專(zhuān)利名稱(chēng)：用于將激光驅(qū)動(dòng)器連接到激光器的互連裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及光發(fā)射機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及一種用于將激光驅(qū)動(dòng)器 以高信號(hào)保真度、低電壓和功率損耗連接到激光器上的互連裝置。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)改變了我們的世界。隨著網(wǎng)絡(luò)信息通信的數(shù)量的增 加，高速率傳輸變得更加重要。許多高速數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)依賴(lài)于光收發(fā)器以及類(lèi) 似的易于發(fā)送和接收以光纖上的光信號(hào)形成表現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的設(shè)備。因此，光
網(wǎng)絡(luò)被認(rèn)作是一種廣泛高速應(yīng)用，小到局域網(wǎng)(LAN)，大到因特網(wǎng)的骨干網(wǎng)。
典型地，通過(guò)如激光或發(fā)光二極管(LED)的光發(fā)射機(jī)(也稱(chēng)作電光換能 器)在這樣的網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)有電流通過(guò)的時(shí)候，電光換能器發(fā)光， 發(fā)出的光的強(qiáng)度是電流大小的函數(shù)。電光換能器驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生適當(dāng)大小的電流以 傳給電光換能器來(lái)產(chǎn)生與正在傳輸?shù)臄?shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)量的光強(qiáng)。
為了確定一個(gè)二進(jìn)制值，較低的電流(這里稱(chēng)作"ImAs")通過(guò)電光換能器 從而使較低功率級(jí)的光發(fā)射到光纖上。為了確定相反的二進(jìn)制值(opposite binary value)，較高的電流通過(guò)光換能器從而使較高功率級(jí)的光(如IBIAS加上 最大調(diào)制電流，這里稱(chēng)作"IMOD")發(fā)射到光纖上。因此，通過(guò)在偏置電流上添 加調(diào)制電流(在0禾n"lMOD"之間變化)，可以發(fā)送正確的比特序列。
圖l示出了驅(qū)動(dòng)器一換能器(driver-transducer)電路100，其包含以專(zhuān)門(mén) 定制的二極管形式的電光換能器101。在本技術(shù)領(lǐng)域二極管形式的電光換能器 101的制造方法是公知的。電光變化器101發(fā)射的光的功率與通過(guò)電光換能器 101在感興趣的頻率范圍(the frequency range ofinterest)的電流數(shù)量大約成比例。
圖1也示出了電光轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)110。電光轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)器輸出 級(jí)IIO根據(jù)數(shù)據(jù)施加合適的電流穿過(guò)電光轉(zhuǎn)換器101。在示例性實(shí)施方式中， 電光轉(zhuǎn)換器U0為被稱(chēng)作"直流耦合"到電光轉(zhuǎn)換器110。注意圖1中沒(méi)有示 出，但是可以在電光換能器驅(qū)動(dòng)輸出級(jí)IIO和換能器101之間使用傳輸結(jié)構(gòu)，
如傳輸線。
尤其是，偏置電流源111通過(guò)電光換能器101汲取(dmws)偏置電流IBIAS。 另外，調(diào)制電流源112通過(guò)雙極晶體管121或者通過(guò)雙極晶體管122，或者以 拆分方式(splitmanner)通過(guò)雙極晶體管121和122來(lái)獲得最大調(diào)制電流IM0D。 通過(guò)電光轉(zhuǎn)換器101汲取的調(diào)制電流的總量取決于施加在相應(yīng)雙極晶體管121 和122基極端的差分?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)DATA和DATA!。
圖1的直流耦合電路100當(dāng)調(diào)制電流全部由通過(guò)雙極晶體管122通過(guò)電光 轉(zhuǎn)換器101來(lái)汲取時(shí)是有優(yōu)勢(shì)的。另外，偏置電流Im^向電光換能器101和驅(qū) 動(dòng)輸出級(jí)110施加偏壓。從而，電路100是高效的。
然而， 一般地，直流耦合使用單端策略來(lái)驅(qū)動(dòng)電光轉(zhuǎn)換器101。換句話說(shuō)， 電光轉(zhuǎn)換器101必須連接到或者晶體管121的輸出端或者晶體管122的輸出端 連接，而不能同時(shí)連接二者的輸出端。例如，電光換能器101連接到晶體管 122，而晶體管121通過(guò)用于平衡互補(bǔ)晶體管對(duì)的端接電阻105端接。因此， 直流耦合電路100沒(méi)有完全利用晶體管121和122的互補(bǔ)特性產(chǎn)生的對(duì)稱(chēng)優(yōu) 勢(shì)。例如，在單端配置中，互補(bǔ)對(duì)121和122所具有的一些速度和信號(hào)保真度 方面的優(yōu)勢(shì)會(huì)失去。
