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              對于消光比控制的自適應采樣資格.pdf

              摘要
              申請專利號:

              CN201410095282.8

              申請日:

              2014.03.14

              公開號:

              CN104052546A

              公開日:

              2014.09.17

              當前法律狀態:

              實審

              有效性:

              審中

              法律詳情: 實質審查的生效IPC(主分類):H04B 10/2507申請日:20140314|||公開
              IPC分類號: H04B10/2507(2013.01)I; H04B10/075(2013.01)I; H04B10/564(2013.01)I 主分類號: H04B10/2507
              申請人: 馬克西姆綜合產品公司
              發明人: M·巴倫西亞; B·A·威爾科克斯; C·J·博恩
              地址: 美國加利福尼亞州
              優先權: 2013.03.14 US 61/781,526; 2013.06.28 US 13/930,802
              專利代理機構: 永新專利商標代理有限公司 72002 代理人: 韓宏;陳松濤
              PDF完整版下載: PDF下載
              法律狀態
              申請(專利)號:

              CN201410095282.8

              授權公告號:

              |||

              法律狀態公告日:

              2016.04.13|||2014.09.17

              法律狀態類型:

              實質審查的生效|||公開

              摘要

              描述了對消光比控制的自適應采樣資格的技術。這些技術可在包括激光驅動器和采樣回路的激光驅動器組件中實現,該采樣回路配置成有助于對由光發射機組件的監測光電二極管(MPD)產生的光電二極管電流進行采樣。采樣回路包括具有重置的低通濾波器、數模轉換器(DAC)和比較器。濾波器接收被提供到激光驅動器的發送(Tx)數據并產生與在發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位相對應的輸出。濾波器在接收到第二類型的位時重置輸出。數模轉換器(DAC)輸出閾值信號。比較器將來自低通濾波器的輸出與閾值信號進行比較,并輸出指示何時對光電二極管電流進行采樣的信號。

              權利要求書

              1.  一種激光驅動器組件,包括:
              激光驅動器;以及
              采樣回路,其配置成有助于對由光發射機組件的監測光電二極管(MPD)產生的光電二極管電流進行采樣,所述采樣回路包括:
              低通濾波器,其配置成接收被提供到所述激光驅動器的發送(Tx)數據,并產生與在所述發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位相對應的輸出,所述低通濾波器配置成當接收到第二類型的位時重置所述輸出;
              數模轉換器(DAC),其配置成輸出閾值信號;以及
              比較器,其配置成將來自所述低通濾波器的所述輸出與所述閾值信號進行比較,并輸出指示何時對所述光電二極管電流進行采樣的信號。

              2.
                如權利要求1所述的激光驅動器組件,其中當所述采樣回路配置成檢測在所述發送(Tx)數據中的所述第一類型的位的采樣點時,在第二類型的位被發送時重置所述低通濾波器。

              3.
                如權利要求2所述的激光驅動器組件,其中所述第一類型的相應位包括1,且其中所述第二類型的位包括0。

              4.
                如權利要求2所述的激光驅動器組件,其中所述第一類型的相應位包括0,且其中所述第二類型的位包括1。

              5.
                如權利要求1所述的激光驅動器組件,其中由所述數模轉換器(DAC)輸出的所述閾值信號被選擇來維持所述比較器的輸出的預定比。

              6.
                如權利要求1所述的激光驅動器組件,其中比較器配置成當來自所述低通濾波器的輸出大于所述閾值信號時輸出所述信號。

              7.
                如權利要求1所述的激光驅動器組件,還包括一個或多個鎖存器, 所述一個或多個鎖存器配置成對所述光電二極管電流和所述比較器的輸出進行采樣。

              8.
                一種光發射機組件,包括:
              發射光學子組件(TOSA),其包括激光器和監測光電二極管(MPD);以及
              激光驅動器組件,包括:
              激光驅動器;以及
              采樣回路,其配置成有助于對由監測光電二極管(MPD)產生的光電二極管電流進行采樣,所述采樣回路包括:
              低通濾波器,其配置成接收被提供到所述激光驅動器的發送(Tx)數據并產生與在所述發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位相對應的輸出,所述低通濾波器配置成當接收到第二類型的位時重置所述輸出;
              數模轉換器(DAC),其配置成輸出閾值信號;以及
              比較器,其配置成將來自所述低通濾波器的輸出與所述閾值信號進行比較,并輸出指示何時對所述光電二極管電流進行采樣的信號。

              9.
                如權利要求8所述的光發射機組件,其中當所述采樣回路配置成檢測在所述發送(Tx)數據中的所述第一類型的位的采樣點時,在第二類型的位被發送時重置所述低通濾波器。

