DE10218939A1

DE10218939A1 - Driver stage for a semiconductor laser diode has automatic adjustment of laser diode using a monitoring diode coupled to a processor

Info

Publication number: DE10218939A1
Application number: DE2002118939
Authority: DE
Inventors: Clara Martin
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Finisar Corp
Priority date: 2002-04-19
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: DE10218939B4

Abstract

The laser drive stage (D) is coupled to a solid state laser diode (LD) and to a processor (P) via an interface (IF). Data is also transmitted to the driver (Mod). In order to automatically adjust the transmission setting of the laser diode a monitoring diode (MD) is used that connects with the processor. This has an optical coupling (OC) to the laser diode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lasertreiber zur Steuerung eines Arbeitspunktes eines Lasers und zur Modulation von Übertragungssignalen sowie ein Verfahren zur Steuerung der Modulation des Lasers. The invention relates to a laser driver for controlling a Working point of a laser and for the modulation of Transmission signals and a method for controlling the Modulation of the laser.

Für eine Übertragung von Signalen über eine optische Verbindung wird die Qualität der übertragenden Daten und die Datenübertragungsrate durch die Übertragungscharakteristik des Gesamtsystems beeinflusst. Die drei wichtigsten Bestandteile dieser Charakteristik sind die Beschaltung des Lasertreibers, die elektrische Charakteristik der Laserdiode und die Schnittstelle zwischen der Laserdiode und dem Lasertreiber. Diese Schnittstelle wird beispielsweise auf einer Platine oder innerhalb eines Halbleiterchips implementiert. For the transmission of signals via an optical The quality of the transmitted data and the connection will Data transfer rate through the transfer characteristics of the overall system. The three most important Components of this characteristic are the wiring of the Laser driver, the electrical characteristic of the laser diode and the interface between the laser diode and the Laser driver. This interface is based on, for example a circuit board or within a semiconductor chip implemented.

Ein derartiger Aufbau des Standes der Technik ist in der Fig. 3 beispielhaft dargestellt. Ein Laser LD ist vorzugsweise als Halbleiterlaser in Form einer Laserdiode LD ausgebildet. Diese Laserdiode LD wird in einem Arbeitspunkt betrieben, der in Abhängigkeit von der gewünschten Ausgangsleistung, dem maximalen Hub und weiteren konfigurierbaren Größen einstellbar ist. Zur Einstellung dieses Arbeitspunktes wird ein Biasstrom I_BIAS des Lasertreibers (Driver) auf einen Sollwert geregelt. Such a structure of the prior art is shown by way of example in FIG. 3. A laser LD is preferably designed as a semiconductor laser in the form of a laser diode LD. This laser diode LD is operated at an operating point which can be set as a function of the desired output power, the maximum stroke and other configurable variables. To set this operating point, a bias current I _{BIAS of} the laser driver is regulated to a setpoint.

Der Modulationshub der Laserdiode ist über einen Modulationsstrom I_MOD einstellbar. Zur Einstellung des Modulationsstroms weist der Lasertreiber eine Stromquelle I_MOD auf. Mittels zweier Transistoren T+ und T- wird der Modulationsstrom I_MOD in Abhängigkeit von Eingangsdaten Din und Din_invertiert geschaltet. Während des Betriebes, also während einer Datenübertragung mittels der Laserdiode LD wird der Modulationsstrom I_MOD in Abhängigkeit von den Eingangsdaten Din und Din_invertiert zum Biasstrom I_BIAS addiert. The modulation stroke of the laser diode can be set via a modulation current I _MOD . The laser driver has a current source I _MOD for setting the modulation current. The modulation current I _{MOD is} switched by means of two transistors T + and T- depending on input data Din and Din_inverted. During operation, that is to say during data transmission by means of the laser diode LD, the modulation current I _{MOD is} added to the bias current I _{BIAS as a} function of the input data Din and Din_inverted.

Parasitäre, in Fig. 3 nicht dargestellte Impedanzen, die etwa durch Bonddrähte gebildet werden, führen für eine Übertragungsfrequenz in der Frequenznähe von Resonanzen dieser Impedanzen zu einem Überschwingungsverhalten der mittels des Laserübertragungssystems gesendeten Datensignale. Um diese das Übertragungsverhalten des Sendesystems beeinträchtigenden Resonanzen entsprechend zu dämpfen, ist in der bekannten Ausführung der Fig. 3 ein Kompensationsnetzwerk bestehend aus den Widerständen R_D und R_F sowie der Kapazität C_F vorgesehen. Parasitic impedances, not shown in FIG. 3, which are formed, for example, by bond wires, lead to an overshoot behavior of the data signals transmitted by means of the laser transmission system for a transmission frequency close to the frequency of resonances of these impedances. In order to dampen these resonances impairing the transmission behavior of the transmission system accordingly, a compensation network consisting of the resistors R _D and R _F and the capacitance C _{F is} provided in the known embodiment of FIG. 3.

Dabei ist der Widerstand R_D in Reihenschaltung zu parasitären Induktivitäten der Anschlußleitungen zur Laserdiode LD abgeordnet, um die Schwingungsneigung des Systems entsprechend zu dämpfen. Je höher der Wert des Widerstands R_D eingestellt wird, desto größer ist die Dämpfung des Systems. Um alle Resonanzen des Systems durch den Widerstand R_D zu dämpfen, wird für diesen Widerstand R_D ein entsprechend hoher Widerstandswert gewählt. Ein hoher Widerstandswert des Widerstandes R_D führt jedoch zu einem hohen Spannungsabfall über den Widerstand R_D, der die maximale Ausgangsamplitude bei kleinen Versorgungsspannungen, insbesondere bei 3,3 Volt wesentlich einschränkt. In Niedrigspannungssystemen kann der Widerstand R_D daher nicht so gross gewählt werden, wie es notwendig wäre, um unerwünschte Resonanzen ausreichend zu verhindern. The resistor R _{D is connected} in series to parasitic inductances of the connecting lines to the laser diode LD in order to dampen the tendency to oscillate accordingly. The higher the value of the resistor R _{D is} set, the greater the damping of the system. In order to dampen all resonances of the system by the resistor R _D , a correspondingly high resistance value is chosen for this resistor R _D. However, a high resistance value of the resistor R _D leads to a high voltage drop across the resistor R _D , which significantly limits the maximum output amplitude at low supply voltages, in particular at 3.3 volts. In low-voltage systems, the resistance R _D can therefore not be chosen to be as large as would be necessary to sufficiently prevent undesired resonances.

Zur Vermeidung eines Überschwingungsverhaltens ist des weiteren der Einsatz komplexerer externer Kompensationsnetzwerke bekannt, die nachteilig jedoch mit hohen Hardwarekosten verbunden sind. To avoid overshoot behavior, the further the use of more complex external Compensation networks known, but the disadvantage with high hardware costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Lasertreiber anzugeben, der die Neigung eines Lasersystems zum Überschwingen und damit Verzerrungen der zu übertragenden Daten reduziert und der folglich die Übertragungsqualität und Zuverlässigkeit des Lasersystems deutlich erhöht. Des weiteren soll ein entsprechendes Verfahren zur Steuerung der Modulation des Lasers bereitgestellt werden. The invention is based on the object of a laser driver specify the inclination of a laser system to Overshoot and thus distortion of the transmissions Data reduced and consequently the transmission quality and Reliability of the laser system significantly increased. Of a corresponding method for controlling the Modulation of the laser can be provided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Lasertreiber mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Steuerung der Modulation eines Lasers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. According to the invention, this object is achieved by a laser driver with the features of claim 1 and a method to control the modulation of a laser with the features of claim 13 solved. Advantageous further training the invention are specified in the subclaims.

Demgemäß weist ein Lasertreiber Mittel zur Steuerung des Verlaufs der Flanken des Modulationsstroms auf. Der Modulationsstrom enthält die von der Laserdiode zu übertragenden Signale. Die zu übertragenden Signale sind vorzugsweise digitale Signale, die als aufeinander folgende Bitfolgen von dem Laser optisch übertragen werden. Die Flanken dieser Übertragungssignale sind insbesondere bei hohen Frequenzen für Art und Umfang des Überschwingens ursächlich. Accordingly, a laser driver has means for controlling the Course of the edges of the modulation current. The Modulation current contains that from the laser diode too transmitting signals. The signals to be transmitted are preferably digital signals as consecutive Bit sequences are optically transmitted by the laser. The Flanks of these transmission signals are particularly at high frequencies for the type and extent of overshoot causally.