此外，由于直流耦合電路200是單端的，所以在電路回路中需要很低的電 感地(inductance ground)。這是因?yàn)樗械碾娐吠ㄟ^(guò)這些晶體管中的一個(gè)晶 體管返回到地，而不是通過(guò)差分電路中的兩個(gè)晶體管返回到地。例如，在偏置 源lll處電流返回路徑接地。然而，在光傳輸電路中，很難生產(chǎn)低阻抗地。
圖2示出了另一傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器一換能器電路200。在這個(gè)電路中，電光轉(zhuǎn)換 器驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)210的調(diào)制電流是交流耦合到電光換能器201的。偏置電流源 211通過(guò)電光換能器201提供偏置電流源IBIAS加上IMOD/2。調(diào)制電流源212 通過(guò)交流耦合電容器225A和225B使調(diào)制電流通過(guò)電光換能器201。
尤其是，調(diào)制電流源以拆分的方式通過(guò)雙極晶體管221和222汲取最大調(diào) 制電流Imod的1/n倍(這里，"n"是交流耦合系數(shù))。通過(guò)上拉電阻223和 通過(guò)雙極晶體管221汲取的電流量取決于數(shù)據(jù)信號(hào)DATA和DATA!。因?yàn)閺?雙極晶體管221和222汲取的電流總量恒為IM。D/n，因此，通過(guò)源上拉電阻224 和雙極晶體管222汲取的電流量也取決于DATA和DATA!。
根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)DATA,通過(guò)雙極晶體管222汲取的電流量可以從0到IM()D/n
變化。反過(guò)來(lái)，通過(guò)雙極晶體管221汲取的電流也可以與通過(guò)雙極晶體管222 汲取的電流互補(bǔ)的方式從0到IMQD/n變化。，最后的差分電流通過(guò)傳輸裝置 205交流耦合。例如差分電流通過(guò)電容225A和225B、通過(guò)相應(yīng)的傳輸線226A 和227B和通過(guò)相應(yīng)的負(fù)載電阻器227A和227B (每個(gè)都具有電阻交流偶 合，從而通過(guò)電光換能器201僅提供等于通過(guò)雙極晶體管222和221的差分電 流的交流耦合系數(shù)"n"的小部分。因此，根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)DATA，通過(guò)電光換
能器301提供的調(diào)制電流從0到lMOD變化。
圖2的交流耦合驅(qū)動(dòng)器一換能器電流200的優(yōu)點(diǎn)在于電路在速度和信號(hào)保 真度方面充分利用了晶體管221和222的補(bǔ)償特性。然而，交流耦合驅(qū)動(dòng)器一 換能器電路200確實(shí)具有很大的缺點(diǎn)。在交流驅(qū)動(dòng)器一換能器電路200中，驅(qū) 動(dòng)器電流輸出級(jí)210必須比圖1中直流耦合驅(qū)動(dòng)器一換能器電路100的驅(qū)動(dòng)器 電流輸出級(jí)IIO汲取更多的調(diào)制電流。例如，驅(qū)動(dòng)器電流210中汲取的調(diào)制電 流為lMOD/n，其中，"n"(耦合系數(shù))小于l，為了達(dá)到性能最佳，理想為約 50%。另外，耦合電容225A和225B使得驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)210和換能器201必 須分別使用偏置電流，從而導(dǎo)致使用功率效率低。
作為其他的缺點(diǎn)，因?yàn)樨?fù)載電阻可能引起較大的壓降，所以負(fù)載電阻223 和224的存在意味著驅(qū)動(dòng)器電路210必須使用更高的供給電壓。直流耦合配置 的驅(qū)動(dòng)器電路210可在3.3伏下工作，然而，交流耦合配置的驅(qū)動(dòng)器電路310 可以使用5伏的供給電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種用于從電光換能器驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)向電
光換能器傳輸電信號(hào)的傳輸裝置。該傳輸裝置包含電光換能器、電光換能器 驅(qū)動(dòng)器和端接電阻。
電光換能器可以是激光器或LED，其包含第一和第二差分輸入端。在工作 時(shí)，第一差分輸入端配置為與電壓源耦合。電光換能器驅(qū)動(dòng)器包含第一輸出節(jié) 點(diǎn)和第二輸出節(jié)點(diǎn)。端接電阻也具有第一節(jié)點(diǎn)和第二節(jié)點(diǎn)。
端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)與電光換能器的第一差分輸入端耦合。端接電阻的第 二節(jié)點(diǎn)與電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第一輸出節(jié)點(diǎn)耦合。另外，電光換能器的第二差 分輸入端與電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二輸出節(jié)點(diǎn)耦合。這樣的連接提供了從電光
換能器的第一差分輸入端到第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)的第一直流路徑 以及從端接電阻的第-節(jié)點(diǎn)到第一電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)的第二直流路 徑。
本發(fā)明內(nèi)容部分以一種簡(jiǎn)化的形式介紹將會(huì)在具體實(shí)施方式
中深入描述 的概念的選擇。本發(fā)明內(nèi)容部分不意欲限定要求保護(hù)的對(duì)象的關(guān)鍵特征或者必 要特征，也不意欲用來(lái)限定要求保護(hù)的對(duì)象的范圍。
其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將在以下的實(shí)施方式中提出，其中從說(shuō)明書(shū)中可以部分 顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)具體實(shí)施這里公開(kāi)的實(shí)施方式獲得。這里戶(hù)萬(wàn)公開(kāi)的實(shí)施方 式的特征和優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)器件及在所附權(quán)利要求書(shū)中特別指出的組合實(shí)現(xiàn)并 獲得。通過(guò)以下說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明這些以及其它特征將變得更 加完全清晰，或者可由以下所闡明的本發(fā)明的實(shí)施來(lái)了解本發(fā)明的這些以及其 它特征。


為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明以上和其它優(yōu)點(diǎn)以及特征，將通過(guò)參照在附圖中所 示的具體實(shí)施方式
對(duì)于本發(fā)明進(jìn)行更加具體的描述。應(yīng)該理解，這些附圖僅描 繪了本發(fā)明的典型實(shí)施方式并且因此不應(yīng)認(rèn)為限制了其范圍。通過(guò)使用附圖， 可以通過(guò)附加特征和細(xì)節(jié)描述和解釋本發(fā)明。在附圖中
圖1示出了其中電光換能器驅(qū)動(dòng)器與電光換能器是直流耦合的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 器-換能器電路的電路圖2示出了其中電光換能器驅(qū)動(dòng)器與電光驅(qū)動(dòng)器是交流耦合的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng) 器-換能器電路的電路圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式含有傳輸裝置的光傳輸電路的電路圖； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的直流耦合傳輸裝置的電路圖；并且 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的交流耦合傳輸裝置的電路圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種光傳輸電路，包含驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)、電光 換能器和用于從驅(qū)動(dòng)級(jí)向電光換能器傳送電信號(hào)的傳輸裝置/互連級(jí)。傳輸裝 置/互連級(jí)能夠使用單端接電阻器為傳輸線結(jié)構(gòu)提供好的端接(termination)。
因此，利用較小的電壓供給來(lái)驅(qū)動(dòng)電路并且節(jié)約可利用的電壓空間(voltage headroom)。另夕卜， 一些實(shí)施方式可以增加通過(guò)傳統(tǒng)的光傳輸電路上的信號(hào)和 功率性能，還可以降低生產(chǎn)成本。
圖3示出了可以使用這里所公開(kāi)的實(shí)施例的光傳輸電路300。同時(shí)，將會(huì) 描述光傳輸電路300的一些細(xì)節(jié)，光傳輸電路300只通過(guò)示例方式描述，并且 不用于限制本發(fā)明權(quán)利要求的范圍。本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式適合于1G、 2G、 4G、 10G和更高帶寬光纖的光鏈接。此外，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式可以用 在任何波形系數(shù)的光(如，激光)發(fā)射機(jī)/接收機(jī)中，如XFP、 SFP和SFF， 并且不限于上述例子。正如所述，本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式不受光收發(fā)器環(huán)境限 制。
光傳輸電路300可以從連接到電光換能器310的源，例如主機(jī)系統(tǒng)，如箭 頭301所示，來(lái)接收電信號(hào)。電光換能器驅(qū)動(dòng)310可以是但不限于激光驅(qū)動(dòng)器 或發(fā)光二極管(LED)驅(qū)動(dòng)器，并且通過(guò)控制運(yùn)行參數(shù)如偏置電流來(lái)驅(qū)動(dòng)電光 換能器330。在電光換能器驅(qū)動(dòng)310和電光換能器330之間插入傳輸裝置或互 連級(jí)320，從而優(yōu)化從電光換能器驅(qū)動(dòng)310到電光換能器330的電信號(hào)的傳輸。
電光換能器驅(qū)動(dòng)器310具有兩個(gè)輸出端或節(jié)點(diǎn)，并且這個(gè)兩個(gè)輸出端或者 節(jié)點(diǎn)都與傳輸裝置320耦合，如通過(guò)連接311和312所示。盡管電光換能器驅(qū) 動(dòng)310和傳輸裝置320之間示出了用于差分信號(hào)的兩個(gè)連接，電光換能器驅(qū)動(dòng) 器310也可以與傳輸裝置320有多于2個(gè)信號(hào)連接。
注意在說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中，"耦合"定義為表示兩個(gè)或多個(gè)電路對(duì)象 之間沒(méi)有任何插入電路對(duì)象的直接連接以及兩個(gè)或多個(gè)電路對(duì)象之間具有兩 個(gè)或多個(gè)插入電路對(duì)象的間接連接。例如，直接連接到對(duì)方的兩個(gè)電路對(duì)象是 彼此"耦合"。同樣如果兩個(gè)電路對(duì)象之間有一個(gè)或多個(gè)插入電路對(duì)象也是彼 此"耦合"。
傳輸裝置/互連級(jí)320通過(guò)連接311和312從電光換能器驅(qū)動(dòng)器310接收 電信號(hào)。盡管示出兩個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)，但是傳輸裝置/互連級(jí)320也可以根據(jù)需要 具有任何數(shù)量的輸入節(jié)點(diǎn)。在很多實(shí)施方式中，傳輸裝置/互連級(jí)320具有與 電光換能器驅(qū)動(dòng)器310的輸出端相同數(shù)量的輸入節(jié)點(diǎn)，但是這不是必須的。正 如提到的，傳輸裝置/互連級(jí)320優(yōu)化電光換能器驅(qū)動(dòng)器和電光換能器之間的 傳輸。傳輸裝置/互連級(jí)320的具體實(shí)施方式
將在下面描述。注意到在一些實(shí)
施方式中，傳輸裝置/互連級(jí)320可以是電光換能器驅(qū)動(dòng)器310的一部分，可 以在電光換能器驅(qū)動(dòng)器310的外部，或者可以具有為電光換能器驅(qū)動(dòng)器310 的一部分的部分和在電光換能器驅(qū)動(dòng)器310外部的部分。
電光換能器330輸入端連接到傳輸裝置/互連級(jí)320的輸出節(jié)點(diǎn)，如通過(guò) 連接321和322所示。電光換能器330可以具有兩個(gè)輸入端，如圖3所示，或 者根據(jù)需要可以有附加的輸入端。電光換能器330可以是激光器或LED，并 且從傳輸裝置320接收電信號(hào)，并將此電信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠表示電信號(hào)中所包含 的信息的光信號(hào)。電光換能器330從而可以在輸出連接302上發(fā)射光信號(hào)。光 連接302也可以是，例如耦合到遠(yuǎn)端光收發(fā)器的光纖。這樣，光傳輸電路300 獲得電信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，并且與外部源通信。
光傳輸電路300可以是光收發(fā)器模塊的一部分和/或可以是主機(jī)系統(tǒng)的一 部分?？蛇x地，傳輸電路300的--些部分可以在光收發(fā)器中，同時(shí)其他部分可 以在主機(jī)系統(tǒng)中。例如，傳輸電路300可以全部包括在光收發(fā)器模塊中。光收 發(fā)器可以耦合到主機(jī)系統(tǒng)。可選地，傳輸電路300的組件，例如電光換能器驅(qū) 動(dòng)器310，可以容納在主機(jī)系統(tǒng)中，同時(shí)剩下的組件容納在光收發(fā)器模塊中。 傳輸電路300組件的布局，或者在主機(jī)系統(tǒng)或者在光收發(fā)模塊，對(duì)本發(fā)明的實(shí) 施方式并不重要。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，示出了與傳輸電路300的一個(gè)特定實(shí)施例相對(duì)應(yīng)的示例性 直流耦合光傳輸電路400。注意到本實(shí)施方式僅用作說(shuō)明并不用于限制本發(fā)明 權(quán)利要求的范圍。
正如所示出的，光傳輸電路400包含電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)405 (這里 也被稱(chēng)作"驅(qū)動(dòng)器級(jí)405")。在示出的實(shí)施方式中，電光換能器驅(qū)動(dòng)器405 示為電流型邏輯(CML)輸出級(jí)。CML輸出級(jí)通常是具有兩個(gè)互補(bǔ)輸出節(jié)點(diǎn) 的差分輸出級(jí)，從而輸出級(jí)能夠利用差分輸出的速度和信號(hào)保真度的優(yōu)點(diǎn)。注 意，本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式也可使用其他類(lèi)型的電光換能器驅(qū)動(dòng)級(jí)。在一些實(shí) 施方式中，電光換能器驅(qū)動(dòng)器405可以是激光驅(qū)動(dòng)器。
光傳輸電路400包含用于向電路提供電流的電壓源450。為了產(chǎn)生電流的 交流分量，電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)405具有用于接收將要作為光信號(hào)傳輸?shù)?差分?jǐn)?shù)據(jù)(由信號(hào)DATA和DATA!示出)的差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入端。數(shù)據(jù)輸入差 分雙極晶體管對(duì)406A和406B具有耦合到差分?jǐn)?shù)據(jù)輸入端的基極。比如，如
果光傳輸電流400是耦合到主機(jī)系統(tǒng)的光收發(fā)器的一部分，數(shù)據(jù)可以通過(guò)主機(jī)
系統(tǒng)來(lái)提供。在示出的實(shí)施方式中，晶體管406A具有耦合到數(shù)據(jù)信號(hào)DATA 的基極，同時(shí)晶體管406B具有耦合到互補(bǔ)數(shù)據(jù)信號(hào)DATA!的基極。此外，雙 極晶體管對(duì)406A和406B具有耦合到提供調(diào)制電流1目0的調(diào)制電流源408上 的各自的發(fā)射極。因此，通過(guò)電流源408，從數(shù)據(jù)輸入雙極晶體管406A和406B 發(fā)射極汲取調(diào)制電流。
此外，晶體管406B的集電極耦合到偏置電流源402。在一些實(shí)施方式中， 在集電極節(jié)點(diǎn)和偏置電流源402之間耦合有電感器403，該電感器403可以是 任何合理的電感器。此外，如下將詳細(xì)描述的，晶體管406B拉動(dòng)偏置電流IBIAS 通過(guò)電光換能器470。優(yōu)點(diǎn)在于，由于光電傳輸電路400是直流耦合的，所以 在驅(qū)動(dòng)器級(jí)405和電光換能器470上施加有相同的偏置電流。
數(shù)據(jù)輸入雙極晶體管406A和406B還具有與傳輸裝置/互連級(jí)410的輸入 耦合的集電極。集電極充當(dāng)電光換能器驅(qū)動(dòng)器級(jí)405的輸出節(jié)點(diǎn)。在示出的實(shí) 施方式中，晶體管406A的集電極耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)411，同時(shí)晶體管406B 的集電極耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)412。在一些實(shí)施方式中。傳輸線結(jié)構(gòu)411和412 可以是印刷電路板(PCB跡線)，但是這不是必須的。
注意到，傳輸線結(jié)構(gòu)411和412用于將驅(qū)動(dòng)器級(jí)405的輸出節(jié)點(diǎn)耦合到電 光換能器470的輸入差分端。因此，如果條件允許(circumstance warrant)傳 輸線結(jié)構(gòu)411和412可以是不同的長(zhǎng)度。然而，在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器級(jí) 405的輸出節(jié)點(diǎn)可以不使用傳輸線結(jié)構(gòu)411和412或者不使用在以下討論的任 何其他結(jié)構(gòu)的傳輸線結(jié)構(gòu)耦合到電光換能器470。
無(wú)論如何，應(yīng)該注意到，驅(qū)動(dòng)器級(jí)405的輸出節(jié)點(diǎn)都是直接或者間接耦合 到電光換能器470的差分輸入端。因此，這使得光傳輸線400可以利用差分輸 出在速度和信號(hào)保真度方面的優(yōu)勢(shì)。這與前面討論的只有一個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)耦合到 換能器而另 一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻器端接的直流耦合傳輸電路不同。
作為典型的例子，需要端接傳輸線結(jié)構(gòu)411和412來(lái)防止不必要的反射引 起的已發(fā)送的光信號(hào)的降級(jí)。在傳統(tǒng)的傳輸電路中，兩個(gè)傳輸線結(jié)構(gòu)都需要端 接。有利地，本發(fā)明原則允許單個(gè)端子有效地端接在光傳輸線路400中的所有 的傳輸線結(jié)構(gòu)。換句話說(shuō)，傳輸線結(jié)構(gòu)411和412不需要分開(kāi)的端子。例如， 可以在傳輸結(jié)構(gòu)411和電光換能器470的第一差分輸入端之間耦合端接電阻器
420。如所示出的，端接電阻器420的一個(gè)節(jié)點(diǎn)也耦合到電壓源450。在一些 實(shí)施方式中，端接電阻器420可以通過(guò)任何合理的電感器451耦合到電壓源 450。
典型地，端接電阻器420具有與傳輸線411和412的阻抗相匹配的電阻值。 而且，任何其他傳輸線結(jié)構(gòu)也可以是光傳輸電路400的一部分。在一些實(shí)施方 式中，端接電阻器420可以在約為20—50歐姆的量級(jí)。然而，如果條件允許， 其他值也可以使用。有利地，使用單個(gè)端接電阻器420來(lái)端接各種傳輸線結(jié)構(gòu) 使得系統(tǒng)可以使用來(lái)自電壓源450的較低的電壓VCC，并且使得電光換能器 470可以使用更高的可用驅(qū)動(dòng)電流，將在以下更詳細(xì)的解釋。此外，因?yàn)樵陔?光換能器的附近，只需要設(shè)置少量的電阻器，降低了制造流程的難度和成本， 可以降低生產(chǎn)成本。
參照?qǐng)D4，在一些實(shí)施方式中，電光換能器470包含在TO Can封裝或相 似結(jié)構(gòu)中。在這樣的情況下，常常需要實(shí)施額外的傳輸線結(jié)構(gòu)以通過(guò)TO Can 的頭來(lái)傳遞光信號(hào)。例如，端接電阻器420的右手側(cè)節(jié)點(diǎn)可以耦合到傳輸線結(jié) 構(gòu)430上，同時(shí)傳輸線結(jié)構(gòu)412也耦合到傳輸線結(jié)構(gòu)431上。在一些實(shí)施方式 中，傳輸線結(jié)構(gòu)430和431可以是基于TOCan頭的饋通(TO Can header base feed-through)，但是這不是必須的。在另外的實(shí)施方式中，傳輸線結(jié)構(gòu)412 和431可以是相同的傳輸線結(jié)構(gòu)。
如前面提到的，電光換能器470可以使激光器或LED并且具有第一和第 二差分輸入端。第一差分輸入(圖4中的陽(yáng)極)配置為當(dāng)傳輸電路400工作時(shí) 耦合到電壓源450。如圖所示，第一節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸線結(jié)構(gòu)430耦合到端接電阻 器420的右手側(cè)節(jié)點(diǎn)。另一方面，第二差分輸入節(jié)點(diǎn)(圖4中的陰極)可以直 接或者通過(guò)傳輸線412和/或43間接耦合到晶體管406B的集電極。
已描述的用于傳輸電路400的電流拓?fù)洚a(chǎn)生兩個(gè)直流路徑，其優(yōu)點(diǎn)在于允 許傳輸電路400具有有效的功率性能。例如，晶體管406B拉動(dòng)電流通過(guò)第一 直流路徑，其中第一直流路徑從電壓源450和電感器451 ，經(jīng)過(guò)電光換能器470 的第一和第二差分的輸入，然后通過(guò)電感器403和電流源402連接到地。注意， 電流可以穿過(guò)可以耦合在其它電路部件之間的任何傳輸線結(jié)構(gòu)，如傳輸線結(jié)構(gòu) 412和/或431。如前面提到的，在這條路徑上沒(méi)有端接電阻器，這使得除了路 徑上的電光換能器470和其他組件的固有壓降外，還會(huì)引起較大的壓降。優(yōu)點(diǎn)
在于，可以使用較小的電壓源450提供驅(qū)動(dòng)電光換能器470所需的電流。另外， 可以通過(guò)少量的可用電壓空間來(lái)驅(qū)動(dòng)電光換能器470。因?yàn)樵陔妷嚎臻g上沒(méi)有 大的損耗(strain)，這允許電路可以在較大電流和溫度的范圍內(nèi)工作。
在第二直流路徑中，晶體管406A拉動(dòng)電流從電壓源450和電感器451經(jīng) 過(guò)端接電阻器420到達(dá)晶體管406A。注意，電流能夠通過(guò)耦合在路徑中其它 電路部件之間的任何傳輸線結(jié)構(gòu)，如傳輸線路結(jié)構(gòu)411和/或430中。在該直 流路徑中，在端接電阻器420兩端將會(huì)有壓降。然而，因?yàn)閴航禌](méi)有發(fā)生在電 光換能器470的電流路徑，可以實(shí)現(xiàn)已經(jīng)提到電壓空間節(jié)約和功率效率。
現(xiàn)參見(jiàn)圖5，描述光電流400的交流耦合實(shí)施方式。注意，電路拓?fù)渑c圖 4中討論的相似，并且很多組件是相同的，從而在這里不再贅述。因?yàn)楸緦?shí)施 方式是交流耦合的，光傳輸電路400還包含在電壓源450和晶體管406A的集 電極之間耦合的上拉電阻481以及在電壓源450和集體管406B的集電極之間 耦合的上拉電阻器482。光傳輸電路400還包含在晶體管406A的集電極和傳 輸線結(jié)構(gòu)411之間耦合的交流耦合電容器483，和在晶體管406B的集電極和 傳輸線路結(jié)構(gòu)412之間耦合的交流耦合電容488。如已經(jīng)提到過(guò)的，交流耦合 需要驅(qū)動(dòng)器405和電光換能器470分別使用偏置。因此，失去了在圖4中討論 的一些功率效率。另外，由于寄生電感，交流耦合電容器483和488可能引入 一些信號(hào)失真。
然而，交流耦合實(shí)施方式，盡管沒(méi)有圖4中涉及的實(shí)施方式的性能那么好， 但仍比傳統(tǒng)的交流耦合傳輸電路具有優(yōu)勢(shì)。例如，圖5的拓?fù)淙匀辉试S單個(gè)端 接電阻器420端接傳輸電路400中的各種不同的傳輸線路結(jié)構(gòu)。另外，拓?fù)湟?允許有兩個(gè)分立的直流路徑。正如圖4涉及的實(shí)施方式，通過(guò)電光換能器470 的直流路徑不包含端接電阻器420。因此，圖5的實(shí)施方式仍然能夠利用低的 電壓源和先前討論的電壓空間節(jié)約。
因此，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施方式涉及的光傳輸電路包含驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)、電 光換能器和用于將電信號(hào)從驅(qū)動(dòng)器傳輸?shù)诫姽鈸Q能器的傳輸裝置/互連級(jí)。在 交流耦合和直流耦合實(shí)施方式中，傳輸裝置/互連級(jí)使用單端接電阻器能夠?yàn)?傳輸線結(jié)構(gòu)提供好的端接。因此，可以使用較小的電壓源來(lái)驅(qū)動(dòng)電路和節(jié)約可 用的電壓空間。另外，直流耦合實(shí)施方式使用差分傳輸方案，從而允許光傳輸 電路利用差分輸出端在速度和保真度方面的優(yōu)勢(shì)。從而，本發(fā)明所公開(kāi)的實(shí)施
方式與傳統(tǒng)的交流耦合和直流耦合光傳輸電路相比具有很大的進(jìn)步。