              10.
                如權利要求9所述的光發射機組件,其中所述第一類型的相應位包括1,且其中所述第二類型的位包括0。

              11.
                如權利要求9所述的光發射機組件,其中所述第一類型的相應位包括0,且其中所述第二類型的位包括1。

              12.
                如權利要求8所述的光發射機組件,其中由所述數模轉換器(DAC)輸出的所述閾值信號被選擇來維持所述比較器的輸出的預定比。

              13.
                如權利要求8所述的光發射機組件,其中比較器配置成當來自所述低通濾波器的輸出大于所述閾值信號時輸出所述信號。

              14.
                如權利要求8所述的光發射機組件,還包括一個或多個鎖存器,所述一個或多個鎖存器配置成對所述光電二極管電流和所述比較器的輸出進行采樣。

              15.
                一種有助于對由光發射機組件的監測光電二極管(MPD)產生的光電二極管電流進行采樣的方法,所述方法包括:
              接收被提供到所述光發射機組件的激光驅動器的發送(Tx)數據;
              產生與在所述發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位相對應的輸出;
              當第二類型的位被接收到時重置所述輸出;
              輸出閾值信號;
              比較所述輸出與所述閾值信號;以及
              輸出指示何時對所述光電二極管電流進行采樣的信號。

              16.
                如權利要求15所述的方法,其中當檢測在所述發送(Tx)數據中的所述第一類型的位的采樣點時,在第二類型的位被發送時進行重置。

              17.
                如權利要求16所述的方法,其中所述第一類型的相應位包括1,且其中所述第二類型的位包括0。

              18.
                如權利要求16所述的方法,其中所述第一類型的相應位包括0,且其中所述第二類型的位包括1。

              19.
                如權利要求15所述的方法,其中所述閾值信號被選擇來維持所述比較器的輸出的預定比。

              20.
                如權利要求15所述的方法,其中當來自所述低通濾波器的輸出大 于所述閾值信號時輸出所述信號。

              21.
                如權利要求15所述的方法,還包括對所述光電二極管電流和所述比較器的輸出進行采樣。

              說明書

              對于消光比控制的自適應采樣資格
              相關申請的交叉引用
              本申請要求2013年3月14日提交的名稱為“Adaptive Sampling Qualification for Extinction Ratio Control”的美國臨時申請號61/781,526的優先權,該臨時申請特此通過引用被全部并入。
              背景技術
              光發射機使用激光驅動器來驅動固態激光二極管,以通過光纖線路進行數據的光傳輸。這些設備能夠有高數據速率,且因此在數據通信中得到不斷增加的應用。然而,固態激光器具有在這樣的應用中必須被考慮的各種特性。一個這樣的特性是,至少對于高數據速率,由于激光器在完全關閉時回到產生激光條件所花費的時間,因此固態激光器無法在開啟和關閉條件之間操作。因此,對于高數據速率,這樣的激光器通常操作在作為一個數據狀態的高光學功率級和第二數據狀態的低得多的功率級之間。為了本文討論的目的,假設高光學功率級將代表邏輯“1”,而低光學功率級將代表邏輯“0”。高光學功率級的P.sub.1與低光學功率級的P.sub.0的光學功率級之比被稱為消光比(P.sub.1/P.sub.0)。在正常情況下,激光驅動器的用戶,即,光發射機的制造商希望設定并控制消光比和平均功率。光發射機通常還包括監測光電二極管(MPD),其接收由發射激光二極管發射的光的一部分,以提供發射激光二極管的光學功率級的測量量。然而,這樣的監測光電二極管及其相關電路不具有發射二極管的高頻能力,且因此具有關于監測二極管可實現事項的真實限制。
              發明內容
              描述了對消光比控制的自適應采樣資格的技術。在一個或多個實施例中,這些技術可在包括激光驅動器和采樣回路的激光驅動器組件中實現,所述采樣回路配置成有助于對由光發射機組件的監測光電二極管(MPD) 產生的光電二極管電流進行采樣。采樣回路包括具有重置的低通濾波器、數模轉換器(DAC)和比較器。濾波器配置成接收被提供到激光驅動器的發送(Tx)數據并產生與在發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位相對應的輸出。濾波器還配置成當接收到第二類型的位時重置輸出。數模轉換器(DAC)配置成輸出閾值信號。比較器配置成將來自低通濾波器的輸出與閾值信號進行比較,并輸出指示何時對光電二極管電流進行采樣的信號。
              發明內容被提供來介紹下面在具體實施方式中進一步描述的以簡化形式的概念的選擇。該發明內容并不用來識別所要求主題的關鍵特征或必要特征,它也并不旨在確定所要求的主題的范圍時用作幫助。
              附圖說明
              參考附圖描述了具體實施方式。相同的附圖標記在描述和附圖中的不同實例中的使用可指示相似或相同項。
              圖1是示出根據本公開的示例性實施例的光發射機組件的方框圖。
              圖2是示出與圖1所示的光發射機耦合的峰值檢測器的輸出的示意圖,其中在具有和沒有干擾的情況下示出對于給定的發送(Tx)數據的輸出。
              圖3是示出根據本公開的示例性實現方式的配置成提供對消光比控制的自適應采樣資格的光發射機組件的方框圖。
              圖4是示出圖3所示的光發射機組件的濾波器、DAC和比較器的輸出的示意圖,其中示出對于給定的發送(Tx)數據的輸出。
              圖5是示出根據本公開的示例性實現方式的配置成提供光發射機組件的發射光學子組件(TOSA)的光電二極管的電流的自適應采樣資格的光發射機組件的方框圖。
              具體實施方式
              概述
              由于溫度引起的固態激光二極管的特性(更具體地激光二極管的閾值和斜率效率)的變化是公知的;如果有可能的話,這樣的特性非常難以預測。這是因為在激光二極管特性中的變化由諸如電子移動性的變化、激光 器的晶體結構的缺陷、激光器反射鏡的反射率的變化等因素的組合所引起。而且,激光二極管的閾值和效率由于激光器的惡化隨時間而變化。
              減輕固態激光二極管特性(例如閾值和斜率效率)的變化的傳統方法是結合查找表(LUT)使用平均功率控制(APC)回路。圖1示出根據本公開的示例性實施例的使用APC回路102的光發射機組件100。APC回路102使用位于非常接近于激光二極管106(形成如所示的發射光學子組件(TOSA)108或雙向光學子組件(BOSA))的監測光電二極管(MPD)104。光電二極管104產生與激光二極管106所發射的平均功率成比例的電流(光電二極管電流)。光電二極管電流由MPD管腳110提供,并用于補償參數之一,例如閾值。通過使用查找表(LUT)來校正其它參數(例如斜率效率)的變化。因為對溫度的掃描用于產生準確的結果,因此創建查找表(LUT)通常是在生產中不希望有的過程。而且,查找表(LUT)可能是不準確的,因為在查找表(LUT)中記錄的信號是靜態的,且它們不能補償由于激光二極管106的老化所引起的變化。
