(57)【要約】  本発明は、モニタ信号を提供するレーザおよびモニタ・フォトダイオードに関する。レーザ・ドライバ回路は、データ入力端子、レーザバイアス出力端子、レーザ変調出力端子、およびバイアス制御入力端子を有する。プロセッサは、調整可能な抵抗を通って前記バイアス制御入力端子に結合され、フォトダイオードからのモニタ信号を制御するためのバイアス制御出力端子、調整可能な抵抗を通って変調設定入力端子に結合され、前記レーザの変調の振幅を制御するための変調制御出力端子、および、調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に結合され、前記レーザの変調を調整するための変調交差点制御出力端子を有し、前記光出力中に所望の交差点を達成する。
2008501230.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ交差点調整のための制御回路において、
光出力を提供するためのレーザと、
前記レーザをモニタし、かつ、モニタ信号を提供するために配置されたモニタ・フォトダイオードと、
データ入力端子、前記レーザに動作バイアスを供給するために前記レーザに結合されたバイアス出力端子、前記レーザに変調信号を供給するために前記レーザに結合された変調出力端子、および、前記フォトダイオードから前記モニタ信号を受信するために前記モニタ・フォトダイオードに結合されたバイアス制御入力端子を有するレーザ・ドライバ回路と、
前記フォトダイオードからの前記モニタ信号を調整するために前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に結合されたバイアス制御出力端子を有するプロセッサと、から構成され、
前記プロセッサは、前記レーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に結合された変調制御出力端子を有し、前記レーザの変調の振幅を制御し、
前記プロセッサは、前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に結合された変調交差点制御出力端子を有し、前記光出力において所望の交差点を達成するために前記レーザの変調を調整する、
ことを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記プロセッサの前記バイアス制御出力端子は、調整可能な抵抗を通って、前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に結合されることを特徴とする請求項１記載の制御回路。
【請求項３】
前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子は、調整可能な抵抗を通って共通帰線に接続され、また、前記プロセッサの前記バイアス制御出力端子は、前記調整可能な抵抗を制御するために結合されることを特徴とする請求項２記載の制御回路。
【請求項４】
前記プロセッサの前記変調制御出力端子は、調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路の前記変調設定入力端子に結合されることを特徴とする請求項１記載の制御回路。
【請求項５】
前記レーザ・ドライバ回路の前記変調設定入力端子は、調整可能な抵抗を通って共通帰線に接続され、また、前記プロセッサの前記変調制御出力端子は、前記調整可能な抵抗を制御するために結合されることを特徴とする請求項４記載の制御回路。
【請求項６】
前記プロセッサの前記変調交差点制御出力端子は、調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路の前記パワー調整入力端子に結合されることを特徴とする請求項１記載の制御回路。
【請求項７】
前記レーザ・ドライバ回路の前記パワー調整入力端子は、調整可能な抵抗を通って共通帰線に接続され、また、前記プロセッサの前記変調交差点制御出力端子は、前記調整可能な抵抗を制御するために結合されることを特徴とする請求項６記載の制御回路。
【請求項８】
前記調整可能な抵抗は、デジタルからアナログへの変換装置を含むことを特徴とする請求項６記載の制御回路。
【請求項９】
前記デジタルからアナログへの変換装置は、デジタルからアナログへの変換器、デジタル・トリムポット、可変レジスタをエミュレートするために接続された固定値ＲＣ低域フィルタに結合されたパルス幅変調オープン・コレクタ出力を含むことを特徴とする請求項８記載の制御回路。
【請求項１０】
前記プロセッサの前記バイアス制御出力端子は、調整可能なトリムポット・レジスタを通って前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に結合され、前記プロセッサの前記変調制御出力端子は、調整可能なトリムポット・レジスタを通って前記レーザ・ドライバ回路の前記変調設定入力端子に結合され、また、前記プロセッサの前記変調交差点制御出力端子は、調整可能なトリムポット・レジスタを通って前記レーザ・ドライバ回路の前記パワー調整入力端子に結合されることを特徴とする請求項１記載の制御回路。