在不偏離其原理或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以其它具體方式實(shí)施。所 描述的實(shí)施方式在所有方面僅認(rèn)為是闡明性的而非限制性的。所以，本發(fā)明的 范圍由所附權(quán)利要求書(shū)而不是前述說(shuō)明書(shū)限定。落入權(quán)利要求書(shū)等同物的含義 和范圍中的所有變型都在權(quán)利要求書(shū)的范圍中。
權(quán)利要求
1、一種用于從電光換能器驅(qū)動(dòng)器的輸出級(jí)向電光換能器傳輸電信號(hào)的傳輸裝置。該傳輸裝置包含電光換能器的第一和第二差分輸入端，其中，當(dāng)工作時(shí)所述第一差分輸入端配置為與電壓源耦合；具有第一節(jié)點(diǎn)的端接電阻器，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述電光換能器的第一差分輸入端耦合；第一電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)，與所述端接電阻的第二節(jié)點(diǎn)耦合；第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)，與所述電光換能器的第二差分輸入端耦合；第一直流路徑，從所述電光換能器的第一差分輸入端到所述第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)；以及第二直流路徑，從所述端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)到所述第一電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，還包含 在所述端接電阻的第二節(jié)點(diǎn)和電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第一輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線；以及在所述電光換能器的第二差分輸入節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二 輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳輸裝置，其特征在于，所述傳輸線是印刷電 路板(PCB)跡線和頭基饋通中之一。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，還包含 在所述端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器的第一差分輸入節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線；以及在所述電光換能器的第二差分輸入節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二 輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳輸裝置，其特征在于，所述傳輸線是印刷電 路板跡線和頭基饋通中之一。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，在工作時(shí)，所述第一 和第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器的輸出節(jié)點(diǎn)配置為向電光換能器提供直流偏置和交 流調(diào)制。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，所述第一和第二電光 換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)直流耦合到所述電光換能器的第一和第二差分輸入端。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，所述第一和第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)交流耦合到所述電光換能器的第一和第二差分輸入端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，所述電光換能器是激 光二極管或發(fā)光二極管(LED)中之一。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳輸裝置，其特征在于，所述電光換能器的第 一和第二輸出節(jié)點(diǎn)是電流型邏輯(CML)電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出級(jí)的一部分。
11、 一種光傳輸電路，包含 電光換能器；電光換能器驅(qū)動(dòng)器；以及在所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器和所述電光換能器之間耦合的互連級(jí)；其中，所 述互連級(jí)包含以下電光換能器的第一和第二差分輸入端，其中，在工作時(shí)所述第一差分 輸入端配置為與電壓源耦合；具有第一節(jié)點(diǎn)的端接電阻，所述第一節(jié)點(diǎn)與所述電光換能器的第一差 分輸入端耦合；第一電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)，與所述端接電阻的第二節(jié)點(diǎn)耦合； 第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)，與所述電光換能器的第二差分輸入 端稱(chēng)合；第一直流路徑，從所述電光換能器的第一差分輸入端到所述第二電光 