Durch die Steuerung des zeitlichen Verlaufs der Flanken dieser Signale kann auf die Überschwingungsneigung des Lasersystems Einfluss genommen werden. So wird durch einen flacheren Flankenanstieg (dI/dt ist klein) ein Überschwingen des Lasers reduziert, da mit einem langsameren Stromanstieg bzw. -abfall ein geringerer Spannungsabfall an parasitären Widerständen und Induktivitäten einhergeht, die mit der Laserdiode einen Schwingkreis bilden. By controlling the timing of the edges of these signals can indicate the tendency to overshoot Laser systems can be influenced. So through one flatter slope increase (dI / dt is small) an overshoot of the laser is reduced because of a slower current increase or drop a lower voltage drop at parasitic Resistances and inductances that go with the Laser diode form an oscillating circuit.

Zur Steuerung der Flanken sind zumindest zwei, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl von Flankenverläufen einstellbar. Hierzu werden Mittel verwendet, die geeignet sind, für hohe Übertragungsraten den zeitlichen Verlauf dieser Flanken zu beeinflussen bzw. einzustellen. To control the flanks, at least two are preferred however, a large number of flank profiles can be set. For this means are used which are suitable for high Transfer rates the time course of these edges influence or adjust.

Vorzugsweise wird als Laser eine Halbleiterlaserdiode verwendet, die für niedrige Versorgungsspannungen zur Übertragung von Hochfrequenzsignalen geeignet ist. A semiconductor laser diode is preferred as the laser used for low supply voltages Transmission of high-frequency signals is suitable.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Verlauf der Flanken des Modulationsstroms unabhängig von der Einstellung des Arbeitspunktes steuerbar. Auch die Arbeitspunkteinstellung des Lasers kann einen Einfluss auf die Übertragungseigenschaften des Systems haben. Unabhängig von diesen Einflüssen des eingestellten Arbeitspunktes soll der Verlauf der Flanken separat vom Lasertreiber gesteuert werden. Hierdurch können Einflüsse auf das Lasersystem, beispielsweise äußere Einflüsse durch Beschaltung bzw. optische Reflektion oder dergleichen und Einflüsse aufgrund der Verstellung des Arbeitspunktes des Lasers durch die Steuerung des Verlaufs der Flanken des Modulationsstroms ausgeglichen werden. Demzufolge kann aufgrund der Unabhängigkeit der Steuerung durch eine Kombination der Einstellung des Arbeitspunktes und der Steuerung des Verlaufs der Flanken das Lasersystem eine Übertragung optimiert werden. In a preferred development of the invention, the Course of the edges of the modulation current regardless of the Controllable setting of the working point. Also the Operating point setting of the laser can have an impact have the transmission properties of the system. Independently of these influences of the set working point the course of the edges is controlled separately by the laser driver become. This can influence the laser system, for example external influences through wiring or optical reflection or the like and influences due to the adjustment of the working point of the laser by the Control of the course of the edges of the modulation current be balanced. Accordingly, due to the Control independence through a combination of Setting the working point and controlling the process the edges of the laser system optimizes transmission become.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Verlauf der ansteigenden Flanken unabhängig von dem Verlauf der abfallenden Flanken steuerbar ist. Folglich können beispielsweise Nichtlinearitäten des Übertragungssystems, die sich unterschiedlich auf ansteigende und abfallende Flanken auswirken, separat ausgeglichen werden. A further advantageous development of the invention provides before that the course of the rising flanks regardless of the course of the falling edges is controllable. consequently can, for example, nonlinearities of the Transmission system, which can be different on increasing and falling edges have to be compensated separately.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Verlauf zumindest eine Anstiegszeit oder eine Abfallzeit steuerbar ist. Die Anstiegszeiten oder Abfallzeiten haben dabei einen direkten Einfluss auf das Überschwingen des Lasersystems. Zu Erzielung bestimmter Anstiegs- bzw. Abfallzeiten können unterschiedliche Funktionsverläufe genutzt werden. Einfache Funktionsverläufe sind beispielsweise lineare Funktionen oder reale oder imaginäre Exponentialfunktionen. In einer Weiterbildung dieser Ausgestaltung der Erfindung können auch zusammengesetzte Funktionen genutzt werden. In an advantageous embodiment of the invention provided that at least one rise time or a fall time is controllable. The rise times or Fall times have a direct impact on that Overshoot the laser system. To achieve certain Rise and fall times can vary Functional curves can be used. Simple course of functions are, for example, linear functions or real or imaginary exponential functions. In a training course this embodiment of the invention can also composite functions can be used.

Im Gegensatz zur Einstellung des Verlaufes mittels analoger Regelungselemente, beispielsweise Potentiometer oder Trimkapazitäten, wird in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung der Verlauf der Flanken mittels einer Prozessoreinheit programmiert. Zur Programmierung muss der Lasertreiber Mittel aufweisen, die eine Beeinflussung des Verlaufes der Flanken durch digitale Eingangssignale sicherstellen. In contrast to the setting of the course by means of analog Control elements, for example potentiometers or Trim capacities is used in a preferred embodiment Invention of the course of the flanks by means of a Processor unit programmed. For programming, the Laser drivers have means that influence the Course of the edges through digital input signals to ensure.

Vorzugsweise sind zur Programmierung des Verlaufs der Flanken Zeitglieder vorgesehen, die mittels eines Schalters für unterschiedliche Verläufe der Flanken schaltbar sind. Dabei können entweder Einzelelemente der Zeitglieder oder unterschiedliche Zeitglieder umgeschaltet werden. Die Zeitglieder können entweder aus analogen oder auch digitalen Verzögerungsgliedern oder dergleichen bestehen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß zur Programmierung des Verlaufs der Flanken Kapazitäten der Schaltglieder schaltbar sind. Derartige Kapazitäten können für hohe Frequenzen als relativ kleine Kondensatoren ausgebildet sein, die zusammen mit anderen Bauelementen in einem Treiberchip integrierbar sind. Mittels Schalttransistoren sind diese Kapazitäten in Reihen- oder Parallelschaltungen schaltbar, um die Gesamtkapazität aus mehreren Einzelkapazitäten zu variieren. Preferably for programming the course of the edges Timers provided by means of a switch for different flanks can be switched. there can either individual elements of the timers or different timers can be switched. The Timers can either be analog or digital Delay elements or the like exist. It is particularly advantageous for programming the course the flanks capacitances of the switching elements can be switched. Such capacities can be relative for high frequencies small capacitors can be formed together with other components can be integrated in a driver chip. Using switching transistors, these capacitances are or parallel connections switchable to the total capacity to vary from several individual capacities.

Zur Programmierung ist der Lasertreiber vorzugsweise derart ausgestaltet, dass er einen Speicher zur Speicherung von Steuerparametern für den Verlauf der Flanken und eine mit dem Speicherplatz verbundene Schnittstelle zum Lesen oder Schreiben des Speichers aufweist. Die Steuerparameter bewirken dabei unterschiedliche Verläufe der Flanken, indem zumindest ein Teil des zeitlichen Verlaufes von einem zugeordneten Steuerparameter abhängt. Die Steuerparameter werden beispielsweise in Form von digitalen Bitmustern im Speicher des Lasertreibers abgelegt. Ändern sich die Übertragungseigenschaften des Lasersystems, beispielsweise über die Lebensdauer des Halbleiterlasers, werden die in dem Speicher gespeicherten Steuerparameter entsprechend den Änderungen der Übertragungseigenschaften aktualisiert. Hierzu werden die Daten aus dem Speicher ausgelesen, in einem Prozessor manipuliert und nachfolgend wiederum in den Speicher eingeschrieben. The laser driver is preferably such for programming designed that it has a memory for storing Control parameters for the course of the flanks and one with the Memory connected interface for reading or Has writing the memory. The control parameters cause different courses of the flanks by at least part of the time course of one assigned control parameters. The control parameters are for example in the form of digital bit patterns in Memory of the laser driver stored. They change Transmission properties of the laser system, for example over the life of the semiconductor laser, the in the Control parameters stored according to the memory Changes in transmission properties updated. For this the data are read from the memory in one Processor manipulated and then again in the Memory registered.

Zur Beschaltung des Lasertreibers mit dem Laser ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß der mit dem Laser verbundene Ausgang des Lasertreibers eine Stromquelle oder eine Stromsenke aufweist, deren Strom zur Übertragung der Datensignale moduliert wird. Diese Stromquelle oder Stromsenke ist vorzugsweise direkt mit einer Halbleiterlaserdiode des Lasers Verbunden. Zuleitungswiderstände können entfallen, da der Verlauf der Flanken gesteuert ist, so daß die Induktivitäten der Zuleitung zum Laser keine wesentlichen Auswirkungen auf ein Überschwingen haben. To connect the laser driver with the laser is in one advantageous development of the invention provided that the output of the laser driver connected to the laser Has current source or a current sink, the current for Transmission of the data signals is modulated. This Current source or current sink is preferably directly with one Semiconductor laser diode connected to the laser. Lead resistance can be omitted because the course of the Edges is controlled so that the inductances of the Supply to the laser has no significant impact on Have overshoot.