【請求項１１】
レーザ交差点調整のための制御回路において、
光出力を提供するためのレーザと、
前記レーザをモニタし、かつ、モニタ信号を提供するために配置されたモニタ・フォトダイオードと、
データ入力端子、前記レーザに動作バイアスを供給するために前記レーザに結合されたバイアス出力端子、前記レーザに変調信号を供給するために前記レーザに結合された変調出力端子、および、前記フォトダイオードから前記モニタ信号を受信するために前記モニタ・フォトダイオードに結合されたバイアス制御入力端子を有するレーザ・ドライバ回路と、
前記フォトダイオードからの前記モニタ信号を制御するために調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に結合されたバイアス制御出力端子を有するプロセッサと、から構成され、
前記プロセッサは、調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に結合された変調制御出力端子を有し、前記レーザの変調の振幅を制御し、
前記プロセッサは、調整可能な抵抗を通って前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に結合された変調交差点制御出力端子を有し、前記光出力において所望の交差点を達成するために前記レーザの変調を調整する、
ことを特徴とする制御回路。
【請求項１２】
オプトエレクトロニック・モジュール内でレーザ交差点を調整する方法において、
光出力を提供するためのレーザ、前記レーザをモニタし、かつ、モニタ信号を提供するために配置されたモニタ・フォトダイオード、データ入力端子、前記レーザに動作バイアスを供給するために前記レーザに結合されたバイアス出力端子、前記レーザに変調信号を供給するために前記レーザに結合された変調出力端子、および前記フォトダイオードから前記モニタ信号を受信するために前記モニタ・フォトダイオードに結合されたバイアス制御入力端子を有するレーザ・ドライバ回路、および、プロセッサを含むオプトエレクトロニック・モジュールを提供する段階と、
前記フォトダイオードからの前記モニタ信号を制御するために、前記プロセッサからのバイアス制御出力信号を前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に供給する段階と、
前記レーザの変調の振幅を制御するために、前記プロセッサからの変調制御出力信号を前記レーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に供給する段階と、
前記光出力において所望の交差点を達成するために、前記プロセッサからの変調交差点制御信号を前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に供給し、前記レーザの変調を調整する段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記プロセッサからのバイアス制御出力信号を前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に供給する段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子を、可変抵抗を通って共通帰線に接続する段階を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記可変抵抗を制御するために、前記プロセッサからの前記バイアス制御出力信号を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記プロセッサからの変調制御出力信号を前記レーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に供給する段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記変調設定入力端子を、可変抵抗を通って共通帰線に接続する段階を含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記可変抵抗を制御するために、前記プロセッサからの前記変調制御出力信号を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記プロセッサからの変調交差点制御信号を前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に供給する段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記パワー調整入力端子を、可変抵抗を通って共通帰線に接続する段階を含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記可変抵抗を制御するために、前記プロセッサからの前記変調交差点制御信号を使用する段階を含むことを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
