路（ＩＣ）レーザードライバのブロック図である。
【図３】異なるボンディングパッドを選択することによって選択可能な抵抗バイアスオプションを組み込んだＩＣレーザードライバのブロック図である。
【図４】ボンディングオプションの一例を示すＩＣレーザードライバのブロック図である。
【図５】ボンディングオプションの他の例を示すＩＣレーザードライバのブロック図である。
【図６】ＩＣレーザードライバの実施形態を利用する例となるシステムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2008526049.tif 000009
2008526049.tif 000010
2008526049.tif 000011