Zudem ist es vorteilhaft, dass zur Steuerung des Verlaufs der Flanken die Stromquelle oder die Stromsenke mit einem Zeitglied wirkverbunden ist. Zur Wirkverbindung ist der Steuereingang der Stromquelle oder der Stromsenke mit dem Zeitglied elektrisch verbunden. Alternativ zu einer direkten Verbindung kann die Wirkverbindung ebenso durch die Ausnutzung eines Stromspiegels hergestellt werden. Hierzu ist die Stromquelle beispielsweise als Bipolartransistor ausgebildet, dessen Steueranschluss über das Zeitglied bestrombar ist. It is also advantageous that to control the course of the Flank the power source or sink with one Timing element is effectively connected. The active connection is Control input of the current source or current sink with the Timer electrically connected. As an alternative to a direct one Connection can also be the active connection through the Utilization of a current mirror can be produced. This is the current source, for example, as a bipolar transistor trained, the control connection via the timer can be energized.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind mit der Stromquelle zwei einen differentiellen Stromschalter bildende Transistoren verbunden, wobei der eine Transistor mit einem Widerstand und der andere Transistor mit der Laserdiode verbunden ist. Die Steueranschlüsse der Transistoren sind mit einer Steuereinheit verbunden, die mindestens zwei einstellbare Zeitglieder aufweist. Über die Zeitglieder wird der Spannungsverlauf an den Steueranschlüssen der Transistoren und dadurch der Verlauf der Umschaltflanken des Stroms durch die Transistoren (Modulationsstrom) eingestellt. In a preferred embodiment, the power source two forming a differential current switch Transistors connected, the one transistor with a Resistor and the other transistor with the laser diode connected is. The control connections of the transistors are included connected to a control unit, the at least two has adjustable timers. About the timers the voltage curve at the control connections of the Transistors and thereby the course of the switching edges of the Current set by the transistors (modulation current).

Um die Übertragungseigenschaften des Lasersystems zu optimieren, ist in einem Verfahren zur Steuerung der Modulation eines Lasers die Verwendung eines Lasertreibers vorgesehen, der die Steuerung der zeitlichen Verläufe der Übertragungssignale ermöglicht. Demnach wird zur Steuerung in einem ersten Schritt eine Kenngröße für ein Überschwingen von modulierten Signalen bestimmt. Die Kenngröße gibt dabei ein Maß für das Überschwingen an, was zur Bestimmung eines noch tolerierbaren Übertragungsverhaltens des Lasersystems ausgewertet wird. To improve the transmission properties of the laser system optimize is in a process to control the Modulation of a laser using a laser driver provided that the control of the timelines of the Allows transmission signals. Accordingly, for control in a first step a parameter for an overshoot of modulated signals determined. The parameter enters here Measure of overshoot at what is still determining tolerable transmission behavior of the laser system is evaluated.

Die Auswertung erfolgt dabei in einem Prozessor, der mit den optischen Signalen der Laserdiode, insbesondere über eine Monitordiode oder über andere Meßvorrichtung wirkverbunden ist. Unter Ausnutzung der Berechnung dieser Kenngröße durch den Prozessor wird in Abhängigkeit von der bestimmten Kenngröße der Verlauf der Flanken der Signale gesteuert, indem beispielsweise Steuerparameter in den Lasertreiber eingeschrieben werden. Als Kenngrösse für ein Überschwingen werden beispielsweise bei einem Überschwingen entstehende Hochfrequenzsignale bestimmt. The evaluation takes place in a processor that is connected to the optical signals from the laser diode, in particular via a Monitor diode or operatively connected via other measuring device is. Taking advantage of the calculation of this parameter through the processor is determined depending on the Characteristic of the course of the edges of the signals controlled, by, for example, control parameters in the laser driver be registered. As a parameter for overshoot are created, for example, in the event of an overshoot High frequency signals determined.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: In the following the invention based on Embodiments with reference to the figures of the Drawing explained in more detail. Show:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild der Schaltung eines erfindungsgemäßen Lasertreibers, Fig. 1 is a schematic block diagram of the circuitry of a laser driver according to the invention,

Fig. 2 ein Schaltplanausschnitt und Fig. 2 is a circuit diagram section and

Fig. 3 einen Lasertreiber des Standes der Technik. Fig. 3 shows a laser driver of the prior art.

Ein Lasertreiber gemäss dem Stand der Technik war zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung eingangs erläutert worden. A laser driver according to the prior art was for better understanding of the present invention have been explained.

In Fig. 1 ist ein Lasertreiber D dargestellt, der mit einer Halbleiterlaserdiode LD verbunden ist. Der Lasertreiber D ist wiederum mit einem Prozessor P über eine Schnittstelle IF verbunden. Die zu modulierenden und mittels der Laserdiode LD zu übertragenden Daten werden vom Prozessor P oder einer anderen Einheit beispielsweise über eine Datenschnittstelle MOD an den Lasertreiber D übertragen. In Fig. 1, a laser driver D is shown, which is connected to a semiconductor laser diode LD. The laser driver D is in turn connected to a processor P via an interface IF. The data to be modulated and transmitted by means of the laser diode LD are transmitted from the processor P or another unit, for example via a data interface MOD, to the laser driver D.

Um ein automatisches Einstellen der Übertragungseigenschaften der Laserdiode LD zu ermöglichen, kann der Prozessor P in an sich bekannter Weise mit einer Monitordiode MD verbunden sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine solche Monitordiode MD über eine optische Koppelung OC mit der Laserdiode LD gekoppelt. To automatically set the transmission properties to enable the laser diode LD, the processor P in on is known to be connected to a monitor diode MD his. In the illustrated embodiment, one is such a monitor diode MD via an optical coupling OC the laser diode LD coupled.

Der durch die Laserdiode LD fließende Modulationsstrom wird mittels einer steuerbaren Stromquelle CS des Lasertreibers D gesteuert. Eine Steuerung der Stromquelle CS ermöglicht es, unterschiedliche Verläufe der Flanken der Übertragungssignale einzustellen. Dies ist schematisch in Form von ansteigenden und abfallenden Flanken mit der Anstiegszeit τ_on und der Abfallzeit τ_off im Blockschaltbild des Lasertreibers D schematisch dargestellt. The modulation current flowing through the laser diode LD is controlled by means of a controllable current source CS of the laser driver D. Controlling the current source CS makes it possible to set different courses of the edges of the transmission signals. This is shown schematically in the form of rising and falling edges with the rise time τ _on and the fall time τ _off in the block diagram of the laser driver D.

Zur Steuerung der Modulation des Laser LD wird in dem Prozessor P oder auch dem Lasertreiber D eine Kenngröße für ein Überschwingen von modulierten Signalen bestimmt. Hierzu werden beispielsweise über die Monitordiode MD erfaßte, bei einem Überschwingen entstehende Hochfrequenzsignale erfaßt. In Abhängigkeit von der bestimmten Kenngröße wird dann der Verlauf der Flanken der zu übertragenden Datensignale gesteuert. To control the modulation of the laser LD is in the Processor P or the laser driver D is a parameter for an overshoot of modulated signals is determined. For this are detected, for example, via the monitor diode MD high frequency signals arising from an overshoot. Depending on the specific parameter, the Course of the edges of the data signals to be transmitted controlled.

Fig. 2 zeigt einen Schaltplanausschnitt des Lasertreibers D, der aus zwei Teilen, einem Schalter SW und einer Steuereinheit DV besteht. Der Schalter SW weist eine Stromquelle CS1 sowie zwei Treibertransistoren T1 und T2 auf, deren Steueranschlüsse mit der Steuereinheit DV verbunden sind. Die Transistoren T1 und T2 des Schalters SW sind über zwei Anschlusspins PIN1, PIN2 mit einem Widerstand R1 bzw. mit der Laserdiode LD verbunden, so dass der durch die Stromquelle CS1 generierte Strom mittels der beiden Transistoren T1 bzw. T2 entsprechend dem Modulationssignal auf den Widerstand R1 oder die Laserdiode LD geschaltet wird. Fig. 2 shows a circuit diagram section of the laser driver D, which consists of two parts, a switch SW and a control unit DV. The switch SW has a current source CS1 and two driver transistors T1 and T2, the control connections of which are connected to the control unit DV. The transistors T1 and T2 of the switch SW are connected via two connection pins PIN1, PIN2 to a resistor R1 or to the laser diode LD, so that the current generated by the current source CS1 by means of the two transistors T1 and T2 corresponding to the modulation signal on the resistor R1 or the laser diode LD is switched.

