CN112600623A - 一种差分驱动调制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种差分驱动调制器及其控制方法，所述差分驱动调制器包括：差分驱动芯片，所述差分驱动芯片包括第一信号管脚和第二信号管脚；与所述第一信号管脚连接的第一偏置电压路径和与所述第二信号管脚连接的第二偏置电压路径；其中，所述第一偏置电压路径包括依次连接的第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器；所述第二偏置电压路径包括依次连接的第二行波电极、第二负载电阻和第二驱动器；所述第一驱动器和所述第二驱动器用于给所述差分驱动芯片提供偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

Description

一种差分驱动调制器及其控制方法

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种差分驱动调制器及其控制方法。

背景技术

随着社会的不断进步和发展，人类对信息的需求量越来越大，从而使得现代社会信息数据量呈现指数式的爆发增长。光通信网络技术的迅猛发展为这一难题的解决提供了有效可靠的方案。

随着光通讯技术的不断发展，传输容量已经达到100T比特量级，网络建设中100G的传输容量已经逐渐成为主流，甚至400G的传输容量也有部分使用。在如此高速的光网络中，除了各种算法以外，差分驱动调制器也是一个至关重要的影响因素。

差分驱动调制器是构建高速光网络的器件基石，它负责整个光通信网络的电信号到光信号的转换。因此差分驱动调制器的性能直接决定了整个光通信网络中传输的光信号质量。

然而，差分驱动调制器受其负载电阻、驱动电极和有源区的影响，容易造成差分驱动芯片上的两个信号管脚上的电压不均衡，导致其调整性能不佳。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种差分驱动调制器及其控制方法。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种差分驱动调制器，包括：

差分驱动芯片，所述差分驱动芯片包括第一信号管脚和第二信号管脚；

与所述第一信号管脚连接的第一偏置电压路径和与所述第二信号管脚连接的第二偏置电压路径；其中，

所述第一偏置电压路径包括依次连接的第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器；

所述第二偏置电压路径包括依次连接的第二行波电极、第二负载电阻和第二驱动器；

所述第一驱动器和所述第二驱动器用于给所述差分驱动芯片提供偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

在一种可选的实施方式中，还包括：

位于所述第一行波电极和所述第二行波电极之间的有源区；

所述有源区包括两个与所述第一行波电极和所述第二行波电极电耦合的PN结二极管。

在一种可选的实施方式中，所述第一负载电阻和所述第二负载电阻的阻值相等。

在一种可选的实施方式中，所述第一行波电极和所述第二行波电极构成所述差分驱动调制器的差分驱动电极。

在一种可选的实施方式中，所述差分驱动电极为金属微波信号波导或非金属导体波导。

在一种可选的实施方式中，所述第一行波电极与所述第一信号管脚通过金线连接；

所述第二行波电极与所述第二信号管脚通过金线连接。

在一种可选的实施方式中，所述第一负载电阻和所述第二负载电阻呈对称设置。

在一种可选的实施方式中，所述第一行波电极和所述第二行波电极呈平行设置。

第二方面，本申请实施例提供一种差分驱动调制器的控制方法，应用于第一方面所述的差分驱动调制器，所述方法包括：

对所述差分驱动调制器施加电压，并测量所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压，确定所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压差值；

根据所述电压差值，调整所述第一驱动器和所述第二驱动器输出的偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

本申请实施例提供的差分驱动调制器中将负载电阻分为第一负载电阻和第二负载电阻，并基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第一偏置电压路径，基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第二偏置电压路径。该第一偏置电压路径和第二偏置电压路径为两条对称的偏置电压路径，如此，通过调整第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压，可以分别对第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上的偏置电压及电流进行调整，从而使得差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等，进而保证了差分驱动调制器的性能。

附图说明

图1为一种差分驱动调制器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种差分驱动调制器的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种差分驱动调制器的控制方法的实现流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

图1为一种差分驱动调制器的结构示意图，在该差分驱动调制器中，通常需要通过驱动器来给差分驱动芯片提供偏置电压。该偏置电压从所述差分驱动调制器的负载电阻的阻值等分位处输入，从而该偏置电压产生的电流分别从差分驱动电极输入到差分驱动芯片的两个信号管脚上。如此，在负载电阻的阻值等分位不准确、差分驱动调制器有源区和差分驱动电极不对称以及差分驱动调制器的差分驱动芯片两个信号管脚的不对称的情况下，会使得差分驱动芯片两个信号管脚上的电压不同，进而影响差分驱动调制器的性能。

为此，提出了本申请实施例的以下技术方案。

图2为本申请实施例提供的一种差分驱动调制器的结构示意图，如图2所示，所述差分驱动调制器包括：差分驱动芯片110，所述差分驱动芯片110包括第一信号管脚111和第二信号管脚112；

