CN100334820C - 突发模式激光驱动电路及驱动发送器的方法及光通讯装置 - Google Patents

Abstract

一种用于突发模式的激光驱动电路及其驱动一发送器的方法，以及包含该突发模式驱动电路的客户端光通讯装置，该突发模式的激光驱动电路设置于一点对多点的光通讯网路的客户端。激光驱动电路使用原本用于连续模式的激光驱动芯片。选定的激光驱动芯片能在开回路状态使用。将带有时槽资料的突发信号连接到一切换器，并将此切换器连接到激光驱动芯片。当突发信号致能时，一预定值的电阻连接到激光驱动芯片，以产生驱动电流。当突发信号失能时，大于另一预定值的电阻连接到激光驱动芯片，而几乎或完全不产生驱动电流，以避免共享频道的多个客户端发生信号碰撞的问题。

Description

突发模式激光驱动电路及驱动发送器的方法及光通讯装置

技术领域

本发明涉及一种激光驱动电路，且特别涉及一种用于突发模式(burstmode)的激光驱动电路及其驱动一发送器的方法，以及包含该突发模式驱动电路的客户端光通讯装置。

背景技术

随着网络技术不断地进步，人们对于通讯频宽的需求也不断地增加。同时，各式各样的传播媒介(transmission media)也陆续被开发出来，例如微波通讯、卫星通信等等。在这些通讯媒介中，光纤通讯扮演日趋重要的角色。

在过去，光纤通讯的信号往往以连续模式(Continuous Mode)传送。所谓的连续模式指在光纤信号的设计上，通过避免太多相同的位元，以避免接收器相位锁定回路(Phase Lock Loop)丧失对信号的锁定。换句话说，既然信号的传送过程没有中断的情形，所以光纤通讯的架构也只能架构成一个接收器面对一个发送器。这种架构又称为点对点P2P(Point to Point)架构。

对于作为通信骨干的光纤来说，由于其交通频繁而传输资料量巨大，例如每秒达到2.5Giga位，甚至10Giga位或更多，P2P的架构在这样的应用中还没有太大的问题。然而，如果是FTTX(Fiber To The X，其中X表示住家、建筑物等等)的应用，由于对于信号的需求并非持续而无间断，此时P2P的架构对于一般日常的使用，就会造成许多频宽的浪费。

基于上述的问题，一些光纤通讯的开发者便针对FTTX之类的应用，设计FSAN(Full Service Access Network)架构。在FSAN中有一个重要的概念称作P2MP(Point To Many Points，也就是一个点对多个点)。用口语的方式来说，也就是一个中心办公室(center office)可以传送信息到多个用户(client)，并且，这些用户也可以将信息传到这个中心办公室。对于用户到中心办公室之间的路径，可以使用多时分工器(TDM，Time Division Multiplexer)。所谓的多时分工器是指每一个用户分配一个时槽(time slot)。当用户一旦有信息想要传递时，用户可以立即传送该信息，并且当传完该信息后，便可以立即将激光关闭，以避免信号间的冲突。这种传输方式又称作突发模式(burst mode)，与前述的连续模式有别。

对于突发模式的光纤通讯而言，主要的工作落在激光驱动电路芯片(LaserDriven Integrated Chip)。由于突发模式的传输中，输入电信号出现时间非常短暂，激光驱动电路芯片必须依据短暂的电信号驱动通讯激光二极管(communication laser diode)，并且，在没有电信号输入时，将激光完全关掉。

在FSAN的标准下，对于突发模式中出现与停止时间(present and stoptime)并没有清楚的定义，因此系统整合业者便有许多不同的设计方式。其中有一些需要非常严格的时间控制，而这使得激光驱动电路芯片更难组装，从而增加制造成本。

由于市面上多为连续模式的激光驱动芯片，却很少专门用于突发模式。如果为了突发模式而重新设计开发专用芯片，不但浪费现有设计的成果，更阻碍了光通讯领域的推广。因此，如何找出一种符合成本效益的激光驱动电路芯片设计方式便成为一件非常重要的工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光驱动电路芯片，借由本发明不但可以巧妙地降低激光驱动电路芯片的制作成本，更有助于光纤通讯系统的设计弹性。

