[发明专利]控制光源的偏置电路

说明书

背景技术

激光器有着广泛的应用，特别在其中经调制带有大量信息的光束通过 光纤以光速进行远距离传输的光学通信系统中，激光器是主要部件。

许多系统包括所谓的垂直腔面发射激光器(VCSEL)。正如其名称所表 示的，这种类型的激光器是半导体微激光二极管，其发出的相干光束与所 制造的晶圆表面正交。VCSEL紧凑，其量产成本相对较低，并与边缘发射 激光器(edge emitting laser)相比可以更具优势。诸如VCSEL的激光器在光 学收发器中广泛使用。典型地，激光器具有直流(DC)偏置电流，这使得 激光器保持在工作状态，使得在将发送光学数据时不需要通电(power up) 过程，从而实现高速通信。因此，在激光器被用于快速切换应用时，可以 将激光器偏置成稍高于阈值，以避免导通延迟。因此，该偏置电流可以被 用于使激光器保持在其阈值之上并使其处于线性工作区。在该直流电平上 存在施加的交流(AC)电流，其电平取决于信号电平，在二进制设备中该 信号电平为“高”或者“低”。

为了给激光器提供DC偏置电流，需要使用偏置电路。当偏置电路部件 的不完全匹配可能导致所产生的偏置电流增大时，激光器两端的电压降也 会增大。因此又能够导致偏置电路中有源器件的工作区域的变化，这能够 使得偏置电流与电压相关，基于有源器件的电压。这种电压相关性能够导 致偏置电流不能得到精确控制，因此引入非线性和不可预测性。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种装置，包括：电流镜，所述电流镜 具有耦合至所述电流镜的第一端的电流源和从所述电流镜的输出端流出的 输出电流；耦合至所述输出端的激光器，所述激光器由所述输出电流进行 偏置；比较器，所述比较器用于比较所述第一端的电压和所述输出端的电 压，其中，所述比较器的输出用于选通所述电流镜，以及低通滤波器，所 述低通滤波器耦合在所述输出端和所述比较器的负输入端之间并且用于提 供所述输出端的直流(DC)电压值。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：对电流镜的第二端 的电压进行滤波以获得DC电压；比较所述电流镜的第一端的第一电压和所 述电流镜的所述第二端的所述直流(DC)电压；基于所述比较控制所述电 流镜；以及利用从所述第二端流出的偏置电流对光源进行偏置。

根据本发明的再另一方面，提供了一种系统，包括：光学收发器，所 述光学收发器包括：偏置电路，所述偏置电路包括电流镜、比较器以及低 通滤波器，所述电流镜具有耦合至第一晶体管的第一端的电流源和从第二 晶体管的第一端流出的输出电流，所述比较器用于比较所述第一晶体管的 所述第一端的电压和所述第二晶体管的所述第一端的直流(DC)电压，所 述低通滤波器耦合在所述第二晶体管的所述第一端和所述比较器的负输入 端之间并且用于提供所述第二晶体管的所述第一端的所述直流(DC)电压 值，其中，所述比较器的输出用于选通所述电流镜；耦合至所述第二晶体 管的所述第一端的激光器，所述激光器由所述输出电流进行偏置；以及耦 合至所述激光器的时钟和数据恢复电路(CDR)，其中，所述CDR用于向 所述激光器提供交流(AC)信号以向其提供数据；以及复用器，所述复用 器耦合至所述光学收发器以向所述CDR提供串行数据流和时钟信号。

附图说明

图1是根据本发明实施例的光学收发器的方框图。

图2是根据本发明一个实施例的偏置电路的示意图。

图3是根据本发明实施例的偏置电流与电压之间关系的示图。

图4是根据本发明实施例的系统的方框图。

具体实施方式

现在参考图1，其示出了根据本发明实施例的光学收发器的方框图。收 发器10可以用作数据通信系统中物理层和数据链路层之间的接口。如图1所 示，收发器10可以用于从光纤50接收光学信息，并且将光学信息发送至光 纤50。所接收的数据又可以被转换为电能量，并作为所接收的信息(RX数 据)经由系统接口提供给系统的其他部分。类似地，对应于待发送数据(TX 数据)的输入电能量可以从所述系统中接收，并将其转换成用于经由光纤 50进行传输的光能量。