換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)；并且第二直流路徑，從所述端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)到所述第一電光換能器驅(qū) 動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳輸電路，其特征在于，所述互連級(jí)還包含在所述端接電阻的第二節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第一輸出節(jié)點(diǎn)之 間耦合的傳輸線；并且 在所述電光換能器的第二差分輸入節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二 輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的光傳輸電路，其特征在于，所述傳輸線是印 刷電路板(PCB)跡線和頭基饋通中之一。
14、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光傳輸電路，其特征在于，互連級(jí)還包含 在所述端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器的第一差分輸入節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線；以及在所述電光換能器的第二差分輸入節(jié)點(diǎn)和所述電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二 輸出節(jié)點(diǎn)之間耦合的傳輸線。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的光傳輸電路，其特征在于，所述傳輸線是印刷電路板跡線和頭基饋通中之一 。
16、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光傳輸電路，其特征在于，在工作時(shí)所述第 一和第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)配置為向所述電光換能器提供直流偏置 和交流調(diào)制。
17、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳輸電路，其特征在于，所述第一和第二 電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)直流耦合到所述電光換能器的第一和第二差分輸入端是。
18、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳輸電路，其特征在于，所述第一和第二 的電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)交流耦合到所述電光換能器的第一和第二差分 輸入端。
19、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳輸電路，其特征在于，所述電光換能器 是激光二極管或發(fā)光二極管(LED)中之一。
20、 根據(jù)權(quán)利要求U所述的光傳輸電路，其特征在于，所述電光換能器 驅(qū)動(dòng)器是激光驅(qū)動(dòng)器或LED驅(qū)動(dòng)器中之一。
21、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的光傳輸電路，其特征在于，所述光傳輸電路 是1G激光收發(fā)器、2G激光收發(fā)器、4G激光收發(fā)器、8G激光收發(fā)器、IOG 激光收發(fā)器或適合光纖光鏈接的超過(guò)10G的激光收發(fā)器中之一。
22、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的光傳輸電路，其特征在于，光傳輸電路是XFP 激光收發(fā)器、SFP激光收發(fā)器或SFF激光收發(fā)器中之一。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于從電光換能器驅(qū)動(dòng)的輸出級(jí)向電光換能器傳輸電信號(hào)的傳輸裝置。該傳輸裝置包含電光換能器、電光換能器驅(qū)動(dòng)器和端接電阻。端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)與電光換能器的第一差分輸入端耦合。端接電阻的第二節(jié)點(diǎn)與電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第一輸出節(jié)點(diǎn)耦合。另外，電光換能器的第二差分輸入端與電光換能器驅(qū)動(dòng)器的第二輸出節(jié)點(diǎn)耦合。這樣的連接提供了從電光換能器的第一差分輸入端到第二電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)的第一直流路徑以及從端接電阻的第一節(jié)點(diǎn)到第一電光換能器驅(qū)動(dòng)器輸出節(jié)點(diǎn)的第二直流路徑。
文檔編號(hào)G02B6/12GK101171537SQ200680015270
公開(kāi)日2008年4月30日 申請(qǐng)日期2006年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者達(dá)里恩·詹姆斯·杜馬 申請(qǐng)人:菲尼薩公司