控制能用于脉冲幅度调制信号的光发射器的方法技术

本文公开了一种输出具有脉冲幅度调制(PAM)配置的光信号的光发射器。光发射器包括光产生装置和驱动器。光产生装置在电驱动信号与光信号之间的转换特性方面具有非线性。驱动器包括PAM信号发生器、电平控制器和输出驱动器。PAM信号发生器接收输入电信号并输出PAM信号。电平控制器根据光产生装置的非线性转换特性来调节PAM信号的电平，这里，电平设定光信号的具有预定比率的光水平。输出驱动器通过将由电平控制器调节的电平与从PAM信号发生器提供的PAM信号叠加来产生驱动信号。

A method for controlling optical transmitters that can be used for pulse amplitude modulation signals

In this paper, a light emitter that outputs an optical signal with a pulse amplitude modulation (PAM) configuration is disclosed. An optical transmitter includes an optical generating device and a driver. The optical generating device has nonlinear characteristics in the conversion characteristics between the electric drive signal and the optical signal. The driver includes the PAM signal generator, the level controller and the output driver. The PAM signal generator receives the input signal and outputs the PAM signal. The level controller adjusts the level of the PAM signal according to the nonlinear transformation characteristics of the optical generation device. Here, the level sets the optical level of the optical signal at a predetermined ratio. The output driver generates a drive signal by superimposing the level regulated by the level controller with the PAM signal supplied from the PAM signal generator.

【技术实现步骤摘要】
控制能用于脉冲幅度调制信号的光发射器的方法
本专利技术涉及一种控制光发射器的方法，该光发射器输出与脉冲幅度调制(PAM)信号对应且具有多个水平(level)的光信号。
技术介绍
日本专利申请公开No.JP-2002-141956A已公开了一种光接收器，该光接收器能够根据输入光信号来自动调节用于区分高电平与低电平的确定电平。这里所公开的光接收器包括光检测器、用于自动产生确定电平的确定单元以及时钟提取器，该时钟提取器提取输入光信号中所涉及的时钟，并向确定单元提供如此提取出的时钟。通常被称为脉冲幅度调制(PAM)的技术是已知的，并实际应用在需要以极高速度传输大量数据的通信系统中。例如，当通信系统构造为具有使用四个光水平(每个以“00”至“11”的二位数据来表示)的PAM4架构(即，PAM4架构)时，该系统首先产生要向光源(通常为半导体激光二极管(LD))提供的具有四个电平的PAM4信号。然后向LD提供PAM4信号，并且LD发射具有四个光水平的光。设置为与光源分离的光接收器接收PAM4光信号，并从PAM4光信号中恢复数据。LD，尤其是电信号至光信号的转换特性(其常常被称为I-L特性)，在光输出与电输入之间不可避免地表现出非线性。因此，接收具有四个电平的PAM4信号的LD常常产生反映了LD的I-L特性的非线性的具有四个光水平的光信号。也就是说，即使当被输入至LD的具有四个电平的电信号彼此均一分布时，从LD输出的光信号的四个水平也具有不均一的差值。
技术实现思路
本专利技术的一个方面涉及一种光发射器，该光发射器输出具有脉冲幅度调制(PAM)配置的光信号，并包括光产生装置以及用于驱动光产生装置的驱动器。光产生装置可以通过接收来自驱动器的电驱动信号来产生光信号。光产生装置的从电驱动信号至光信号的转换特性具有非线性。驱动器可以通过接收输入电信号来产生电驱动信号。驱动器包括PAM信号发生器、电平控制器和输出驱动器。PAM信号发生器可以通过接收输入信号来输出PAM信号。电平控制器可以根据光产生装置的转换特性来调节PAM信号的电平，这里，电平将光信号的光水平设定为具有预定比率。输出驱动器可以通过将由电平控制器调节的电平与从PAM信号发生器提供的PAM信号叠加来产生电驱动信号。本专利技术的另一方面涉及一种控制光发射器的方法，该光发射器输出具有n个光水平的光信号。该方法包括如下步骤：(1)通过设定光信号的上限值和下限值来确定光信号的全范围；(2)通过设定包括全范围的上限值和下限值在内的n个光水平来将光信号的全范围划分成n-1个子范围，使得n个光水平具有预定比率；以及(3)根据光产生装置的从电驱动信号至光信号的非线性的转换特性来确定电驱动信号的n个电平，这里，光产生装置由电驱动信号驱动。附图说明参考附图，通过阅读本专利技术的优选实施例的以下详细描述，将能更好地理解上述和其它目的、方面和优点，其中：图1是根据本专利技术的第一实施例的光发射器的功能框图；图2A至图2C分别示出了在图1的光发射器中应用的光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图；图3示出了根据本专利技术的实施例的利用电信号的电平补偿光信号的光水平的流程图；图4A至图4C分别示出了光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(没有补偿电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图；图5是根据本专利技术的第二实施例的另一光发射器的功能框图，其中，光发射器配备有半导体激光二极管(LD)和作为光产生装置的外部光调制器；图6A至图6C分别示出了光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的实例；图7A至图7C分别示出了光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的另一实例；图8A至图8C分别示出了光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的另一实例；图9A至图9C分别示出了光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的另一实例；图10示出了用于补偿光信号的光水平与电信号的电平之间的非线性的流程图；图11是从图5中所示的第二实施例的光发射器变型而来的根据本专利技术的第三实施例的光发射器的功能框图；图12是根据本专利技术的第四实施例的光发射器的功能框图；图13示出了在图12中所示的光发射器中应用的光产生装置的转换特性的温度相关性；图14A至图14C分别示出了在室温下光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的实例；图15A至图15C分别示出了在显著高于室温的温度下光产生装置的转换特性、被输入至光产生装置的电信号(补偿了电信号的电平)的眼图以及从光产生装置输出的光信号的眼图的实例；图16示出了用于补偿光产生装置的转换特性的非线性的温度相关性的流程图；以及图17是从图12中所示的光发射器变型而来的光发射器的功能框图。具体实施方式接下来，将参考附图对根据本专利技术的一些优选实施例进行描述。在附图的描述中，彼此相同或相似的编号或标记表示彼此相同或相似的元件，而不做重复说明。第一实施例图1示出了根据本专利技术的第一实施例的光发射器的功能框图。图1所示的光发射器1可以应用于构造为具有脉冲幅度调制(PAM)的光通信系统。光发射器1可以将输入电信号转换成PAM信号，并可以输出由PAM信号调制的光信号。本实施例的光发射器1包括光产生装置2、光检测器3、驱动器4和输入端子5。光产生装置2是集成有半导体激光二极管(LD)的常被称为EML的电吸收式调制器的类型。光产生装置2具有如下特征：半导体激光二极管产生被供应DC偏压的连续波(CW)，而电吸收式调制器(EM)调制设置有具有PAM配置的驱动信号的CW光。因此，光产生装置可以发射具有PAM配置的前光信号L1以及具有CW配置的后光信号L2。与光产生装置2光耦合的光检测器3可以检测后光信号L2。本实施例提供光电二极管(PD)作为光检测器3。光检测器3可以检测CW光的功率。驱动器4可以具有如下功能：电驱动光产生装置2以及保持用于操作光产生装置2的各种参数。驱动器4与光产生装置2、光检测器3和输入端子5电连接。虽然本实施例提供驱动器4作为单个元件或芯片，但光发射器1可以将驱动器4的功能划分给各个元件或芯片。驱动器4可以提供存储器11、控制器12、电平控制器13、PAM信号发生器14和输出驱动器15。将参考图2A至图2C对存储器11、控制器12、电平控制器13、PAM信号发生器14和输出驱动器15的功能和操作进行描述，其中，图2A示出了驱动性能得到调节的光产生装置2的转换特性21(稍后将在本说明书中进行描述)。也就是说，图2A示出了在光产生装置2(具体而言，光产生装置2中的LD)输出EM的CW光并且基于驱动信号的电平的EM使CW光的光功率衰减时的前光信号L1的功率。横轴表示以电压(V)为单位的驱动信号的电平；而纵轴表示以毫瓦分贝(dBm)为单位的光信号L1的光学功率。图2B与向光产生装置2提供的驱动信号的眼图对应，而本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输出具有脉冲幅度调制配置的光信号的光发射器，包括：光产生装置，其通过接收电驱动信号来产生所述光信号，所述光产生装置在所述电驱动信号与所述光信号之间的转换特性方面具有非线性；以及驱动器，其通过接收输入电信号来产生所述电驱动信号，所述驱动器包括：脉冲幅度调制信号发生器，其接收所述输入电信号并输出脉冲幅度调制信号；电平控制器，其根据所述光产生装置的所述转换特性来调节所述脉冲幅度调制信号的电平，所述电平将所述光信号的光水平设定为具有预定比率；以及输出驱动器，其通过将由所述电平控制器调节的电平与从所述脉冲幅度调制信号发生器提供的脉冲幅度调制信号叠加来产生所述电驱动信号。