              連續補償閾值和斜率效率的變化的現有光發射機組件已得到發展。這些組件中的大多數利用在APC回路102中用來提取所需信息的光電二極管104。在這種方法中具有兩個主要困難。首先,光電二極管的帶寬是有限的,因為光電二極管被設計成用在APC回路應用中。其次,為了減少存在于TOSA108封裝中的管腳數量,激光器制造商通常將激光二極管106的陽極連接到光電二極管104的陰極。
              使用峰值檢測器來克服由光電二極管的有限帶寬引起的困難的光發射機組件已得到發展。例如,在一種實現方式中,兩個峰值檢測器用于保持來自光電二極管104的強烈過濾的信號的振幅的峰值。圖2示出與圖1所示的光發射機100耦合的兩個峰值檢測器(峰值檢測器和波谷檢測器)的輸出,其中在具有和沒有干擾的情況下示出對于給定的發送(Tx)數據的輸出。如所示,峰值檢測器(峰值檢測器和波谷檢測器)的輸出對于低頻Tx數據(例如幾個0和1)與激光二極管106所發射的光學功率成比例。然而,來自通過光發射機組件100的公共MPD管腳耦合的光電二極管104的信號由于干擾而可在振幅上大于沒有干擾的信號。在實施例中,理想峰值檢測器跟隨干擾的峰值,其與所發射的光學功率不成比例但與插入激光 器的電流成比例。然而,峰值檢測器不是理想的,并將在攻擊時段期間具有有限的帶寬,且同時也將具有特定的衰減時間。這兩個因素有助于限制峰值檢測器跟蹤接口的能力,但仍將影響測量。
              干擾在數據的每次轉變中被耦合,但它在幾個連續位之后穩定下來。而且,當所發送的連續位的數量增加時,干擾變得越來越穩定。因此,光電二極管電流可在此時被采樣。
              因此,描述了創建允許在同一類型的連續位的每個系列中光電二極管電流盡可能遲的采樣的信號的技術。在一個或多個實施例中,這些技術可在包括激光驅動器和采樣回路的激光驅動器組件中實現,該采樣回路配置成便于由光發射機組件的監測光電二極管(MPD)產生的光電二極管電流的采樣。采樣回路包括具有重置的低通濾波器、數模轉換器(DAC)和比較器。該濾波器配置成接收被提供到激光驅動器的發送(Tx)數據并產生對應于在發送(Tx)數據中接收的第一類型的多個連續位的輸出。濾波器還配置成當接收到第二類型的位時重置輸出。數模轉換器(DAC)配置成輸出閾值信號。比較器配置成將來自低通濾波器的輸出與閾值信號進行比較,并輸出指示何時對光電二極管電流進行采樣的信號。
              這些技術是自適應的,并可統計地檢測數據的最長系列。因此,這些技術不需要對所發送的位的數量計數,這需要定時器非常嚴格的控制。
              示例性實現
              圖3示出根據本公開的示例性實現方式的配置成提供對消光比控制的自適應采樣資格的光發射機組件300。如所示,光發射機組件300包括發射光學子組件(TOSA)302(或雙向光學子組件(BOSA))、匹配網絡304和激光驅動器組件306(其可被實現為集成電路)。激光驅動器組件306包括激光驅動器308和采樣回路310。在實施例中,采樣回路310包括數模轉換器(DAC)312、具有重置的低通濾波器314、以及比較器316。
              濾波器314配置成接收被提供到激光驅動器308的發送(Tx)數據322,并產生與在發送(Tx)數據322中接收的第一類型的多個連續位(例如“0s”或“1s”)相對應的輸出。濾波器314還配置成當接收到第二類型的位(例如“1”或“0”)時重置輸出。濾波器314使用發送(Tx)數據322而不是通過光電二極管電流317(由監測光電二極管(MPD)318響應于激光二極 管319而產生的電流)進行驅動。因此,濾波器314的帶寬不取決于光電二極管318的電容。在實施例中,當采樣回路310配置成檢測在發送(Tx)數據322中所發送的“1s”的采樣點時,在“0”被發送時重置濾波器314。類似地,當采樣回路310正檢測在發送(Tx)數據322中所發送的“0s”的采樣點時,在“1”被發送時重置濾波器314。
              數模轉換器(DAC)312配置成輸出閾值信號。如所示,數模轉換器(DAC)312基于由比較器316提供的信息在閉合回路中被控制。由數模轉換器(DAC)312輸出的信號被選擇來維持比較器316的輸出的確定的比。該比可根據發送(Tx)數據322來改變,以利用所發送的數據模式的不同特性。例如,如果所發送(Tx)的數據322以偽隨機二進制序列7(PRBS7)被擾頻,當七(7)個連續位(或更多)(例如,七(7)個連續的“1s”或七(7)個連續的“0s”)被發送時,對光電二極管318的電流采樣的合適點出現。因為PRBS7具有三十二(32)個轉變和僅僅一個存在七(7)個連續位的地方,因此可通過將比設定為“1/31”來檢測該事件,。比較器316的輸出因此可平均產生三十一(31)個“0”和一(1)個“1”。因此,數模轉換器(DAC)312的輸出可改變以維持比較器的輸出的特定占空比。
              比較器316配置成將來自低通濾波器314的輸出與由數模轉換器(DAC)312輸出的閾值信號進行比較。比較器316輸出指示何時對光電二極管電流317進行采樣的信號。圖4示出圖3所示的光發射機組件300的濾波器314、數模轉換器(DAC)312和比較器316的輸出400(分別是輸出402、404、406),其中示出對于給定的發送(Tx)數據408的輸出。如所示,當采樣回路310穩定下來時(例如,當七(7)個連續位(例如七(7)個連續的“1s”或七(7)個連續的“0s”被發送時),比較器316產生指示用于對光電二極管318的電流317采樣(經由采樣模塊320)(且在通過圖3的跨阻抗放大器(TIA)322轉換之后)的合適時間的信號(例如比較器316的信號改變狀態)。