本发明的较佳实施例是一种突发模式激光驱动电路。此突发模式激光驱动电路安置于前述FTTX架构的客户端资料输出器。与客户端经由FTTX架构连接的局端分配依定的时槽供客户端上传资料。此时槽以突发信号模式来控制客户端的资料输出器。激光驱动电路用来接收此突发信号，而当突发信号致能时，此电路产生驱动电流，驱动通讯激光以发射光信号；且当突发信号失能时，此电路几乎不产生驱动电流，而避免了多个客户端因为同时传输信号造成信号碰撞的问题。

激光驱动电路具有激光驱动芯片、切换器、第一电阻(具预定值)、第二电阻(具预定值)与一可变电阻。激光驱动芯片为一般用于连续模式的芯片，可用于开路模式，也就是不须回馈仍能保持一定的稳定运作。激光驱动芯片具有偏压设定端、调制设定端、资料输入端以及输出端。偏压设定端连接到切换器的输出电阻端。切换器接收突发信号，且当突发信号致能时，切换器将超过第一预定值的电阻转接到激光驱动芯片的偏压设定端，而当突发信号失能时，切换器将第二预定值的电阻转换到激光驱动芯片的偏压设定端，以产生驱动电流，完成通讯信号的产生。换言之，本发明巧妙的运用电路设计，使得原本只能用于连续模式的激光驱动芯片，配合相关的电路组件，便能实现突发模式的激光驱动工作。

本发明提供一种突发模式驱动电路，根据一致能信号，使一发送器突发的于一工作偏压输出一资料讯号，且根据一失能信号，使该发送器无法于该工作偏压工作，其特征在于，其包括：一连续模式驱动组件，与该发送器电性连接，并提供上述工作偏压及大体为零的偏压予该发送器；一第一电阻，具有一第一电阻值；一第二电阻，具有与上述第一电阻的第一电阻值不相同的一第二电阻值；以及一切换器，具有用以接收该致能/失能信号的一偏压控制端、一电阻选择端及一输出电阻端；其中，当该偏压控制端接收该致能信号时，该电阻选择端与该第一电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第一电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件突发的提供该工作偏压予该发送器，并且当该偏压控制端接收该失能信号时，该电阻选择端与该第二电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第二电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件停止提供该工作偏压予该发送器。

本发明提供一种突发模式驱动一发送器的方法，包括下列步骤：提供工作于开回路的一连续模式驱动组件；根据一致能信号控制一切换器选择输出一第一电阻值至该连续模式驱动组件；根据该第一电阻值，该连续模式驱动组件突发的输出一工作偏压予该发送器，使该发送器突发的输出一资料；以及根据一失能信号控制该切换器选择输出一第二电阻值至该连续模式驱动组件，使该连续模式驱动组件停止提供该工作偏压予该发送器。

本发明还提供一种客户端光通讯装置，供连接至一局端装置，该光通讯装置包含：一资料接收器，自该局端装置接收包含一时槽讯息的一输入资料，其中该时槽讯息指定于一既定时段内，使该光通讯装置输出资料至该局端装置；一控制器，根据该时槽讯息指定的既定时间内产生一致能信号，否则产生一失能信号；一本发明所提供的突发模式驱动电路，根据该致能信号，使一发送器突发的于一工作偏压输出一资料讯号至该局端，且根据该失能信号，使该发送器无法于该工作偏压工作。

因此，本发明至少具有下列优点。首先，使用本发明无须再行设计或制作突发模式专用的芯片，而且由于芯片设计测试成本相当昂贵，更显得本发明所带来的重大效用。此外，本发明所揭示的电路还具有弹性，从而能符合各式的通讯需求。

下面将结合附图对本发明作一详细描述。

附图说明

图1为一点对多点的光通讯架构图；

图2为依据本发明的光通讯装置图；

图3为依据本发明的激光驱动电路的设计图；

图4(a)为一种激光驱动芯片的一种使用状态图；

图4(b)为此种激光驱动芯片的另一种使用状态图；

图5为依据本发明的设计方法的流程图；以及

图6为依据本发明的激光驱动电路的资料传输时脉图。

具体实施方式

请参照图1，此图说明一种经由光纤媒介组成的通讯网路的示意图。局端(Center Office)10经由分支的光纤13连接到多个客户端(client)12，以组成一种FTTX架构。局端10至少使用一个专属的光纤13的频段，以传播(broadcast)资料及控制信号到各客户端12。此外，多个客户端12则共享一个光纤13的频段将资料上传(upload)到局端10。为了避免这些客户端12因为共享频段而发生信号冲突，所以通讯架构采用分时多任务协议(TDM，TimeDivision Multiplexing)。也就是说，局端10通过专属广播频道分配时槽(timeslot)给这些客户端12，而每个客户端12则只能在分配到的时槽才能上传资料，以避免信号冲突(signal interference)。

局端10的例子包括网际网络服务提供者(ISP)、电信业者或各种通讯中继站。因此，局端10安置一局端装置(未图示)进行前述的资料与控制信号的传播，且接收来自各客户端12的资料，以进一步传给其它客户端12或转送到网际网络等其它网络。

接着，请参照图1以及图2，以下将说明安置于客户端12的客户端光通讯装置20。光通讯装置20经由光纤13连接到局端10的局端装置，且此光通讯装置20具有一资料接收器201、一资料输出器203，以及一控制器202。资料接收器201自光纤13的接收频道210接收输入资料，而此输入资料即包括由局端10对个别客户端指定的时槽资料，其中此时槽资料指示此光通讯装置20能够将资料上传到局端10的时段。

此外，控制器202连接到资料接收器201，以接收该时槽资料，且该控制器202依据该时槽资料于一时段致能(enable)形成突发模式(burst mode)，而于另一时段则失能(disable)。

控制器202进一步通过突发信号来控制资料输出器203，使得资料输出器203只有在突发模式时，才经由输出频道211将资料经过光纤13上传到局端10。

接着，请参照图3，此图为资料输出器203的部分组件示意图。资料输出器203具有处理电路32、激光驱动芯片34、切换器36，以及作为发送器的通讯激光38。

必须指出的是，此处的激光驱动芯片34是一连续模式驱动组件，其用于点对点连续模式驱动通讯激光38产生光纤通讯信号。举例来说，市面上能够找到的MAX3850等激光驱动芯片即为一例。

此外，此处的激光驱动芯片34必须能够在不需要回馈(feedback)，也就是开回路的情况下，仍能够维持一定稳定运作。并且，此激光驱动芯片34至少具有一偏压设定(bias setting)端343、调制设定(modulation setting)端344、资料输入端341与输出端345。

在现有的应用中，符合条件的激光驱动芯片34将调制设定端344连接至一可变电阻391，借以调制通讯激光38输出信号的振幅。当自通讯激光38获得适当振幅的输出信号时，则固定此时可变电阻的电阻值。如图4(a)所示，调制可变电电阻391至一既定值，以便自通讯激光38输出的信号具有适当的振幅值。至于在现有的应用中，激光驱动芯片34的偏压设定端343是用于保护激光驱动芯片34，以免因为功率过高而造成激光驱动芯片34的毁损。

然而，在本发明中，原本用于连续模式的激光驱动芯片34却可以通过依据本发明的突发模式驱动电路，使此连续模式驱动组件能够应用在突发模式中。

在图3中，激光驱动芯片34的输出端345连接到通讯激光38，借以发射光突发信号(optical burst signal)，并经由光纤上传到局端10。此外，激光驱动芯片34的资料输入端341连接处理电路32，借以接收准备上传到局端10的资料。激光驱动芯片34的时脉输入端342接收来自处理电路32的一时脉信号。此外，激光驱动芯片34的偏压设定端343则连接一切换器36的输出电阻端361。

除了输出电阻端361，切换器36另具有偏压控制端364以及电阻选择端362，363。偏压控制端364负责接收来自前述图2控制器202的致能信号及失能信号。控制器电阻选择端363，362则分别连接到具有不同电阻值得第一电阻393与第二电阻392。

当偏压控制端364接收的信号是致能信号时，电阻选择端363与第一电阻393电性导通，且经由输出电阻端361将第一电阻393连接至激光驱动芯片34的偏压设定端343。此时，激光驱动芯片34突发的提供工作偏压给通讯激光38，如图4(b)的左半部41所示。

