[发明专利]光发射机的驱动装置

说明书

发明领域

本发明涉及光信号产生，特别涉及光发射机光源的调制驱动装置。更具体地，尽管是非独占的，本发明涉及用在光通信中的激光源的调制驱动装置。

发明背景

光纤发射机和收发器被广泛用于数据通信和电信应用。在一个典型的光信号发射机上，一个光源如一个激光源，在一个平均光功率点上偏压一个恒定偏压电流(bias current)。为了解码用于发送的数据，通常在这个偏压点周围调制偏压电流。在大多数光通信应用中，通常使用一个二进制调制对应逻辑高“1”或逻辑低“0”。特别地，信号信息通过包含“开(on)”和“关(off)”脉冲或“高(Hi)”或“低(Lo)”脉冲的脉冲流被发送。例如，使用一个高调制电流发送一个“开(On)”脉冲，并使用一个低调制电流发送一个“关(Off)”脉冲，反之亦然。为了获得好的发送效果，“关(Off)”脉冲的输出光功率应该尽可能低，且当一个“关(Off)”脉冲正被发送以获得一个具有宽的“眼开(eye-opening)”的好“眼图(eye-diagram)”时，如果没有光输出是最理想的。为了达到此目的，当发送一个“关(Off)”脉冲时，激光电流应该尽可能低。另一方面，由于激光驱动电流必须保持高于阈值电流以获得一个好的动态回应，对应“关(Off)”脉冲的最低激光电流应该尽可能接近阈值电流，由此可以在一个高速运作的好的动态回应和一个好的消光比(extinction ratio)之间达到平衡。消光比是光输出功率的高电平信号和低电平信号之间的一个比率，且一个好的消光比通常是由一个具有宽眼开的眼图表示。因此，控制激光电流对一个光发送系统的良好性能非常关键。

垂直腔面发射激光器(VCSELs)被广泛用在光纤通信，特别是数据通信应用。一个包含VCSEL的典型光源的典型的光输出功率对应电流的特征曲线如图1所示。对一个典型的激光源而言，阈值电流和微分量子(differential quantum)效率随温度而变化，尽管阈值电流的具体变化取决于所设计的设备。通常来讲，激光源的阈值电流在室温附近上有一个最小值，阈值电流随着更高和更低的运行温度而增加。量子效率通常随着温度上升而降低。

光源的调制通常是通过一个调制驱动装置来进行。来自Maxim的MAX3930、MAX3701、MAX3735A和MAX3704A是示例的调制驱动装置，以提供调制电流给激光源用于信号发送。但是，传统的调制驱动装置对在高于室温(例如，高于70℃)上的运行不是令人满意的，且对在一个宽温度范围内(如从室温到125℃)的运行不是令人满意的。

发明目的

因此，本发明的一个目的是提供用于光源的调制驱动装置，克服传统调制驱动装置的缺点。在最低程度上，本发明的一个目的是为公众提供一个用于光源的新颖调制驱动装置的有用替代方案。

发明概述

广泛地讲，本发明已经描述了一个调制驱动装置，以供应一个输出调制电流用于驱动一个光发射机的光源。输出调制电流包括多个调制电流区，其中每个调制电流区在一个具体的不交迭的温度范围上都有一个特征温度梯度。

依照本发明的一个首选实施例，提供一个调制驱动装置以供应一个输出调制电流用于驱动一个光发射机的光源，输出调制电流包括具有第一温度梯度特征的第一调制电流区和具有第二温度梯度特征的第二调制电流区。所述第一调制电流区和所述第二调制电流区是在第一温度范围和第二温度范围上供应调制电流，所述第二温度的温度比所述第一温度范围的温度高，所述第二温度梯度比所述第一温度梯度高。

依照本发明的另一个实施例，提供一个光发射机，包括一个激光源和一个根据权利要求1的调制驱动装置，光发射机还包括一个光电检测器以监控激光源的输出，并提供反馈控制给调制驱动装置以控制所述激光源的光输出。

更适宜地，所述调制驱动装置包括具有第一温度梯度特征的第一调制电流源和具有第二温度梯度特征的第二调制电流源，所述调制驱动装置的输出调制电流是由所述第一调制电流源在所述第一温度范围上供应，和调制电流是由所述第二电流源在所述第二温度范围上供应，所述第一和所述第二温度范围一起形成一个连续的温度范围。

更适宜地，所述设备还包括一个电流转换器，电流转换器供应一个更高电流输出作为调制电流源的调制电流，也作为所述调制驱动装置的输出调制电流。

更适宜地，所述电流转换器包括一个二极管，当所述第二调制电流源的调制电流幅度超过所述第一调制电流源的调制电流幅度时，二极管正向导电，由此将所述第二调制电流源作为所述调制驱动装置在所述第二温度区上的输出调制电流源。