オプトエレクトロニック・モジュール内でレーザ交差点を調整する方法において、
光出力を提供するためのレーザ、前記レーザをモニタし、かつ、モニタ信号を提供するために配置されたモニタ・フォトダイオード、データ入力端子、前記レーザへ動作バイアスを供給するために前記レーザに結合されたバイアス出力端子、前記レーザに変調信号を供給するために前記レーザに結合された変調出力端子、および前記フォトダイオードから前記モニタ信号を受信するために前記モニタ・フォトダイオード結合されたバイアス制御入力端子を有するレーザ・ドライバ回路、および、プロセッサを含むオプトエレクトロニック・モジュールを提供する段階と、
前記プロセッサから前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子に供給されたバイアス制御出力信号を制御することにより、前記フォトダイオードからの前記モニタ信号を制御する段階と、
前記プロセッサから前記レーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に供給された変調制御出力信号を制御することにより、前記レーザの変調の振幅を制御する段階と、
前記プロセッサから前記レーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に供給された変調交差点制御信号を制御することより、前記光出力における所望の交差点に前記レーザの変調を適合させる段階と、
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記モニタ信号を制御する段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記バイアス制御入力端子を、可変抵抗を通る共通帰線に接続する段階、および、前記可変抵抗を制御するために前記プロセッサを使用する段階を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記レーザの変調の振幅を制御するための段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記変調設定入力端子を、可変抵抗を通る共通帰線に接続する段階、および、前記可変抵抗を制御するために前記プロセッサを使用する段階を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
所望の交差点に前記レーザの変調を適合させる段階は、前記レーザ・ドライバ回路の前記パワー調整入力端子を、可変抵抗を通る共通帰線に接続する段階、および、前記可変抵抗を制御するために前記プロセッサを使用する段階を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニック・モジュールに関し、より詳しくは、光通信システムにおけるレーザとパワー・モニタリング・フォトダイオード回路との間の共働に関する。
【背景技術】
【０００２】
多様な通信分野で使用されるオプトエレクトロニック・モジュールにおいて、解決されるべき最も困難な問題の１つは、光生成装置と光ファイバと間の光の効率的な伝送である。ここで、用語「光」は、変調し、光ファイバまたは他の光学的な伝送線によって送信することができるあらゆる電磁放射を含む一般的な用語であることを、当業者は理解するであろう。
【０００３】
通常、半導体レーザの光パワーは、レーザを制御するためのフィードバック・ループ内でモニタおよび使用され、個々の装置からの一定出力を確保し、かつ、同様の装置間で標準出力を確保する。本明細書の全体にわたって、レーザが代表的な例として用いられるが、他の光源が他のアプリケーション内で利用されてもよいことは理解されるであろう。光パワー・モニタリングは、しばしば、レーザの直近に光検出装置を配置することにより行われる。そして、ｄｃ信号は、一定値でレーザの出力を維持することを試みるために、レーザ・ドライバにフィードバックされる。
【０００４】
一般に、レーザ・ドライバは、差分データを受け取るが、それは通常、レーザ・ドライバＩＣに含まれる回路によって適切な振幅に調整される。ドライバ出力の適切な振幅は、光出力において所望の「アイ・ハイト(eye height)」を達成するために選択され、または調整される。モニタ・ダイオードを含むオプトエレクトロニック・システムでは、光出力は、通常、ｄｃバイアス制御ループからの電流とデータ変調からの電流との合計から導かれる。そこで生じる問題は、レーザのターンオンおよびターンオフ時間が同一でなく、また、レーザの動作とフォトダイオード駆動ループの動作との間の交差点が、公称交差点よりも高位または低位の交差点に歪められるか、またはシフトされることがあり、それによってアイ・クオリティが変化することである。さらに、温度が、レーザのターンオンおよびターンオフ時間、または他の動作特性に影響を与えることがあり、それによってアイ・クオリティが変化する。
【０００５】
したがって、先行技術が本来的に有する前述および他の欠陥を改善することは、非常に有益であろう。
【発明の開示】
【０００６】
簡潔に述べれば、好適な実施例に従って本発明の所望の目的を達成するために、光出力を提供するためのレーザ、および、レーザをモニタし、かつモニタ信号を提供するために配置されたモニタ・フォトダイオードを含むレーザ交差点調整のための制御回路が提供される。制御回路は、さらに、データ入力端子、レーザに動作バイアスを供給するためにレーザに結合されたバイアス出力端子、レーザに変調信号を供給するためにレーザに結合された変調出力端子、および、フォトダイオードからモニタ信号を受信するためにモニタ・フォトダイオードに結合されたバイアス制御入力端子を有するレーザ・ドライバ回路を含む。制御回路は、さらに、フォトダイオードからのモニタ信号を制御するためにレーザ・ドライバ回路のバイアス制御入力端子に結合されたバイアス制御出力端子を有するプロセッサを含む。プロセッサは、さらに、レーザの変調の振幅を制御するためにレーザ・ドライバ回路の変調設定入力端子に結合された変調制御出力端子を有する。プロセッサは、さらに、光出力において所望の交差点を達成する目的で、レーザの変調を調整するためにレーザ・ドライバ回路のパワー調整入力端子に結合された変調交差点制御出力端子を有する。
【０００７】
本発明の前述した、およびさらに特定の目的および利点は、以下の好適な実施例の詳細な記述を、図面と共に読むことにより、当業者には容易に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１には、オプトエレクトロニック・モジュール内のオプトエレクトロニック送信機１０が図示される。送信機１０は光源を含むが、この特定の実施例ではレーザ１２であり、それは、光１４を光ファイバ（図示せず）内へ、また、光１５を送信用光サブ・アセンブリ（ＴＯＳＡ: transmitter optical sub assembly）のモニタ・フォトダイオード１６へ放射する。ここで、光１４，１５は、同一の光（例えば共通の方向に送信された光）であってもよく、または、反対の側面または終端から反対方向へ送信されるレーザ１２からの光であってもよいことが理解されるであろう。
【０００９】
レーザ１２は、通常、オプトエレクトロニック・モジュール内のプリント回路基板上に搭載されたレーザ・ドライバ集積回路（ＩＣ）２０に結合される。レーザ・ドライバＩＣ２０は、遠隔の目的地（すなわち、光ファイバの反対端）への送信のために、１対の入力線２２上の差分データを受け取るために接続される。入力線２２は、出力バッファ２４を通ってレーザ・ドライバ２６に接続される。出力バッファ２４およびレーザ・ドライバ２６は、例示目的のために図示されているに過ぎず、多様な実施例では、特定のアプリケーションに基づいて、より多くのまたはより少ない回路を含むことができることが、もちろん理解されるであろう。レーザ・ドライバ２６の出力は、ＲＦパス・フィルタ２７（例えば、ＲＦを通し、ｄｃをブロックするように設計された、直列接続されたキャパシタおよびレジスタ）を通ってレーザ１２の信号入力に結合される。出力バッファ２４は、さらに、レーザ・ドライバＩＣ２０のＩ／Ｏ端子２８に接続されたパワー調整入力（ＰＷＡ）を有する。レーザ・ドライバＩＣ２０のＩ／Ｏ端子２８は、調整可能なトリムポット・レジスタ２９を通って、接地のような共通帰線に結合される。トリムポット・レジスタ２９は、マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサによって制御されるが、以下ではプロセッサ４０であり、それは、以下でより詳細に記述するように、オプトエレクトロニック・モジュール内のプリント回路基板上に搭載にされる。
【００１０】
変調制御回路３０は、レーザ１２内で実行される変調の量に対して制御を提供するために、出力バッファ２４の他の入力に接続される。変調制御回路３０は、変調設定信号を受信するためのＭｏｄＳｅｔ入力端子、および、送信ディスエーブル信号を受信するためのＴｘディスエーブル入力端子を有し、それぞれレーザ・ドライバＩＣ２０のＩ／Ｏ端子３２，３４に接続される。Ｉ／Ｏ端子３２は、調整可能なトリムポット・レジスタ３３を通って、共通帰線（例えば接地）に接続される。以下でより詳細に記述されるように、トリムポット・レジスタ３３はプロセッサ４０によって制御される。本実施例において、Ｉ／Ｏ端子３４は、送信ディスエーブル信号、および反対にイネーブル信号を受信するために、プロセッサ４０に接続される。
【００１１】
自動パワー制御ループ回路３６は、バイアス出力端子３８を有し、それは、ｄｃパス・フィルタ回路（例えば、ｄｃを通し、ＲＦをブロックするように設計された低周波インダクタンス）を通ってレーザ１２のドライブ入力に接続され、レーザ１２にｄｃバイアス電流を供給する。自動パワー制御ループ回路３６は、制御入力端子４２を有し、それは、フォトダイオード１６に接続され、レーザ１２に供給されるバイアス電流の量を決定するために使用されるパワー制御装置ループ回路３６に制御信号を供給する。制御入力端子４２およびフォトダイオード１６の出力は、調整可能なトリムポット・レジスタ４４を通って共通帰線ポイント（例えば接地）に接続される。以下でより詳細に記述されるように、トリムポット・レジスタ４４は、プロセッサ４０によって制御される。Ｔｘ−ディスエーブル入力端子３４もまた、パワー制御装置ループ回路３６の制御入力に接続され、変調制御回路３０がディスエーブルであるときに、回路３６をディスエーブルにする。