与所述第一信号管脚111连接的第一偏置电压路径120和与所述第二信号管脚112连接的第二偏置电压路径130；其中，

所述第一偏置电压路径120包括依次连接的第一行波电极121、第一负载电阻122和第一驱动器123；

所述第二偏置电压路径130包括依次连接的第二行波电极131、第二负载电阻132和第二驱动器133；

所述第一驱动器123和所述第二驱动器133用于给所述差分驱动芯片110提供偏置电压，以使所述第一信号管脚111和所述第二信号管脚112上的电压相等。

本申请实施例提供的差分驱动调制器中将负载电阻分为第一负载电阻和第二负载电阻，并基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第一偏置电压路径，基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第二偏置电压路径。该第一偏置电压路径和第二偏置电压路径为两条对称的偏置电压路径，如此，通过调整第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压，可以分别对第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上的偏置电压(或电流)进行调整，从而使得差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等。

在本申请实施例中，所述第一行波电极121和所述第二行波电极131构成所述差分驱动调制器的差分驱动电极。

在本申请实施例中，所述差分驱动电极为金属微波信号波导或非金属导体波导。这里，所述差分驱动电极可以由金属微波信号波导构成，也可以由非金属导体材料构成。在实际应用时，金属微波信号波导可以为GSGSG(地-信号-地-信号-地)结构，也可以为SS(信号-信号)或GSSG(地-信号-信号-地)等差分电极结构。在一些实施例中，所述差分驱动电极的结构也可以是一些变种电极结构，如在SS差分电极结构上添加轨道部分形成带轨道的差分电极结构，同样也可以添加各种派生结构。

这里，所述第一行波电极和所述第二行波电极各对应所述差分驱动调制器的一个差分调制臂。

在本申请实施例中，所述差分驱动调制器还包括：位于所述第一行波电极121和所述第二行波电极131之间的有源区140；所述有源区140包括两个与所述第一行波电极121和所述第二行波电极131电耦合的PN结二极管。两个PN结二极管的负极彼此电连接，两个PN结二极管的正极分别与所述第一行波电极121和所述第二行波电极131电连接。如图2所示，两个PN结二极管分别为第一PN结二极管141和第二PN结二极管142，所述第一PN结二极管141的正极与所述第一行波电极121电连接，所述第二PN结二极管142的正极与所述第二行波电极131电连接，所述第一PN结二极管141的负极与所述第二PN结二极管142的负极电连接。所述有源区140外接PN结偏压，以对所述有源区140进行控制。

在本申请实施例中，所述有源区和所述差分驱动电极(所述第一行波电极和所述第二行波电极)共同用于进行差分调制。

在本申请实施例中，所述第一负载电阻122和所述第二负载电阻132的阻值相等。这里，在差分驱动调制器的负载电阻的阻值等分位引出驱动器的偏置电压路径，用来给所述差分驱动芯片提供偏置电压。这个引出的负载电阻的阻值等分位将负载电阻分为第一负载电阻122和第二负载电阻132，因此所述第一负载电阻122和所述第二负载电阻132的阻值相等。负载电阻的阻值等分位即负载电阻的二分之一阻值平分点。

然而，在实际的使用过程中，由于工艺问题或者是外围电气特性无法完全保证负载电阻的阻值等分位的准确性或者第一负载电阻和第二负载电阻的对称性。这样会导致差分驱动调制器的两个差分调制臂不均衡或者不对称等。若此时如图1所示仅通过一个驱动器提供的偏置电压至差分驱动芯片，会导致驱动器提供的偏置电流信号流过负载电阻、行波电极后到达差分驱动芯片两个信号管脚上的电压大小不同。而两个信号管脚上的电压差异会导致差分驱动芯片的性能发挥受到限制，进而影响差分驱动调制器的性能。

基于此，本申请实施例提供的差分驱动调制器基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第一偏置电压路径，基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第二偏置电压路径。如此，即使在第一负载电阻和第二负载电阻不相等的情况下，也可以通过调整第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压，可以分别对第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上的偏置电压及电流进行调整，使得差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等。从而提升了差分驱动调制器的性能。

在本申请实施例中，如图2所示，所述第一负载电阻122和所述第二负载电阻132呈对称设置。所述第一行波电极121和所述第二行波电极131呈平行设置。从而所述第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器构成的第一偏置电压路径和所述第二行波电极、第二负载电阻和第二驱动器构成的第二偏置电压路径为两条对称的偏置电压路径。

在实际应用时，所述第一行波电极121和所述第二行波电极131呈对称设置，且所述第一行波电极121和所述第二行波电极131之间的有源区140也呈对称设置。但是由于工艺问题或者是外围电气特性无法完全保证第一行波电极和第二行波电极的对称性和有源区的对称性，即使在第一行波电极和第二行波电极不对称和有源区不对称的情况下，也可以通过调整第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压，可以分别对第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上的偏置电压及电流进行调整，使得差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等。从而提升了差分驱动调制器的性能。且本申请实施例提供的差分驱动调制器结构简单、易于实现、成本低，可以在负载电阻的阻值等分位不准确、差分驱动调制器有源区和差分驱动电极不对称以及差分驱动调制器的差分驱动芯片两个信号管脚的不对称的情况下，有效的进行补偿，以保证差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等。相比于传统差分调制器结构具有适用范围大，结构简单的优点。

在本申请实施例中，如图2所示，所述第一行波电极121与所述第一信号管脚111通过金线连接；所述第二行波电极131与所述第二信号管脚112通过金线连接。在实际应用时，可以根据实际需求而对行波电极和信号管脚之间的连接结构进行调整，例如使用铜线进行连接。

在本申请实施例中，可以通过本申请实施例提供的差分驱动调制器形成发射机(Transmitter Circuit)，该发射机可以利用低频信号对高频载波进行调制。

需要说明的是，本申请实施例提供的差分驱动调制器，可以抑制差分驱动调制器信号管脚的电压不均衡，并对该信号管脚上的电压进行补偿以到达信号管脚上的电压相同的效果。该差分驱动调制器为使用差分驱动电极的调制器。在实际应用时，所述差分驱动调制器可以为硅光调制器。

本申请实施例公开了一种差分驱动调制器及其控制方法，所述差分驱动调制器包括：差分驱动芯片，所述差分驱动芯片包括第一信号管脚和第二信号管脚；与所述第一信号管脚连接的第一偏置电压路径和与所述第二信号管脚连接的第二偏置电压路径；其中，所述第一偏置电压路径包括依次连接的第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器；所述第二偏置电压路径包括依次连接的第二行波电极、第二负载电阻和第二驱动器；所述第一驱动器和所述第二驱动器用于给所述差分驱动芯片提供偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。本申请实施例提供的差分驱动调制器中将负载电阻分为第一负载电阻和第二负载电阻，并基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第一偏置电压路径，基于第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器形成第二偏置电压路径。该第一偏置电压路径和第二偏置电压路径为两条对称的偏置电压路径，如此，通过调整第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压，可以分别对第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上的偏置电压及电流进行调整，从而使得差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等，进而保证了差分驱动调制器的性能。

本申请实施例提供一种差分驱动调制器的控制方法，图3为本申请实施例提供的一种差分驱动调制器的控制方法的实现流程示意图，该方法应用于前述差分驱动调制器，所述差分驱动调制器的控制方法主要包括以下步骤：

步骤201：对所述差分驱动调制器施加电压，并测量所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压，确定所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压差值。

步骤202：根据所述电压差值，调整所述第一驱动器和所述第二驱动器输出的偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

在本申请实施例中，对所述差分驱动调制器施加电压，并测量所述差分驱动芯片的第一信号管脚和第二信号管脚上电压大小，从而确定所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压差值，然后根据所述电压差值，调整所述第一驱动器和所述第二驱动器输出的偏置电压，以将所述电压差值补偿在第一偏置电压路径和第二偏置电压路径上。例如，测量得到的第一信号管脚上的电压为5伏，测量得到的第二信号管脚上电压为4伏，确定的电压差值为1伏，如此，可以通过第二驱动器将1伏的电压差值补偿到第二偏置电压路径上，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等；或者，可以通过第一驱动器将-1伏的电压差值补偿到第一偏置电压路径上，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

通过上述方法可以对精确的对第一驱动器和第二驱动器输出的偏置电压进行调整，从而保证差分驱动芯片上第一信号管脚和第二信号管脚上的电压相等，以保证所述差分驱动调制器的性能。

应理解，说明书通篇中提到的“本实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“本实施例”或“一些实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本申请所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。

本申请所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。

本申请所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种差分驱动调制器，其特征在于，包括：

差分驱动芯片，所述差分驱动芯片包括第一信号管脚和第二信号管脚；

与所述第一信号管脚连接的第一偏置电压路径和与所述第二信号管脚连接的第二偏置电压路径；其中，

所述第一偏置电压路径包括依次连接的第一行波电极、第一负载电阻和第一驱动器；

所述第二偏置电压路径包括依次连接的第二行波电极、第二负载电阻和第二驱动器；

所述第一驱动器和所述第二驱动器用于给所述差分驱动芯片提供偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

2.根据权利要求1所述的差分驱动调制器，其特征在于，还包括：

位于所述第一行波电极和所述第二行波电极之间的有源区；

所述有源区包括两个与所述第一行波电极和所述第二行波电极电耦合的PN结二极管。

3.根据权利要求1所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述第一负载电阻和所述第二负载电阻的阻值相等。

4.根据权利要求1所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述第一行波电极和所述第二行波电极构成所述差分驱动调制器的差分驱动电极。

5.根据权利要求4所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述差分驱动电极为金属微波信号波导或非金属导体波导。

6.根据权利要求1所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述第一行波电极与所述第一信号管脚通过金线连接；

所述第二行波电极与所述第二信号管脚通过金线连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述第一负载电阻和所述第二负载电阻呈对称设置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的差分驱动调制器，其特征在于，

所述第一行波电极和所述第二行波电极呈平行设置。

9.一种差分驱动调制器的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至8中任一项所述的差分驱动调制器，所述方法包括：

对所述差分驱动调制器施加电压，并测量所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压，确定所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压差值；

根据所述电压差值，调整所述第一驱动器和所述第二驱动器输出的偏置电压，以使所述第一信号管脚和所述第二信号管脚上的电压相等。

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