【技术特征摘要】
2016.05.27 JP 2016-106372;2016.05.27 JP 2016-106371.一种输出具有脉冲幅度调制配置的光信号的光发射器，包括：光产生装置，其通过接收电驱动信号来产生所述光信号，所述光产生装置在所述电驱动信号与所述光信号之间的转换特性方面具有非线性；以及驱动器，其通过接收输入电信号来产生所述电驱动信号，所述驱动器包括：脉冲幅度调制信号发生器，其接收所述输入电信号并输出脉冲幅度调制信号；电平控制器，其根据所述光产生装置的所述转换特性来调节所述脉冲幅度调制信号的电平，所述电平将所述光信号的光水平设定为具有预定比率；以及输出驱动器，其通过将由所述电平控制器调节的电平与从所述脉冲幅度调制信号发生器提供的脉冲幅度调制信号叠加来产生所述电驱动信号。2.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述光信号的与所述电平对应的光水平与邻近的光水平具有彼此大致相等的差值。3.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述光产生装置为半导体激光二极管。4.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述光产生装置是组合有半导体激光二极管的光调制器。5.根据权利要求4所述的光发射器，其中，所述光调制器是单片集成有所述半导体激光二极管的电吸收式调制器的类型。6.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述驱动器还包括存储有多个转换特性的存储器，所述电平控制器根据从所述存储器中读取的所述多个转换特性中的一个转换特性来调节所述电平。7.根据权利要求1所述的光发射器，还包括：温度传感器，其感测所述光产生装置的温度，并向所述驱动器提供所述温度，其中，所述光产生装置具有基于所述光产生装置的所述温度的转换特性，并且所述驱动器中的所述电平控制器根据从所述温度传感器提供的温度以及所述光产生装置的在所述温度处的所述转换特性来调节所述电平。8.根据权利要求7所述的光发射器，其中，所述驱动器包括与所述光产生装置的温度相关地存储有多个所述转换特性的存储器，并且所述电平控制器读取多个所述转换特性中的与从所述温度传感器提供的所述光产生装置的所述温度对应的一个转换特性。9.根据权利要求1所述的光发射器，其中，所述驱动器计算所述光产生装置的累积操作时间，并还包括存储器，所述存储器存储有与所述光产生装置的所述累积操作时间相关的多个所述转换特性，并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：寺西良太，
申请(专利权)人：住友电工光电子器件创新株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP