CN110679048B - 可调谐激光器偏置电路 - Google Patents

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Abstract

方法(700)包括接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号(530)。当模式控制信号指示电压模式时，方法包括将电压模式偏置子电路(500c)连接到反射器区段二极管(402)的阳极并且施加可调节偏置电流(552)以对反射器区段二极管的阳极处的二极管电压(502)进行偏置。反射器区段二极管被设置在可调谐激光器(400)的共享衬底上。当模式控制信号指示电流模式时，方法包括将电流模式偏置子电路(500b)连接到反射器区段二极管的阳极并且将可调节偏置电流(554)递送到反射器区段二极管的阳极。

Description

可调谐激光器偏置电路
技术领域
本公开涉及一种用于可调谐激光器的偏置电路。
背景技术
光纤通信是一种使用光纤作为通信信道将信息从源(发送器)发送到目的地(接收器)的新兴方法。波分复用无源光网络(WDM-PON)是用于接入和回程网络的光学技术。WDM-PON对包含有无源光学部件的物理点对多点光纤基础设施使用多个不同波长。不同波长的使用允许相同物理光纤内的流量分离。结果是对物理点对多点网络拓扑提供逻辑点对点连接的网络。WDM-PON允许操作者在长距离范围内将高带宽递送到多个端点。PON一般包括位于服务提供商中央局(例如，中心)处的光线路终端、通过馈线光纤连接到中央局的远程节点、以及终端用户附近的许多光学网络单元或者光学网络终端。远程节点解复用(demultiplexes)来自中央局的光学信号并且沿着对应的分布光纤将解复用的光学信号分布到多个光学网络单元(ONU)。
一般地，能够由WDM-PON堆叠的波长越多，能够由单个分布光纤携带到较低基础设施构造的信息和WDM-PON的管理成本就越多。用于生成上游光学信号的ONU中的可调谐激光器的波长调谐一般通过调节施加到可调谐激光器的注入电流来实施。通过热电冷却器(TEC)电路的温度控制可以附加地微调可调谐激光器的波长。然而，扩展波长调谐范围强烈地取决于由可调谐激光器所采用的制造技术。因此，可调谐激光器通常会经历昂贵的重新制造以扩展波长调谐范围以便提供附加波长来满足通过WDM-PON发送的数据量的增加。
发明内容
本公开的一个方面提供了一种用于扩展可调谐激光器的波长调谐范围的方法。该方法包括在激光器偏置电路处接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号。激光器偏置电路包括电流模式偏置子电路和电压模式偏置子电路。当模式控制信号指示电压模式时，该方法包括通过激光器偏置电路将电压模式偏置子电路连接到反射器区段二极管的阳极。反射器区段二极管被设置在可调谐激光器的共享衬底上。当模式控制信号指示电压模式时，该方法还包括通过电压模式偏置子电路施加可调节偏置电压以偏置反射器区段二极管的阳极处的二极管电压。当模式控制信号指示电流模式时，该方法包括通过激光器偏置电路将电流模式偏置子电路连接到反射器区段二极管的阳极。当模式控制信号指示电流模式时，该方法还包括通过电流模式偏置子电路将可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些实施方式中，当模式控制信号指示电流模式时，方法包括将电压模式偏置子电路与反射器区段二极管的阳极断开以将可调节偏置电压与使反射器区段二极管的阳极处的二极管电压偏置隔离。当模式控制信号指示电压模式时，方法可以包括将电流模式偏置子电路与反射器区段二极管的阳极断开以防止将可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。可选地，当模式控制信号指示电流模式时，反射器区段二极管可以接收等于可调节偏置电流的幅度的二极管电流。进一步地，当模式控制信号指示电压模式时，基于由电压模式偏置子电路施加的可调节偏置电压的幅度，在反射器区段二极管的阳极处的二极管电压可以是负或正的。附加地或者可替选地，当模式控制信号指示电压模式时，由反射器区段二极管接收到的二极管电流的幅度可以比当模式控制信号指示电流模式时小。
在一些配置中，激光器偏置电路包括第一和第二金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。每个MOSFET可以被连接到模式控制信号源。第一MOSFET可以被连接到反射器区段二极管的阳极和运算放大器的输出。运算放大器可以具有连接到第一电阻器的负输入节点，第一电阻器被连接到可调节电压偏置源。第二MOSFET可以被连接到调节器电压源和电感器，电感器被连接到反射器区段二极管的阳极。在该配置中，当模式控制信号指示电压模式时，第一MOSFET被配置成接通以施加可调节偏置电压来对反射器区段二极管的阳极处的二极管电压进行偏置。进一步地，当模式控制信号指示电流模式时，第二MOSFET可以被配置成接通以将来自调节器电压源的可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。可选地，第一MOSFET可以包括n沟道MOSFET，并且第二MOSFET可以包括p沟道MOSFET。
在一些示例中，当激光器偏置电路包括第一和第二MOSFET时，MOSFET各自被连接到模式控制信号源和电压源。第一MOSFET可以被连接到运算放大器的正输入节点。第二MOSFET可以被连接到运算放大器的输出。在该示例中，当模式控制信号指示电流模式时，第一和第二MOSFET被配置成接通。在一些实施方式中，可调谐激光器包括多区段可调谐激光器。
本公开的另一方面提供了一种用于扩展可调谐激光器的波长调谐范围的激光器偏置电路。激光器偏置电路包括电压模式偏置子电路、电流模式偏置子电路、以及第一和第二MOSFET，该第一和第二MOSFET被配置成接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号。当模式控制信号指示电压模式时，电压模式偏置子电路被配置成连接到反射器区段二极管的阳极。反射器区段二极管被设置在可调谐激光器的共享衬底上。当模式控制信号指示电压模式时，电压模式偏置子电路还被配置成施加可调节偏置电压以偏置反射器区段二极管的阳极处的二极管电压。当模式控制信号指示电流模式时，电流模式偏置子电路被配置成连接到反射器区段二极管的阳极并且将可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。
本公开的实施方式可以包括以下可选特征中的一个或多个。在一些配置中，当模式控制信号指示电流模式时，电压模式偏置子电路被配置成与反射器区段二极管的阳极断开以将可调节偏置电压与反射器区段二极管的阳极处的二极管电压偏置隔离。当模式控制信号指示电压模式时，电流模式偏置子电路可以被配置成与反射器区段二极管的阳极断开以防止将可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。可选地，当模式控制信号指示电流模式时，反射器区段二极管可以接收等于可调节偏置电流的幅度的二极管电流。附加地或者可替选地，当模式控制信号指示电压模式时，基于由电压模式偏置子电路施加的可调节偏置电压的幅度，在反射器区段二极管的阳极处的二极管电压可以是负或正的。在一些示例中，当模式控制信号指示电压模式时，由反射器区段二极管接收到的二极管电流的幅度比当模式控制信号指示电流模式时小。
在一些示例中，第一MOSFET被连接到反射器区段二极管的阳极和运算放大器的输出。运算放大器可以具有连接到第一电阻器的负输入节点，第一电阻器被连接到可调节电压偏置源。进一步地，第二MOSFET可以被连接到调节器电压源和电感器，电感器被连接到反射器区段二极管的阳极。在该示例中，当模式控制信号指示电压模式时，第一MOSFET被配置成接通以施加可调节偏置电压来对反射器区段二极管的阳极处的二极管电压进行偏置。附加地或者可替选地，当模式控制信号指示电流模式时，第二MOSFET可以被配置成接通以将来自调节器电压源的可调节偏置电流递送到反射器区段二极管的阳极。可选地，第一MOSFET可以包括n沟道MOSFET，并且第二MOSFET可以包括p沟道MOSFET。
在一些实施方式中，系统包括连接到电压源和运算放大器的正输入节点的第三MOSFET。第三MOSFET可以被配置成接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号。系统还可以包括连接到电压源和运算放大器的输出的第四MOSFET。当模式控制信号指示电流模式时，第三和第四MOSFET可以被配置成接通。在一些实施方式中，可调谐激光器包括多区段可调谐激光器。
在附图和以下描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。其它方面、特征和优点将从描述和附图并且从权利要求而显而易见。
附图说明
图1是示例通信系统的示意图。
图2是用于通信系统的示例密集波分复用架构的示意图。
图3A是具有可调谐激光器和激光器偏置电路的光学网络单元的示意图，该激光器偏置电路被配置成在电压模式中操作，该电压模式用于施加可调节偏置电压以对用于扩大可调谐激光器的波长调谐范围的反射器区段二极管进行偏置。
图3B是具有可调谐激光器和激光器偏置电路的光学网络单元的示意图，该激光器偏置电路被配置成在电流模式中操作，该电流模式用于递送可调节偏置电流以对用于调谐可调谐激光器的波长的反射器区段二极管进行偏置。
图4是示例多区段可调谐激光器的示意图。
图5A-5C是包括有电流模式偏置子电路(图5B)和电压模式偏置子电路(图5C)的示例激光器偏置电路的示意图。
图6是描绘当可调谐激光器的反射器区段二极管在反向偏置区域、亚阈值区域和线性区域处被偏置时二极管电流与二极管电压的示例曲线图。
图7是用于扩大可调谐激光器的波长调谐范围的方法的操作的示例布置的示意图。
图8是可以被用于实施本文档中所描述的系统和方法的示例计算设备的示意图。
各附图中的相同附图标记指代相同元件。
具体实施方式
参考图1，光学通信系统100通过通信链路110、112、112a-n(例如，光纤或者视线自由空间光学通信)将通信信号102(例如，光学信号)在安置在中央局(CO)130中的光线路终端(OLT)120和与用户150、150a-n(也被称为客户或者订户)相关联的光网络单元(ONU)140、140a-n(例如，双向光学收发器)之间传递。ONU 140、140a-n通常位于用户150、150a-n的驻地152、152a-n处。
用户驻地设备(CPE)是位于用户150的驻地152并且连接到在分界点(“界点”)处的载波电信信道C的任何终端和关联设备。在示出的示例中，ONU 140是CPE。界点是建立在房子、建筑物或者综合设施中的将用户设备与服务提供商设备分开的点。CPE一般指代诸如电话、路由器、交换机、常驻网关(RG)、机顶盒、固定移动融合产品、家庭网络适配器、或者使得用户150能够访问通信服务提供商的服务并且经由局域网(LAN)将其分布在用户150的驻地152周围的因特网接入网关的设备。
在一些实施方式中，光学通信系统100实施光学接入网络105，诸如无源光网络(PON)105，例如，用于接入和移动前传/回程网络。在一些示例中，光学通信系统100实施具有直接连接(诸如光学以太网)的点对点(pt-2-pt)PON，其中，家庭运行光链路110、120(例如，光纤)一直延伸回到CO 130处的OLT 120并且每个用户150、150a-n由单独的OLT 120a-n终止。在其他示例中，光学通信系统100实施点对多点(pt-2-multi-pt)PON，其中，共享OLT120服务多个用户150、150a-n。
CO 130包括至少一个OLT 120，该至少一个OLT 120将光学接入网络105连接到例如网际协议(IP)、异步传输模式(ATM)或者同步光纤网络(SONET)主干网。因此，每个OLT120是PON 105的端点并且在由服务提供商设备使用的电气信号与由PON 105使用的光学信号102之间转换。取决于光学接入网络105的实施方式，每个OLT 120、120a-n包括至少一个收发器122、122a-n。OLT 120经由对应的收发器122将光学信号102通过馈线光纤110发到远程节点(RN)170，该远程节点170包括带复用器160，该带复用器160被配置成解复用光学信号102并且沿着对应的分布光纤112、112a-n将解复用的光学信号104分布到多个用户150、150a-n。用于复用/解复用的带复用器160可以是排列波长光栅180(AWG)，其是无源光学设备。在一些示例中，每个CO 130包括多个OLT 120、120a-n，并且每个OLT 120被配置成服务一组用户150。另外，每个OLT 120可以被配置成提供不同服务中的信号，例如，一个OLT 120可以提供1G-PON中的服务，而另一OLT 120提供10G-PON中的服务。
如在图1中所示，CO 130复用从若干源(诸如视频媒体分布源132、因特网数据源134和语音数据源136)接收到的信号，并且将接收到的信号复用为一个复用信号102，这是在通过馈线光纤110将复用的光学信号102发到RN 170之前进行的。复用可以通过OLT 120或者位于CO 130处的宽带网络网关(BNG)执行。通常，服务在分组层上进行时分复用。
时分复用(TDM)是通过使用不同的非重叠时隙在公用信号路径上发送和接收独立信号的方法。波分复用(WDM)使用多个波长λ来实现PON 105中的点对多点通信。OLT 120通过一个光纤110将多个波长供应到RN 170处的带复用器160，其复用/解复用OLT 120与多个ONU 140、140a-n之间的信号。复用组合若干输入信号并且输出组合的信号。时分-波分复用(TWDM)使用时间和波长尺寸两者来复用信号。
对于WDM和密集-WDM(DWDM)而言，OLT 120包括多个光学收发器122、122a-n。每个光学收发器122发送一个固定波长λD(被称为下游波长)处的信号并且接收一个固定波长λU(被称为上游波长)处的光学信号102。下游和上游波长λD、λU可以是相同或者不同的。此外，信道C可以限定一对下游和上游波长λD、λU，并且对应的OLT 120的每个光学收发器122、122a-n可以被分配唯一信道Ca-n。
OLT 120复用/解复用其光学收发器122、122a-n的信道C、Ca-n以用于通过馈线光纤110传递光学信号102。然而，RN 170处的带复用器160复用/解复用OLT 120与多个ONU 140、140a-n之间的光学信号102、104、104a-n。例如，对于下游通信而言，带复用器160将来自OLT120的光学信号102解复用为用于每个对应的ONU 140、140a-n的ONU光学信号104、104a-n(即，下游光学信号104d)。对于上游通信而言，带复用器160将来自每个对应的ONU 140、140a-n的ONU光学信号104、104a-n(即，上游光学信号104u)复用为光学信号102以用于递送到OLT 120。为了使传输成功，OLT 120的光学收发器122、122a-n逐个与ONU 140、140a-n匹配。换句话说，到以及来自给定ONU 140的相应的下游和上游光学信号104d、104u的下游和上游波长λD、λU(即，信道C)匹配对应的光学收发器122的下游和上游波长λD、λU(即，信道C)。
在一些实施方式中，每个ONU 140、140a-n包括对应的可调谐ONU收发器142、142a-n(例如，其包括激光器或者发光二极管)，其能够调谐到由接收端处的对应的OLT 120使用的任何波长λ。ONU 140可以自动将可调谐ONU收发器142调谐到在对应的OLT 120与ONU 140之间建立通信链路的波长λ。每个光学收发器122、142可以包括数据处理硬件124、144(例如，控制硬件、电路、现场可编程门阵列(FPGA等))以及与数据处理硬件124、144通信的存储器硬件126、146。存储器硬件126、146可以(例如，经由固件)存储当在数据处理硬件124、144上执行时使得数据处理硬件124、144执行用于自动调谐光学收发器122、142的操作的指令。ONU 140可以包括将光波转换为电气形式的光电探测器。电气信号可以进一步向下解复用为子分量(例如，网络数据、使用麦克风转换为电流并且使用扬声器转换回到其原始物理形式的声波、使用视频相机将转换为电流的图像转换并且使用电视转换回到其物理形式)。能够在于2016年11月17日提交的美国专利申请15/354,811中找到关于自动调谐ONU 140以与对应的OLT 120通信的附加细节，其整体内容通过引用并入本文。
图2图示了用于促进用户聚合到单股光纤110、112、112a-n的通信系统100的示例DWDM架构200。可以用作带复用器160的示例性排列波导光栅180(AWG)光学耦合到OLT 120和多个ONU 140、140a-n。AWG 180可以被用于通过馈线光纤110将来自OLT 120的光学信号102解复用为用于每个对应的ONU 140、140a-n的若干不同波长λ的下游ONU光学信号104d、104da-104dn。AWG 180可以往复地将来自每个ONU 140的具有不同波长λ的上游ONU光学信号104u、104ua-104un复用到单个光纤馈线光纤110中，由此，OLT 120通过馈线光纤110接收复用的光学信号104。AWG 180包括光学耦合到OLT 120的复用端口210和多个解复用端口220、220a-n。每个解复用端口220光学耦合到多个ONU 140、140a-n的对应的ONU 140。在一些示例中，AWG 180被设置在RN 170处。在其它示例中，AWG 180被设置在OLT 120处，或者更特别地，与OLT 120共同位于CO 130处。
AWG 180本质上是循环的。AWG 180的波长复用和解复用特性在被称为自由光谱范围(FSR)的波长的周期上重复。由FSR分离的多个波长从每个解复用端口220穿过AWG 180到复用端口210。在示出的示例中，FSR的多个波长λ中的每一个波长由具有大约40千兆赫(GHz)的波长通带204的大约100GHz分离。例如，第一、第二和第三波长λa、λb、λc各自由100GHz分离并且与大约40GHz的对应的波长通带204、204a-c相关联。然而，在其它配置中，波长通带204可以大于或等于40GHz。与波长λa相关联的波长通带204a由波长下限λ1和波长上限λ2限定，与波长λb相关联的波长通带204b由波长下限λ3和波长上限λ4限定，并且与波长λc相关联的波长通带204c由波长下限λ5和波长上限λ6限定。波长通带204可以由与阻带相关联的波长的范围分离。在示出的示例中，阻带被限定在波长通带204a的波长上限λ2与波长通带204b的波长下限λ3之间，并且另一阻带被限定在波长通带204b的波长上限λ4与波长通带204c的波长下限λ5之间。
在一些实施方式中，AWG 180的每个解复用端口220、220a-n与波长通带204、204a-n中的对应的一个波长通带相关联。此处，AWG 180被配置成允许具有与对应的解复用端口220相关联的波长通带204内的波长的每个上游光学信号104u穿过其中。然而，对于具有与对应的解复用端口220相关联的波长通带204外部的波长的任何上游光学信号104u而言，AWG 180被配置成阻挡那些上游光学信号104u穿过其中。在示出的示例中，ONU 140a的ONU收发器142a发送对应的解复用端口220a的波长通带204a内的波长处的对应的光学信号104ua。例如，光学信号104ua的波长大于波长通带204a的波长下限λ1并且小于波长上限λ2。类似地，ONU 140b-n的每个ONU收发器142b-n发送与对应的解复用端口220b-n相关联的波长通带204b-n内的对应的波长处的对应的光学信号104ub-104un。
一般地，为了避免OLT 120处的串扰，一次仅一个ONU 140向OLT 120发送上游光学信号104u。ONU收发器142包括发送器400(图3A、3B和4)(通常是半导体激光器)，其被配置成将对应的波长处的上游光学信号104u发送到OLT 120。为了调谐上游光学信号104u的波长，常规波长调谐技术包括调节在线性区域期间递送到可调谐激光器400的注入电流的幅度。温度控制(诸如通过使用热电冷却器(TEC)电路)可以进一步被用于微调波长。随着对于ONU140处的较宽波长调谐范围的需要增加，可调谐激光器400一般要求重新制造，使得波长调谐范围能够扩展。除了来自必须重新制造ONU 140处的可调谐激光器400所引起的高成本，制造过程可能是高度复杂的。
参考图3A和3B，在一些实施方式中，通信系统100的ONU 140、140a的ONU收发器142、142a包括有用于可调谐激光器400的激光器偏置电路500，该可调谐激光器400被配置成在电压模式(图3A)中操作，以施加可调节偏置电压(VDAC 552)来对可调谐激光器400的反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电压VDBR 502进行偏置，并且该可调谐激光器400被配置成在电流模式(图3B)中操作，以将可调节偏置电流IDAC 554递送到可调谐激光器400的反射器区段二极管D1 402的阳极。ONU收发器142包括跨阻抗放大器(TIA)332，其被配置成从OLT 120通过光电二极管320接收已经由带复用器160解复用的下游光学信号104d。ONU140的数据处理硬件(例如，控制硬件)144、144a实施激光器偏置电路500以在电流模式(I模式)期间将电流模式偏置子电路500b(图5B)电气连接到反射器区段二极管402的阳极或者在电压模式(V模式)期间将电压模式偏置子电路500c(图5C)电气连接到反射器区段二极管402的阳极。
在一些配置中，可调谐激光器400包括多区段结构，其中，每个区段/结构共享单个衬底。例如，激光器400可以包括可调谐分布式布拉格反射器(DBR)激光器，该DBR激光器具有在相同衬底上的DBR区段、相位区段和增益区段。每个区段可以包括对应的二极管(D0、D1、D2)并且可以由对应的注入电流(IGAIN、IPHASE、IDBR)驱动。激光器400不限于DBR激光器并且可以对应于任何多区段可调谐激光器400。DBR区段可以在本文中被称为包括有对应的反射器区段二极管D1 402的反射器区段。反射器区段二极管D1 402被配置成接收用于调谐DBR区段(例如，反射器区段)处的激光器400的波长的二极管电流IDBR 504(例如，注入电流504)。
参考图3A，示意图300a示出了ONU 140，该ONU 140对可调谐激光器400进行偏置以覆盖亚阈值区域和反向偏置区域以便扩展激光器400的波长调谐范围。此处，激光器偏置电路500施加可调节偏置电压VDAC 552以将反射器区段二极管D1 402处的二极管电压VDBR 502偏置到亚阈值区域或者反向偏置区域。基于可调节偏置电压VDAC 552的幅度，由可调节偏置电压VDAC 552偏置的二极管电压VDBR 502可以是正(亚阈值区域)或负(反向偏置区域)的。在一些示例中，激光器偏置电路500接收指示V模式(例如，EN_VCTRL＝high)的模式控制信号(EN_VCTRL)530，其使得偏置电路500将可调节偏置电压VDAC552施加到反射器区段二极管D1402的阳极。可调节偏置电压VDAC可以当为正时在亚阈值区域处对可调谐激光器400进行偏置，或者当为负时在反向偏置区域处对可调谐激光器400进行偏置，以便最大化/扩展/加宽可调谐激光器400的波长调谐范围。
在示出的示例中，激光器400的波长调谐范围被扩展以包括带复用器160(例如，AWG 180)的波长通带204、204a的波长下限λ1与带复用器160的波长通带204、204n的波长上限λn+1之间的所有波长。因此，可调谐激光器400可以发送(或者接收)带复用器160(例如，AWG 180)的波长通带204a-n中的任一个波长通带内的对应的发送(或者接收)光学波长λTx处的光学信号104u。图3A示出了激光器偏置电路500，该激光器偏置电路500将可调谐激光器400偏置到亚阈值区域和/或反向偏置区域，从而扩展/最大化/加宽波长调谐范围。在未施加可调节偏置电压VDAC 552以对反射器区段二极管D1 402处的二极管电压VDBR 502进行偏置的情况下，可调谐激光器400的波长调谐范围将不会扩展成涵盖波长限制λ1、λn+1之间的所有波长。相反，可调谐激光器400将包括较窄的波长调谐范围，从而减少可调谐激光器400能够生成的波长的数目。
参考图3B，示意图300b示出了激光器偏置电路500，该激光器偏置电路500对可调谐激光器400进行偏置以发送带复用器160(例如，AWG 180)的波长通带204、204a内的发送波长λTx处的光学信号104u。此处，激光器偏置电路500递送可调节偏置电流IDAC 554以对线性区域中的反射器区段二极管D1 402处的二极管电流IDBR 504进行偏置。因此，虽然激光器偏置电路500可以通过在V模式(图3A)期间施加可调节偏置电压VDAC 552对反射器区段二极管402的阳极处的二极管电压VDBR 502进行偏置，但是激光器偏置电路500可以在I模式期间递送可调节偏置电流IDAC以对二极管电流IDBR 504进行偏置以生成期望波长，例如，带复用器160的波长通带204a内的发送波长λTx。带复用器160被配置成允许发送波长λTx处的光学信号104u穿过其中。在一些示例中，激光器偏置电路500接收指示I模式(例如，EN_VCTRL＝low)的模式控制信号(EN_VCTRL)530，其使得偏置电路500将可调节偏置电流IDAC 554施加到反射器区段二极管D1 402的阳极。可调节偏置电流IDAC可以对线性区域处的可调谐激光器400进行偏置以便调谐可调谐激光器400以生成期望波长λ。
图4提供了示例完全可调谐激光器400，该示例完全可调谐激光器400用于由ONU140在WDM-PON应用中使用。激光器400可以包括具有增益区段、DBR区段和相位区段的多区段结构。一般地，波长调谐是通过经由调节DBR区段处的DBR注入电流(IDBR)的布拉格反射器的折射率改变而实现的。相位区段可以通过相位注入电流(IPHASE)为微调波长提供可调节相移。在一些实施方式中，温度控制还被用于微调波长。
增益区段可以提供两个功能：(1)生成用于实现光学信号104u到OLT 120的传输距离的适合的光学功率；以及(2)生成由波长携带的信息。偏置电路500可以通过实施偏置电流和调制电流(被表示为示出的示例中的IGAIN)来提供这些功能。偏置电流生成输出功率并且调制电流将信息添加到载波波长。
在示出的示例中，每个区段具有P掺杂阳极(InP P+)与N掺杂(InP N+)共享衬底作为阴极，其通常在应用期间接地。用于DBR可调谐激光器400的二极管(D0、D1、D2)全部共享相同阴极，以用于电路行为。低速可编程数字模拟转换器(DAC)能够提供IGAIN、IDBR和IPHASE。WDM-PON中的进步要求激光器400具有发送和接收跨宽波长调谐范围的光学信号104的能力。通过经由使用激光器偏置电路500来扩大波长调谐范围，与重新制造激光器400的设计相关联的高复杂性和引起的成本能够被消除，从而较大数目的ONU单独化以发送/接收跨较宽波长调谐范围的光学信号104。
图5A-5C提供了用于使用在完全可调谐ONU 140中的激光器偏置电路500、500a-c的示意图。激光器偏置电路500、500a(图5A)包括电流模式偏置子电路500b(图5B)和电压模式偏置子电路500c。当模式控制信号530指示I模式时，电流模式偏置子电路500b连接到反射器区段二极管402的阳极，而当模式控制信号530指示V模式时，电压模式偏置子电路500c连接到反射器区段二极管402的阳极。参考图5A，激光器偏置电路500、500a包括运算放大器(OP)503、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(MN1、MP1-MP3)508、508a-d、电感器(L)510、电容器(C1、C2)512、512a-b、电阻器(R1-R4)514、514a-d、和反射器区段二极管(D1)402。在一些实施方式中，电路500可以使用双极结型晶体管(BJT)而不是MOSFET 508以执行开关操作。
每个MOSFET(MP1-MP3、MN1)508a-d连接到模式控制信号源520并且从模式控制信号源520接收指示电流模式(I模式)或者电压模式(V模式)的模式控制信号EN_VCTRL 530。在示出的示例中，MN1 508d包括n沟道MOSFET(NMOS)，并且MP1 508b、MP2 508c和MP3 508d中的每一个都包括p沟道MOSFET(PMOS)。NMOS MN1 508d进一步被连接到运算放大器(OP)503的输出505和反射器区段二极管D1402的阳极，而PMOS MP3 508c进一步被连接到调节器电压源(VREG)550并且通过电感器L 510连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。PMOS MP1 508a被连接到电压源VCC 560和OP 503的正输入节点(+)，而PMOS MP2 508b被连接到电压源VCC 560和OP 503的输出505。
在一些实施方式中，逻辑高模式控制信号EN_VCTRL 530(例如，EN_VCTRL＝high)指示电压模式(V模式)并且使得NMOS MN1 508d接通(ON)并且PMOS MP1-MP3 508a-c中的每一个关断(OFF)。逻辑高模式控制信号EN_VCTRL 530可以包括等于电压源VCC 560的幅度的电压电平。在这些实施方式中，接通(ON)MN1 508d将通过将运算放大器(OP)503的输出505电气连接到反射器区段二极管D1 402的阳极而将电压模式偏置子电路500c连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。因此，在OP 503的负输入节点(-)处施加的可调节偏置电压VDAC 552可以对反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电压VDBR502进行偏置以覆盖亚阈值区域或者反向偏置区域。此处，OP 503处的输出505在反射器区段二极管D1 402的阳极处生成二极管电压VDBR502。如本文所使用的，VDAC 552是可编程的并且包括数字模拟转换器(DAC)信号，由此，数字输入值输出用于VDAC 552的对应的电压电平。此外，使MP3 508c关断(OFF)继而将电流模式偏置子电路500b与反射器区段二极管D1 402的阳极断开，以防止将可调节偏置电流IDAC554递送到反射器区段二极管D1 402的阳极。将MP3 508c关断(OFF)以阻止IDAC 554的递送防止了来自I模式的干扰和来自供应波纹的干扰，以用于在V模式期间由可调谐激光器400最小化波长漂移。
然而，在逻辑高EN_VCTRL 530指示电压模式时，逻辑低EN_VCTRL530(EN_VCTRL＝low)指示电流模式(I模式)并且使得PMOS MP1-MP3508a-c中的每一个接通(ON)并且NMOS MN1508d关断(OFF)。此处，接通(ON)MP3 508c将通过将可调节偏置电流IDAC 554电气连接到反射器区段二极管D1 402的阳极而将电流模式偏置子电路500b连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。因此，调节器电压源VREG 550可以生成并且递送可调节偏置电流IDAC 554以对线性区域中的反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电流IDBR 504进行偏置。如本文所使用的，IDAC 554包括DAC信号，由此，数字输入值输出用于IDAC 554的对应的电流电平。此外，使NMOS MN1 508d关断(OFF)继而将电压模式偏置子电路500c与反射器区段二极管D1 402的阳极断开，以将可调节偏置电压VDAC 552以及运算放大器(OP)503的产生的输出505与反射器区段二极管D1 402的阳极隔离。在I模式期间隔离可调节偏置电压VDAC 552防止了来自V模式的干扰和来自供应波纹的干扰，以在I模式期间通过可调谐激光器400最小化波长漂移。
在示出的示例中，接通(ON)PMOS MP1 508a和PMOS MP2 508b中的每一个防止了运算放大器503的输出505处的负电压(例如，负VDBR 502)在当EN_VCTRL 530逻辑低(即，指示I模式)时使得NMOS MN1 508d无意地接通(ON)。通过响应于逻辑低EN_VCTRL 530而接通(ON)PMOS MP1 508a，OP 503的正输入节点(+)处的参考电压(VREF)570拉向电压源VCC 560的电压电平从而朝向调节器电压源VREG 550的输出电压驱动运算放大器503的输出505处的电压。同时，通过响应于逻辑低EN_VCTRL 530而接通(ON)PMOS MP2 508b，OP 503的输出505处的电压进一步从VREG 550的电压电平拉向VCC 560的电压电平，并且从而反向偏置NMOS MN1 508d以完全关闭并且保持关断(OFF)。因此，PMOS MP1 508a和PMOS MP2 508b协作以当模式控制信号530在当尽管NMOS MN1 508d处的栅电压可以是零电压但是运算放大器503的输出505是负时的情况下指示电流模式(I模式)时，将电压模式偏置子电路500与电流模式偏置子电路500b隔离。电压模式偏置子电路电流模式偏置子电路
参考图5B，当模式控制信号EN_VCTRL 530指示电流模式(例如，EN_VCTRL 530是逻辑低)时，电流模式偏置子电路500b连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。在电流模式(I模式)期间，电流模式偏置子电路500b将可调节偏置电流IDAC 554递送到反射器区段二极管D1402的阳极。在一些实施方式中，调节器电压源VREG 550供应可调节偏置电流IDAC 554，并且电流模式偏置子电路500b为IDAC 554提供当前路径以对线性区域中的二极管电流IDBR504进行偏置。此处，反射器区段二极管D1 402接收等于可调节偏置电流IDAC 554的幅度的IDBR504。由于波长稳定性强烈地取决于偏置二极管电流IDBR 504的准确性，因而由供应IDAC554的电流模式偏置子电路500b对调节器电压源VREG550的使用在抑制由电压噪声引入的电流误差方面是有效的，其中，如果电路500将替代地与其它块共享供电电压源VCC 560则可以以其它方式发生该电流误差。电流模式偏置子电路500b还可以包括与VREG 550和IDAC 554串联的电感器L 510。电感器L 510可以在IDAC 554使反射器区段二极管D1 402的阳极偏置之前过滤出IDAC 554的任何交流(AC)噪声。
电流模式偏置子电路500b可以对反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电流IDBR 504进行偏置，以调谐可调谐激光器400的波长。图6图示了描绘在电流模式和电压模式期间的二极管电流IDBR 504与二极管电压VDBR 502的曲线图600。y轴描绘了反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电流IDBR 504，并且x轴描绘了反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电压VDBR 502。轮廓线610描绘了当反射器区段二极管D1 402的阳极在击穿区域、反向偏置区域、亚阈值区域和线性区域中的每一个区域中被偏置时IDBR 504的幅度与VDBR 502的幅度。在示例曲线图600中，电流模式偏置子电路500b在I模式期间连接反射器区段二极管D1的阳极以递送可调节偏置电流IDAC 554以对线性区域处的反射器区段二极管D1402进行偏置，从而调谐可调谐激光器400的波长。在一些示例中，可调节偏置电流IDAC 554将线性区域中的反射器区段二极管D1 402偏置到激光器阈值电压以上，以使波长漂移最小化。此外，可调节偏置电压VDAC 552保持与反射器区段二极管D1 402的阳极隔离，以当电流模式偏置子电路500b对线性区域中的反射器区段二极管D1 402的阳极进行偏置时，防止来自V模式(例如，电压模式偏置子电路500c)的干扰。
参考图5C和6，电压模式偏置子电路500c通过将反射器区段二极管D1 402的偏置区域扩展到亚阈值区域(图6)或者反向偏置区域(图6)来最大化/扩展可调谐激光器400的波长调谐范围。在示出的示例中，当模式控制信号EN_VCTRL 530指示电压模式(例如，EN_VCTRL530是逻辑高)时，电压模式偏置子电路500c将运算放大器(OP)503的输出505连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。在电压模式(V模式)期间，电压模式偏置子电路500c施加可调节偏置电压VDAC 552以对反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电压VDBR 502进行偏置。如将变得明显的，二极管电压VDBR 502的幅度可以是负的以对反向偏置区域处的D1402进行偏置，或者可以是正的以对亚阈值区域处的D1 402进行偏置。示例曲线图600示出了对反向偏置区域中的D1 402进行偏置的二极管电压VDBR 502的负值和对亚阈值区域中的D1 402进行偏置的二极管电压VDBR 502的正值。
电压模式偏置子电路500c示出了提供反馈分频器的第一和第二电阻器R1 514a、R2514b和调节器电压VREG 550以及提供分压器的第三和第四电阻器R3 514c、R4 514d。在一些实施方式中，运算放大器503、可调节偏置电压VDAC 552、反馈分频器(R1、R2)和分压器(VREG、R3、R4)共同形成负反馈环，该负反馈环被配置成在OP 503的输出505处生成二极管电压VDBR502，以用于对反射器区段二极管D1 402的阳极进行偏置。例如，由负反馈环生成的二极管电压VDBR 502可以表示如下。
Figure BDA0002295756410000181
其中，参考电压VREF 570可以表示如下。
Figure BDA0002295756410000182
因此，等式(1)和(2)示出了针对R2/R1的比率、R3/R4的比率的值，并且可调节偏置电压VDAC 552能够挑选/选择以生成正二极管电压VDBR 502以覆盖亚阈值区域(图6)或者生成负二极管电压VDBR 502以覆盖反向偏置区域(图6)。扩展的偏置允许可调谐激光器400生成用于将光学信号104发送到OLT 120和从OLT 120接收光学信号104的更多波长。
在示出的示例中，运算放大器OP 503包括全摆幅输出范围，该全摆幅输出范围从将最低电压供应到OP 503的负电压VNEG 551，到将最高电压供应到OP 503的来自调节器电压源VREG 550的正电压输出。在一些示例中，负电压生成器生成VNEG 551。在其他示例中，单个电源管理集成电路(PMIC)生成调节器电压源VREG 550的正电压和来自电压源VCC 560的负电压VNEG 551二者。此外，电压模式偏置子电路500c可以包括第一并联电容器C1 512a和/或第二并联电容器C2 512b，该第一并联电容器C1 512a用于过滤出来自反射器区段二极管D1402的阳极处的VDBR 502的AC噪声，该第二并联电容器C2 512b用于过滤出来自电压源VCC560的OP 503的正输入节点(+)处的AC噪声。
图7是用于通过对反射器区段二极管D1 402的阳极进行偏置的激光器偏置电路500来扩展波长调谐范围和对可调谐激光器400进行波长调谐的示例方法700的流程图。可以参考图4、5A-5C和6描述该流程图。可调谐激光器400可以包括分布式布拉格反射器(DBR)激光器400，其包括具有增益区段、DBR区段和相位区段的多区段结构。因此，反射器区段二极管D1 402可以对应于被设置在具有增益区段和相位区段的共享衬底上的DBR区段二极管D1。激光器偏置电路500包括电流模式偏置子电路500b(图5B)和电压模式偏置子电路500c(图5C)。
当激光器偏置电路500接收到指示电流模式(I模式)或者电压模式(V模式)的模式控制信号EN_VCTRL 530时，流程图在操作702处开始。在一些示例中，逻辑高EN_VCTRL 530指示V模式，而逻辑低EN_VCTRL 530指示I模式。例如，逻辑高EN_VCTRL 530可以包括等于电压源VCC560的幅度的电压电平，而逻辑低EN_VCTRL 530可以包括零电压或者接近零的电压电平。
在操作704处，当EN_VCTRL 530指示V模式时，激光器偏置电路500将电压模式偏置子电路500c连接到反射器区段二极管D1 402(例如，DBR区段二极管)的阳极。此处，NMOS MN1508d被连接到模式控制信号源520并且当EN_VCTRL 530指示V模式时接通(ON)以将运算放大器(OP)503的输出505电气连接到反射器区段二极管D1 402。同时，EN_VCTRL 530指示V模式使得电压偏置电路500将电流模式偏置子电路500b与反射器区段二极管D1 402的阳极断开，以防止将可调节偏置电流IDAC 554递送到反射器区段二极管D1 402。例如，当EN_VCTRL 530指示V模式时，连接到模式控制信号源520的PMOS MP3508c关断(OFF)以断开电流模式偏置子电路500b。
在操作706处，方法700包括电压模式偏置子电路500c施加可调节偏置电压VDAC552以对反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电压VDBR 502进行偏置。在一些示例中，正二极管电压VDBR 502扩展了反射器区段二极管D1 402处的偏置以覆盖亚阈值区域，而负二极管电压VDBR 502扩展了反射器区段二极管D1 402处的偏置以覆盖反向偏置区域。此处，扩展的偏置对于扩展/扩大可调谐激光器400的波长调谐范围是有效的，以允许ONU 140生成用于将光学信号发送到OLT120和从OLT 120接收光学信号的更多波长。
在一些示例中，电压模式偏置子电路500c包括提供反馈分频器的第一和第二电阻器R1 514a、R2 514b、和调节器电压VREG 550以及提供分压器的第三和第四电阻器R3 514c、R4 514d。因此，运算放大器503、可调节偏置电压VDAC 552、反馈分频器(R1、R2)和分压器(VREG、R3、R4)可以共同形成负反馈环，该负反馈环被配置成在OP 503的输出505处生成二极管电压VDBR 502，以用于对反射器区段二极管D1 402的阳极进行偏置。等式(1)和(2)示出了由OP 503的输出505处的负反馈环生成的二极管电压VDBR 502的值取决于VDAC 552和VREG550的幅度，以及R2/R1和R3/R4之间的比率。
在操作708处，当EN_VCTRL 530指示I模式时，激光器偏置电路500将电流模式偏置子电路500b连接到反射器区段二极管D1 402的阳极。此处，逻辑低EN_VCTRL 530使得PMOSMP3 508c现在接通(ON)并且连接电流模式偏置子电路500b，而同时使得NMOS MN1 508c关断(OFF)并且将电压模式偏置子电路500c与反射器区段二极管D1 402断开。为了防止NMOS MN1508c在I模式期间无意地响应于运算放大器503的输出505处的负电压(例如，VDBR 502)而接通(ON)，可以提供MP2 508b以反向偏置NMOS MN1 508d，以完全关闭并且保持关断(OFF)。例如，逻辑低EN_VCTRL 530可以使得PMOS MP1 508a接通(ON)以将在OP 503的正输入节点(+)处的VREF 570拉向电压源VCC 560的电压电平并且从而将运算放大器503的输出505处的电压朝向调节器电压源VREG 550的输出电压驱动。同时，逻辑低EN_VCTRL 530可以使得PMOS MP2508b也接通(ON)以将在OP 503的输出505处的电压拉向来自VREG 550的电压电平的VCC 560的正电压电平以有效地将NMOS MN1 508d反向偏置到关断(OFF)状态。
在操作710处，方法700包括电流模式偏置子电路500b，该电流模式偏置子电路500b将可调节偏置电流IDAC 554递送到反射器区段二极管D1 402的阳极。此处，反射器区段二极管D1 402接收等于可调节偏置电流IDAC 554的幅度的二极管电流IDBR 504。当接通(ON)时，PMOS MP1 508c串联连接VREG 550和电感器(L)510以提供电流路径，该电流路径用于递送可调节偏置电流IDAC 554以对线性区域中的反射器区段二极管D1 402的阳极处的二极管电流IDBR进行偏置。可调节偏置电流IDAC可以对线性区域中的可调谐激光器400进行偏置以便调谐可调谐激光器400以生成期望发送波长λTx。
图8是可以被用于实施和控制本文档中所描述的系统和方法的示例计算设备800的示意图，例如，用来编程IDAC、VDAC的幅度以控制模式控制信号EN_VCTRL 530的电压电平。计算设备800旨在表示各种形式的数字计算机，诸如膝上型电脑、台式电脑、工作站、个人数字助理、服务器、刀片服务器、大型机和其它适当的计算机。此处示出的部件、其连接和关系以及其功能旨在仅是示例性的，并且不旨在限制本文档中描述和/或要求保护的本发明的实施方式。
这计算设备800包括处理器810、存储器820、存储设备830和连接到存储器820和高速扩展端口880的高速接口/控制器840以及连接到低速总线870和存储设备830的低速接口/控制器860。部件810、820、830、840、850和860中的每一个部件使用各种总线互连，并且可以被安装在共同主板上或视情况以其它方式。处理器810能够处理用于在计算设备800内执行的指令，包括被存储在存储器820中或在存储设备830上的用来显示用于在外部输入/输出设备(诸如耦合到高速接口840的显示器880)上的图形用户接口(GUI)的图形信息的指令。在其它实施方式中，可以视情况连同多个存储器和存储器的类型使用多个处理器和/或多个总线。而且，多个计算设备800可以与提供必要操作的部分的每个设备连接(例如，作为服务器组、刀片服务器组或多处理器系统)。
存储器820非暂时地将信息存储在计算设备800内。存储器820可以是计算机可读介质、(一个或多个)易失性存储器单元或者(一个或多个)非易失性存储器单元。非暂时性存储器820可以是以下物理设备，其用来在暂时或者永久基础上存储程序(例如，指令序列)或者数据(例如，程序状态信息)以用于由计算设备800使用。非易失性存储器的示例包括但不限于闪速存储器和只读存储器(ROM)/可编程只读存储器(PROM)/可擦可编程只读存储器(EPROM)/电可擦可编程只读存储器(EEPROM)(例如，通常被用于固件(诸如启动程序))。易失性存储器的示例包括但不限于随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、相变存储器(PCM)以及磁盘或者磁带。
存储设备830能够为计算设备800提供海量存储。在一些实施方式中，存储设备830是计算机可读介质。在各种不同的实施方式中，存储设备830可以是诸如软盘设备、硬盘设备、光盘设备或磁带设备、闪速存储器或其它类似固态存储设备或设备阵列，包括存储区域网络或其它配置中的设备。在附加的实施方式中，计算机程序产品有形地被实现在信息载体中。计算机程序产品包含当被执行时执行一个或多个方法(诸如上文所描述的那些方法)的指令。信息载体是计算机或机器可读介质(诸如存储器820、存储设备830或处理器810上的处理器)。
高速控制器840管理用于计算设备800的带宽密集型操作，而低速控制器860管理较低带宽密集型操作。这种责任的分配仅是示例性的。在一些实施方式中，高速控制器840被耦合到存储器820、显示器880(例如，通过图形处理器或加速器)和高速扩展端口850，其可以接受各种扩展卡(未示出)。在一些实施方式中，低速控制器860被耦合到存储设备830和低速扩展端口870。可以包括各种通信端口(例如，USB、蓝牙、以太网、无线以太网)的低速扩展端口870可以被耦合到一个或多个输入/输出设备，诸如键盘、指点设备、扫描仪或网络设备(诸如交换机或路由器，例如，通过网络适配器)。
可以以许多不同的形式实施计算设备800，如在附图中所示。例如，其可以被实施为标准服务器800a或者在这样的服务器800a的组中被实施多次、膝上型计算机800b或者机架服务器系统800c的一部分。
能够以数字电子和/或光学电路、集成电路、特殊设计的ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件和/或其组合实现本文所描述的系统和技术的各种实施方式。这些各种实施方式能够包括在一个或多个计算机程序中的实施方式，所述一个或多个计算机程序能够在可编程系统上执行和解释，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器，所述处理器(其可以是专用的或者通用的)被耦合以从存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备接收数据和指令，并且将数据和指令发送给存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备。
这些计算机程序(还被称为程序、软件、软件应用或者代码)包括用于可编程处理器的机器指令，并且能够以高级程序和/或面向对象的编程语言和/或汇编/机器语言实施。如本文所使用的，术语“机器可读介质”、“计算机可读介质”指代被用于将机器指令和/或数据提供到可编程处理器的任何计算机程序产品、非暂时性计算机可读介质、装置和/或设备(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑设备(PLD))，包括接收机器指令作为机器可读信号的机器可读介质。术语“机器可读信号”指代被用于将机器指令和/或数据提供到可编程处理器的任何信号。
本说明书中所描述的过程和逻辑流能够通过一个或多个可编程处理器执行，所述一个或多个可编程处理器通过对输入数据进行操作并且生成输出来执行一个或多个计算机程序从而执行功能。过程和逻辑流还能够通过专用逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))执行。通过示例，适合于计算机程序的执行的处理器包括通用微处理器和专用微处理器，以及任何种类的数字计算机中的任何一个或多个处理器。一般地，处理器将从只读存储器或者随机存取存储器或者二者接收指令和数据。计算机的基本元件是用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。一般地，计算机将还包括或操作地耦合以从用于存储数据的一个或多个海量存储设备(例如，磁性、磁光盘或者光盘)接收数据、传送数据到其或者两者。然而，计算机不需要具有这样的设备。适于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、介质和存储器设备，包括通过示例半导体存储器设备(例如，EPROM、EEPROM和闪速存储器设备)；磁盘(例如，内部硬盘或者可移除磁盘)；磁光盘；以及CD ROM和DVD-ROM光盘。处理器和存储器能够由专用逻辑电路补充或者并入专用逻辑电路中。
为了提供与用户的交互，本公开的一个或多个方面能够被实施在计算机上，所述计算机具有用于将信息显示给用户的显示设备(例如，CRT(阴极射线管)、LCD(液晶显示器)监视器或者触摸屏)以及可选地通过其用户能够向计算机提供输入的键盘和指点设备(例如，鼠标或轨迹球)。其它种类的设备也能够被用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈能够是任何形式的感觉反馈，例如视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈；并且来自用户的输入能够以任何形式接收，包括声音、语音或者触觉输入。另外，计算机能够通过将文档发到由用户所使用的设备并且从其接收文档而与用户交互；例如，通过响应于从网络浏览器所接收到的请求，将网页发到用户的客户端设备上的网络浏览器。
已经描述许多实施方式。然而，将理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改型。因此，其它实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (26)

1.一种用于扩展可调谐激光器的波长调谐范围的方法(700)，所述方法包括：
在激光器偏置电路(500)处接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号(530)，所述激光器偏置电路(500)包括：
运算放大器；
电子切换设备，所述电子切换设备包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或双极结型晶体管BJT中的一个，所述电子切换设备连接到所述运算放大器的输出和反射器区段二极管的阳极，所述反射器区段二极管被设置在可调谐激光器的共享衬底上；
电流模式偏置子电路(500b)；和
电压模式偏置子电路(500c)；
当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时：
由所述激光器偏置电路(500)通过经由所述电子切换设备将所述运算放大器的输出电连接到所述反射器区段二极管的阳极来将所述电压模式偏置子电路(500c)连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；以及
由所述电压模式偏置子电路(500c)施加可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)进行偏置；以及
当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时：
由所述激光器偏置电路(500)将所述电流模式偏置子电路(500b)连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；以及
由所述电流模式偏置子电路(500b)将可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
2.根据权利要求1所述的方法(700)，还包括：当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，将所述电压模式偏置子电路(500c)与所述反射器区段二极管(402)的阳极断开以将所述可调节偏置电压(552)与使所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)偏置隔离。
3.根据权利要求1所述的方法(700)，还包括：当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，将所述电流模式偏置子电路(500b)与所述反射器区段二极管(402)的阳极断开以防止将所述可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
4.根据权利要求1所述的方法(700)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述反射器区段二极管(402)接收等于所述可调节偏置电流(554)的幅度的二极管电流(504)。
5.根据权利要求1所述的方法(700)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，基于由所述电压模式偏置子电路(500c)施加的所述可调节偏置电压(552)的幅度，所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)是负的或正的。
6.根据权利要求1所述的方法(700)，其中，由所述反射器区段二极管(402)接收到的二极管电流(504)的幅度在所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时比在所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时小。
7.一种用于扩展可调谐激光器的波长调谐范围的方法，所述方法包括：
在激光器偏置电路处接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号，所述激光器偏置电路包括电流模式偏置子电路、电压模式偏置子电路以及第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(508)和第二金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(508)，每个MOSFET(508)被连接到模式控制信号(530)源，所述第一MOSFET(508)被连接到反射器区段二极管(402)的阳极和运算放大器(503)的输出，所述运算放大器(503)具有连接到第一电阻器(514)的负输入节点，所述第一电阻器(514)被连接到可调节电压偏置源，所述第二MOSFET(508)被连接到调节器电压源(550)和电感器(510)，所述电感器(510)被连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；
当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时：
由所述激光器偏置电路(500)将所述电压模式偏置子电路(500c)连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极，所述反射器区段二极管被设置在可调谐激光器的共享衬底上；以及
由所述电压模式偏置子电路(500c)施加可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)进行偏置；以及
当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时：
由所述激光器偏置电路(500)将所述电流模式偏置子电路(500b)连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；以及
由所述电流模式偏置子电路(500b)将可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
8.根据权利要求7所述的方法(700)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，所述第一MOSFET(508)被配置成接通以施加所述可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的所述二极管电压(502)进行偏置。
9.根据权利要求7所述的方法(700)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述第二MOSFET(508)被配置成接通以将来自所述调节器电压源(550)的所述可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
10.根据权利要求7所述的方法(700)，其中，所述第一MOSFET(508)包括n沟道MOSFET(508)，以及所述第二MOSFET(508)包括p沟道MOSFET(508)。
11.一种用于扩展可调谐激光器的波长调谐范围的方法，所述方法包括：
在激光器偏置电路处接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号，所述激光器偏置电路包括电流模式偏置子电路、电压模式偏置子电路以及第一金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(508)和第二金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(508)，所述MOSFET(508)各自被连接到模式控制信号(530)源和电压源(560)，所述第一MOSFET(508)被连接到运算放大器(503)的正输入节点，所述第二MOSFET(508)被连接到所述运算放大器(503)的输出；
当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时：
由所述激光器偏置电路(500)将所述电压模式偏置子电路(500c)连接到反射器区段二极管(402)的阳极，所述反射器区段二极管被设置在可调谐激光器的共享衬底上；以及
由所述电压模式偏置子电路(500c)施加可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)进行偏置；以及
当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时：
由所述激光器偏置电路(500)将所述电流模式偏置子电路(500b)连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；以及
由所述电流模式偏置子电路(500b)将可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
12.根据权利要求11所述的方法(700)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述第一MOSFET(508)和所述第二MOSFET(508)被配置成接通。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法(700)，其中，所述可调谐激光器(400)包括多区段可调谐激光器(400)。
14.一种激光器偏置电路(500)，包括：
电压模式偏置子电路(500c)；
电流模式偏置子电路(500b)；以及
第一MOSFET(508)和第二MOSFET(508)，所述第一MOSFET(508)和所述第二MOSFET(508)被配置成接收指示电流模式或者电压模式的模式控制信号(530)，
其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，所述电压模式偏置子电路(500c)被配置成：
连接到反射器区段二极管(402)的阳极，所述反射器区段二极管(402)被设置在可调谐激光器(400)的共享衬底上；以及
施加可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)进行偏置，以及
其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述电流模式偏置子电路(500b)被配置成：
连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极；以及
将可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
15.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述电压模式偏置子电路(500c)被配置成与所述反射器区段二极管(402)的阳极断开以将所述可调节偏置电压(552)与使所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)偏置隔离。
16.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，所述电流模式偏置子电路(500b)被配置成与所述反射器区段二极管(402)的阳极断开以防止将所述可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
17.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述反射器区段二极管(402)接收等于所述可调节偏置电流(554)的幅度的二极管电流(504)。
18.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，基于由所述电压模式偏置子电路(500c)施加的所述可调节偏置电压(552)的幅度，所述反射器区段二极管(402)的阳极处的二极管电压(502)是负的或正的。
19.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，由所述反射器区段二极管(402)接收到的二极管电流(504)的幅度在所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时比在所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时小。
20.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中：
所述第一MOSFET(508)进一步被连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极和运算放大器(503)的输出，所述运算放大器(503)具有连接到第一电阻器(514)的负输入节点，所述第一电阻器(514)被连接到可调节电压偏置源；以及
所述第二MOSFET(508)进一步被连接到调节器电压源(550)和电感器(510)，所述电感器(510)被连接到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
21.根据权利要求20所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电压模式时，所述第一MOSFET(508)被配置成接通以施加所述可调节偏置电压(552)以对所述反射器区段二极管(402)的阳极处的所述二极管电压(502)进行偏置。
22.根据权利要求20所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述第二MOSFET(508)被配置成接通以将来自所述调节器电压源(550)的所述可调节偏置电流(554)递送到所述反射器区段二极管(402)的阳极。
23.根据权利要求20所述的激光器偏置电路(500)，其中，所述第一MOSFET(508)包括n沟道MOSFET(508)，以及所述第二MOSFET(508)包括p沟道MOSFET(508)。
24.根据权利要求14至23中的任一项所述的激光器偏置电路(500)，还包括：
第三MOSFET(508)，所述第三MOSFET被连接到电压源(560)和运算放大器(503)的正输入节点，所述第三MOSFET(508)被配置成接收指示所述电流模式或者所述电压模式的模式控制信号(530)；以及
第四MOSFET(508)，所述第四MOSFET被连接到所述电压源(560)和所述运算放大器(503)的输出。
25.根据权利要求24所述的激光器偏置电路(500)，其中，当所述模式控制信号(530)指示所述电流模式时，所述第三MOSFET(508)和所述第四MOSFET(508)被配置成接通。
26.根据权利要求14所述的激光器偏置电路(500)，其中，所述可调谐激光器(400)包括多区段可调谐激光器(400)。
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