Die Steilheit der Umschaltflanken des von der Steuereinheit DV erhaltenen Modulationssignals bestimmt dabei die Anstiegsgeschwindigkeit des modulierten Laserstroms, sowie dessen Abfallgeschwindigkeit. The slope of the switching edges of the control unit DV received modulation signal determines the Rise speed of the modulated laser current, as well its rate of decay.

Um diese Anstiegs- und Abfallflanken entsprechend zu steuern, weist die Steuereinheit DV zwei einstellbare Zeitglieder auf, die jeweils aus mindestens einen Widerstand und einer oder mehreren einstellbaren Kapazitäten C3 bzw. C4 bestehen. Zum Entladen dieser einstellbaren Kapazitäten C3 bzw. C4 weist die Steuereinheit DV eine weitere Stromquelle CS2 auf. Der Strom der zweiten Stromquelle CS2 ist durch Transistoren T3 und T4 in Abhängigkeit von den Eingangssignalen der Daten Din bzw. Din invertiert steuerbar. Mittels dieser Steuerung werden sowohl die Kapazitäten C3 bzw. C4 entladen als auch die Steuerungspotentiale der zugehörigen Transistoren T1 und T2 des Schalters SW unterhalb der Schwellwertspannung gezogen. In order to control these rising and falling edges accordingly, the control unit DV has two adjustable timing elements, each consisting of at least one resistor and one or there are several adjustable capacities C3 and C4. To the Discharging these adjustable capacities C3 or C4 points the control unit DV has a further current source CS2. The Current of the second current source CS2 is through transistors T3 and T4 depending on the input signals of the data Din or Din inverted controllable. By means of this control capacities C3 and C4 are discharged as well the control potentials of the associated transistors T1 and T2 of the switch SW below the threshold voltage drawn.

Die jeweils andere Kapazität C3 bzw. C4 wird über die Widerstände R2 und R3 bzw. R4 geladen. Diese Kombination aus den Kapazitäten C3 und den Widerständen R3, R2 bildet ein sogenanntes Verzögerungszeitglied, daß die Anstiegszeit des durch den Transistor T2 gesteuerten Stromes verzögert. Durch diese Verzögerung wird zudem der durch den Transistor T1 fließende Strom in seiner Abfallzeit verlangsamt, was zu einer vergrößerten Abfallzeit des Laserstroms führt. The respective other capacitance C3 or C4 is over the Resistors R2 and R3 or R4 loaded. This combination of the capacitances C3 and the resistors R3, R2 forms a so-called delay timer that the rise time of delayed by the transistor controlled current. By this delay also becomes that of the transistor T1 flowing electricity in its fall time slows down what to leads to an increased fall time of the laser current.

Analog führt das Verzögerungsglied aus den variablen Kapazitäten C4 und dem Widerstand R4 mit R2 zu einer Verzögerung des Stromanstieges durch des Transistor T1 und somit zu einer Vergrößerung der Anstiegszeit des Laserdiodenstroms. Similarly, the delay element leads from the variable Capacities C4 and the resistor R4 with R2 to one Delay in the current rise through the transistor T1 and thus increasing the rise time of the Laser diode current.

Die Flanken der Ströme des durch die beiden Transistoren T1, T2 gebildeten differentiellen Stromschalters werden somit durch die Kapazitäten C3, C4 der Verzögerungsglieder des Treibers DV in gewünschter Weise eingestellt. Die Kapazitäten C3, C4 sind dabei zur Einstellung einer gewünschten Flankensteilheit programmierbar ausgebildet. The edges of the currents through the two transistors T1, Differential current switch formed T2 are thus by the capacitances C3, C4 of the delay elements of the Driver DV set in the desired manner. The capacities C3, C4 are used to set a desired one Edge steepness programmable.

Je größer die Kapazitäten C3, C4 sind, desto langsamer ist die Spannungsänderung an den Gate-Anschlüssen der Transistoren T1, T2. Dies wiederum beeinflusst die Änderungsrate bzw. Flankensteilheit des Stroms durch die Transistoren T1, T2. Je größer dabei die Kapazitäten C3, C4 sind, desto langsamer ändern sich auch die Flanken des Modulationsstroms durch die Laserdiode LD. Je langsamer der Flankenanstieg, desto geringer ist ein Überschwingen der Laserdiode. The larger the capacities C3, C4, the slower the voltage change at the gate terminals of the Transistors T1, T2. This in turn affects the Rate of change or slope of the current through the Transistors T1, T2. The larger the capacities C3, C4 the slower the flanks of the Modulation current through the laser diode LD. The slower the Flank rise, the less overshoot the Laser diode.

Allerdings liegt bei einem langsameren Flankenanstieg auch eine verlängerte Anstiegszeit für die Laserimpulse vor. In der Praxis wird man einen Kompromiss zwischen einem reduziertem Überschwingen und einer kurzen Anstiegszeit für die Laserpulse suchen. Die beschriebene Erfindung ermöglicht, den Flanken des Modulationssignals hierzu einen gewünschten Verlauf zu geben. However, there is also a slower slope increase an increased rise time for the laser pulses. In In practice one becomes a compromise between one reduced overshoot and a short rise time for look for the laser pulses. The described invention enables the edges of the modulation signal a desired one Give course.

In den Fig. 1 und 2 sind Stromquellen zur Erzeugung eines Biasstroms, wie sie in der Fig. 3 vorgesehen sind, zur Vereinfachung nicht dargestellt. In Figs. 1 and 2 are current sources for generating a bias current, as provided in FIG. 3, not shown for simplicity.

Claims

1. Laser driver (D) with
Means for generating a bias current (I _BIAS ) for setting an operating point of a laser (LD) and
Means for generating a modulation current (I _MOD ) depending on the data signals to be transmitted, the modulation current being superimposed on the bias current (I _BIAS ),
characterized by means (R3, C3, R4, C4) for controlling the course of the edges of the modulation current (I _MOD ).

2. Laser driver according to claim 1, characterized in that the course of the edges of the modulation current (I _MOD ) can be controlled independently of the setting of the operating point.

3. Laser driver according to claim 1 or 2, characterized in that the course of the rising flanks regardless of that Course of the falling edges is controllable.

4. Laser driver according to one of the preceding claims, characterized in that at least one rise time (τ _on ) or a fall time (τ _off ) can be controlled as the course.

5. Laser driver according to one of the preceding claims, characterized in that for controlling the course of the edges of the modulation current (I _MOD ) this course is programmable.

6. Laser driver according to one of the preceding claims, characterized in that switchable for programming the course of the edges Timers are provided.

7. Laser driver according to claim 6, characterized in that the timers have capacities (C3, C4) and for Programming the course of the flanks the capacities (C3, C4) are switchable.

8. Laser driver according to one of claims 5 to 7, characterized in that the laser driver (D) for programming comprises:
a memory for storing control parameters for the course of the edges and
an interface (IF) connected to the memory for reading or writing the memory.

9. Laser driver according to one of the preceding claims, characterized in that the output of the laser driver connected to the laser (LD) (D) has a current source (CS1) or a current sink, whose current can be modulated to transmit the data signals.

10. Laser driver according to claim 9, characterized in that to control the course of the edges the current source (CS1) or the current sink with a timer (C4, R4; T3, R3) is connected.

11. Laser driver according to claim 10, characterized in that the current source (CS1) or the current sink with at least a transistor (T1, T2) is connected, the Control connection can be energized via the timing element.

12. Laser driver according to claim 11, characterized in that with the current source (CS1) two a differential Transistors (T1, T2) forming current switches are connected, the one transistor (T1) with a resistor (R1) and the other transistor (T2) is connected to the laser diode (LD) and the control connections of the transistors (T1, T2) are connected to a control unit (DV), which at least has two adjustable timing elements (C4, R4; C3, R3).

13. A method for controlling the modulation of a laser (LD) using a laser driver (D) according to any one of the preceding claims, characterized in that
a parameter for an overshoot of modulated signals is determined, and
the course of the edges of the signals is controlled as a function of the specific parameter.

14. The method according to claim 13, characterized in that high-frequency signals arising from an overshoot as Characteristic for an overshoot can be determined.