相对的，当偏压控制端364接收的信号是失能信号时，电阻选择端362与第二电阻392电性导通，且经由输出电阻端361将第二电阻392连接至激光驱动芯片34的偏压设定端343。此时，激光驱动芯片34停止提供工作偏压给通讯激光38，如图4(b)的右半部42所示。

至于第一电阻393与第二电阻392的电阻值，则须依据所使用激光驱动芯片34的规格而设定。举例来说，对于市面上用于连续模式的激光驱动芯片34而言，通常设定为在其偏压设定端343连接一电阻值大于某特定值时，其将停止输出驱动电压。在此例子中，我们可将第二电阻392的电阻值设定为大于该特定值，而第一电阻393则设定为小于该特定值的某一数值。借此，当切换器36依据失能信号，将第二电阻392的电阻值导接到激光驱动芯片34的偏压设定端343时，激光驱动芯片34将停止供应工作偏压，也就是实现了前述的效果。当然，如果激光驱动芯片34的设定是当偏压设定端343接收小于某特定值时，停止输出电压，则第一电阻393与第二电阻392必须作相反的调整，在此不与赘述。

此外，此切换器36的例子包括各式类比切换器，只要其能够依据电压切换不同端点的电路组件的连接，都可适用于本发明。

换句话说，原本用于连续模式的激光驱动芯片34在经过巧妙的电路安排后，可于所指定的时段才传送信号，而在非指定的时段，则不输出信号，以免造成多个客户端的信号形成干扰。

借由上面的说明，熟悉此方面技术的人可依据本发明，利用市面可取得的连续模式用激光驱动芯片，加上如前述的巧妙电路配置，即可完成客户端的光通讯装置。

总而言之，本发明已提出一种制作突发模式激光驱动电路的方法。请参照图5，此图说明依据本发明的制作方法的实施例。首先，选择一激光驱动芯片(步骤502)。此激光驱动芯片是一连续模式用的芯片。且此激光驱动芯片能于开回路状态保持一定的稳定使用。此激光芯片具有偏压设定端、调制设定端、资料输入端以及输出端。当偏压设定端所连接的电阻值为第一预定值时，输出端几乎或完全不产生任何电流。当偏压设定端所连接的电阻值为第二预定值时，输出端则产生一驱动电流，于突发模式驱动一通讯激光，完成光通讯的资料传送。

接着，将一切换器，例如类比切换器(analog switch)，连接到激光驱动芯片(步骤504)。此切换器具有偏压控制端、第一电阻选择端、第二电阻选择端以及输出电阻端。输出电阻端连接至激光驱动芯片的偏压设定端，而第一电阻选择端连接具有第一预定值的电阻，第二电阻选择端连接具有第二预定值的电阻(步骤506)。偏压控制端则连接一处理电路，并接收一致能/失能信号。当接收一致能信号时，切换器将第二电阻选择端的电阻连接到其输出电阻端，而当接收失能信号时，切换器将第一电阻选择端的电阻连接到其输出电阻端。

另外，本发明的突发模式激光驱动电路可与现有的信号调变/解调及相关控制电性连结。依据上述的说明而制作的驱动激光电路，其使用的时脉图可参照图6，说明其确实实现突发模式的通讯需求；其中，激光驱动芯片34接收自处理电路32的时脉信号，用以与光突发信号做锁定(1atch)。

此外，依据前述实施例实验的结果，即使在开回路状态下，也就是不回馈的模式下，连续模式用的激光驱动芯片在摄氏零度到70度的范围内，其输出信号变化量也在3db之内。因此，以上述的方法实做突发模式的驱动电路，已能够符合各种突发模式传输的规格。

因此，本发明至少具有下列优点。首先，使用本发明无须再行设计或制作突发模式专用的芯片，而且由于芯片设计测试成本相当昂贵，更显得本发明所带来的重大效用。此外，本发明所揭示的电路还具有弹性，因其非针对特殊规格而制作的芯片，能经由外接电阻调整输出结果，从而能符合各式的突发模式传输规格与要求。

本实施例只是为了进一步更清楚地描述本发明，而非对本发明的限制。应该可以理解，本发明并不限于实施例所做的阐述，任何基于本发明的修改和本发明的等同物都应涵盖在本发明的权利要求的构思和范围之内。

Claims (13)

1、一种突发模式激光驱动电路，根据一致能信号，使一发送器突发的于一工作偏压输出一资料讯号，且根据一失能信号，使该发送器无法于该工作偏压工作，其特征在于，其包括：

一连续模式驱动组件，与该发送器电性连接，用以提供该工作偏压予该发送器，该连续模式驱动组件工作于一开回路；

一第一电阻，具有一第一电阻值；

一第二电阻，具有与上述第一电阻的第一电阻值不相同的一第二电阻值；以及

一切换器，具有用以接收该致能/失能信号的一偏压控制端、一电阻选择端及一输出电阻端；

其中，当该偏压控制端接收该致能信号时，该电阻选择端与该第一电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第一电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件突发的提供该工作偏压予该发送器，并且当该偏压控制端接收该失能信号时，该电阻选择端与该第二电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第二电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件停止提供该工作偏压予该发送器。

2、根据权利要求1所述的突发模式激光驱动电路，其特征在于，该第一电阻值大于该第二电阻值。

3、根据权利要求1所述的突发模式激光驱动电路，其特征在于，该第一电阻值小于该第二电阻值。

4、根据权利要求1所述的突发模式激光驱动电路，其特征在于，该连续模式驱动组件具有一偏压设定端，用以设定该连续模式驱动组件提供该发送器的该工作偏压值。

5、根据权利要求1所述的突发模式激光驱动电路，其特征在于，该致能/失能信号是经由一控制电路提供。

6、根据权利要求1所述的突发模式激光驱动电路，其特征在于，当该偏压控制端接收该失能信号时，该连续模式驱动组件突发的提供大体为零的偏压值予该发送器。

7、一种突发模式驱动激光发送器的方法，其特征在于，包括下列步骤：

提供工作于开回路的一连续模式驱动组件；

根据一致能信号控制一切换器选择输出一第一电阻值至该连续模式驱动组件；

根据该第一电阻值，该连续模式驱动组件突发的输出一工作偏压予该发送器，使该发送器突发的输出一资料；以及

根据一失能信号控制该切换器选择输出一第二电阻值至该连续模式驱动组件，使该连续模式驱动组件停止提供该工作偏压予该发送器。

8、根据权利要求7所述的突发模式驱动激光发送器的方法，其特征在于，该第一电阻值大于该第二电阻值。

9、根据权利要求7所述的突发模式驱动激光发送器的方法，其特征在于，该第一电阻值小于该第二电阻值。

10、根据权利要求7所述的突发模式驱动激光发送器的方法，其特征在于，当该切换器接收该失能信号时，该连续模式驱动组件突发的提供大体为零的偏压值予该发送器。

11、根据权利要求7所述的突发模式驱动激光发送器的方法，其特征在于，该连续模式驱动组件具有一偏压设定端，用以设定该连续模式驱动组件提供该发送器的该工作偏压值。

12、一种客户端光通讯装置，供连接至一局端装置，其特征在于，该光通讯装置包含：

一资料接收器，自该局端装置接收包含一时槽讯息的一输入资料，其中该时槽讯息指定于一既定时段内，使该光通讯装置输出资料至该局端装置；

一控制器，根据该时槽讯息指定的既定时间内产生一致能信号，否则产生一失能信号；

一突发模式激光驱动电路，其包括：一连续模式驱动组件，与发送器电性连接，用以提供一工作偏压予该发送器，该连续模式驱动组件工作于一开回路；一第一电阻，具有一第一电阻值；一第二电阻，具有与上述第一电阻的第一电阻值不相同的一第二电阻值；以及一切换器，具有用以接收该致能/失能信号的一偏压控制端、一电阻选择端及一输出电阻端；其中，当该偏压控制端接收该致能信号时，该电阻选择端与该第一电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第一电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件突发的提供该工作偏压予该发送器，并且当该偏压控制端接收该失能信号时，该电阻选择端与该第二电阻电性导通且经由该输出电阻端提供该第二电阻值予该连续模式驱动组件，并使得该连续模式驱动组件停止提供该工作偏压予该发送器；根据该致能信号，使该发送器突发的于该工作偏压输出一资料讯号至该局端，且根据该失能信号，使该发送器无法于该工作偏压工作。

13、根据权利要求12所述的客户端光通讯装置，其特征在于，根据该失能信号，提供大体为零的一偏压值予该发送器。

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