【００１２】
多くの実施例において、プロセッサ４０は、オプトエレクトロニック・モジュール内のプリント回路基板上で既に利用可能であることは、当業者によって理解されるであろう。例えば、プロセッサは、「外界」とステータスを通信していてもよく、また、それは、「モジュール外」からの指令からモジュールを通ってデータ・フローを制御していてもよく、あるいは、それは、単に温度を介して最適な制御ポイントをマッピングしていてもよい。したがって、ほとんどの実施例では、新規または異なるマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラは、本発明のために必要ではない。もし必要であれば、ここで示された調整可能なトリムポット・レジスタ以外の調整可能なレジスタも使用できることが理解されるであろうが、多くの実施例において、調整可能なトリムポット・レジスタは、オプトエレクトロニック・モジュール内のプリント回路基板上で既に使用されており、また、同一または追加の調整可能なトリムポット・レジスタを容易に組み込むことも可能である。
【００１３】
差分データは、通常の規則に従ってレーザ・ドライバＩＣ２０内へ供給される。レーザ・ドライバＩＣ２０が、プロセッサ４０を通って、または遠隔のソースから直接に駆動されるＴｘディセーブル入力端子３４を経由して、その出力をイネーブルにするように命じられたときに限り、パワー制御装置ループ回路３６は初期化し、かつ、安定した動作点を見つけようとし、そこで、パワー・モニタ・ダイオード１６からの光電流は、送信された光パワー情報をレーザ・ドライバＩＣにフィードバックするために使用され、その結果、「目標」光パワーが探索され、したがって、レーザ１２がバイアスされる。光電流からレーザ・ドライバＩＣ２０の制御入力端子４２への変換は、調整可能なトリムポット・レジスタ４４を経由し、それは温度補償されていてもよく、補償されていなくてもよい。
【００１４】
光出力は、通常、レーザ・ドライバ２６を経由して、制御ループ回路３６からの、およびデータ変調信号からのｄｃバイアスを含む電流の合計に由来する。差分駆動変調は、通常、光出力で所望の「アイ・ハイト」を達成するために、レーザ・ドライバＩＣ２０によって適切な振幅に調整される。本実施例では、変調は、調整可能なトリムポット・レジスタ２９を通ってプロセッサ４０によって調整される。アイの交差点を調整した結果は図２に示され、それは公称交差点、低位交差点、および高位交差点をそれぞれ示す。アイの対称性は、入力線２２を経由してレーザ・ドライバＩＣ２０に入る、想定された完全なデータ・ストリームに適用された予歪の量に基づいて歪められる。この歪みは、時には、レーザのターンオンおよびターンオフのタイミングが同一でないことを補償するために望ましく、また、ある場合には、アイの対称性のシフトは、光ソースのメリットの典型的な形状であるより良い「マスク・マージン」を達成することができる。本発明では、交差点の制御は、プロセッサ４０によって得られ、したがって、ソフトウェアによって調整可能である。これによって、送信された光アイの形状の良好なチューニングが可能になり、例えば温度調整、マスク・マージンの最適化、ジッタ制御のような、どのような機能が要求されたとしても、優れた送信アイ性能が可能になる。
【００１５】
以上、オプトエレクトロニック・モジュール内の光源のための新規かつ改善された制御回路が示された。好適な実施例において、制御回路は、モジュール・プリント回路基板上に既に存在するマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラを含む。さらに、好適な実施例において、調整可能なトリムポット・レジスタが使用され、プロセッサによって制御される。調整可能なトリムポット・レジスタは、通常、オプトエレクトロニック・モジュール上で使用されるので、新規または異なるコンポーネントを使用する必要がない。したがって、本発明は、新規または既に動作しているモジュールへの組み込みが容易である。
【００１６】
ここにおいて例示目的のために選ばれた実施例に対する多様な変更および修正が、当業者には容易に想起できるであろう。かかる修正および変更の範囲は、本発明の精神から逸脱しない限り、その範囲内に含まれることが意図され、その範囲は、添付の請求項の公正な解釈によってのみ判断される。
当業者が理解し、かつ実施することができるように、本発明は明確かつ簡潔な用語で完全に記述された。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に従ったオプトエレクトロニック・モジュールの概要／ブロック図である。
【図２】レーザ／フォトダイオードのアイ交差点の対称性のシフトを単純化した図である。
【図１】
2008501230.tif 000003
【図２】
2008501230.tif 000004
【国際調査報告】
2008501230.tif 000005
2008501230.tif 000006
2008501230.tif 000007