              在一個或多個實施例中,時分復用可用在采樣回路310(包括數模轉換器(DAC)312、具有重置的低通濾波器314和比較器316)上,以檢測對“0s”和“1s”的采樣點。在其它實施例中,激光驅動器組件306可包 括包含第二數模轉換器(DAC)、具有重置的第二低通濾波器和第二比較器的第二采樣回路,以同時檢測對“0s”和“1s”的采樣點。采樣回路310的操作在光發射機組件300的數字域中由算法328控制。
              圖5示出根據本公開的示例性實施例的配置成提供發射光學子組件(TOSA)504(或雙向光學子組件(BOSA))的監測光電二極管(MPD)502的電流的自適應采樣資格的光發射機組件500。以這種方式,提供了簡化光電二極管電流506(由光電二極管502響應于激光二極管508而產生的電流)的采樣的技術。
              如所示,光發射機組件500包括TOSA504、匹配網絡510和激光驅動器組件512(其可被實現為集成電路)。激光驅動器組件512包括激光驅動器514和采樣回路516。在實施例中,采樣回路516包括數模轉換器(DAC)518、具有重置的低通濾波器520和比較器(Qual Comp)522。
              濾波器520配置成接收被提供到激光驅動器514的發送(Tx)數據524,并產生與在發送(Tx)數據524中接收的第一類型的多個連續位(例如“0s”和“1s”)的輸出。濾波器520還配置成當第二類型的位(例如“1”和“0”)被接收到時重置輸出。濾波器520使用發送(Tx)數據524而不是由光電二極管電流506驅動。因此,濾波器520的帶寬不取決于TOSA504的光電二極管502的電容。在實施例中,當采樣回路516正檢測在發送(Tx)數據524中的所發送的“1s”的采樣點時,在“0”被發送時重置濾波器520。類似地,當采樣回路516正檢測在發送(Tx)數據524中的所發送的“0s”的采樣點時,在“1”被發送時重置濾波器520。
              數模轉換器(DAC)518配置成輸出閾值信號。數模轉換器(DAC)518基于由比較器522提供的信息在閉合回路中被控制。由數模轉換器(DAC)518輸出的信號被選擇來維持比較器522的輸出的確定的占空比。占空比可根據發送(Tx)數據524來改變,以利用所發送的數據模式的不同特性。例如,如果發送(Tx)數據524以偽隨機二進制序列7(PRBS7)被擾頻,當七(7)個連續位(或更多)(例如七(7)個連續的“1s”或七(7)個連續的“0s”)被發送時,對光電二極管502的電流采樣的合適點出現。因為PRBS7具有三十二(32)個轉變和僅僅一個存在七(7)個連續位的地方,因此可通過將占空比(比)設定為“1/31”來檢測該事件。 比較器522的輸出因此可平均產生三十一(31)個“0”和一(1)個“1”。
              比較器522配置成將來自低通濾波器520的輸出與由數模轉換器(DAC)518輸出的閾值信號進行比較。比較器522輸出指示何時對光電二極管電流進行采樣的信號。
              如圖5所示,采樣回路516還包括鎖存器528、530。鎖存器528、530配置成使用發送(Tx)數據524對光電二極管電流506和比較器(Qual Comp)522的先前輸出進行采樣。當采樣回路516配置成測量“0s”時,鎖存器出現在發送Tx數據524的上升沿中。相反,當采樣回路516配置成測量“1s”時,鎖存器出現在發送Tx數據524的下降沿中。因此,鎖存器528、530在發送(Tx)數據524的相應(每次)轉變中對光電二極管電流506(MPD管腳)和比較器(Qual Comp)522進行采樣。然而,如上所述,當檢測到連續位的最長系列(例如七(7)個連續的“1s”或七(7)個連續的“0s”)時,來自光電二極管502的信息(光電二極管電流506)被使用。在實施例中,光電二極管電流506可在由跨阻抗放大器(TIA)538轉換之后被采樣,并可通過比較器540與參考(“Ref”)相比較。因此,數字核心(算法526)使用Qual鎖存器528的輸出掩蔽MPD鎖存器530的輸出(當檢測到最長的系列時,Qual鎖存器530的輸出是“1”)。
              在實施例中,采樣回路516使用反相電路532,其配置成使被提供到濾波器516的輸入(發送(Tx)數據524)反相,并作為用于鎖存器528、530的時鐘配置采樣回路516以測量如上所述的“0s”或“1s”。例如,在實施例中,采樣回路310可配置成檢測在發送(Tx)數據524中所發送的“1s”的采樣點。因此,當“0”被發送時,重置濾波器516。采樣回路516可配置成檢測在發送(Tx)數據524中所發送的“0s”的采樣點,使得當“1”被發送時通過使發送(Tx)數據524反相,重置濾波器516。如圖5所示,反相電路532可使用復用器534和反相器536,該反相器536配置成輸出發送(Tx)數據524,或輸出取決于“測量1s”信號的狀態而被反相的發送(Tx)數據524。
              結論
              雖然以結構特征和/或過程操作特定的語言描述了主題,應理解,在所附權利要求中定義的主題不一定限于上述特定特征或動作。更確切地,上 述特定特征或動作作為實現權利要求的示例性形式被公開。

              關 鍵 詞:
              對于 控制 自適應 采樣 資格
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