DE60314061T2

DE60314061T2 - Verfahren zur Jitterunterdrückung für Lasertreibersteuerungseinheiten

Info

Publication number: DE60314061T2
Application number: DE60314061T
Authority: DE
Inventors: Xin 92602 Irvine Wang
Original assignee: Broadcom Corp
Current assignee: Broadcom Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: EP1387506B1; US6760353B2; US7035303B2; DE60314061D1; EP1387506A3; EP1387506A2; US20040022284A1; US20040233949A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Diese Patentanmeldung betrifft Treiberschaltungen für Laserdioden und im Besonderen Treiberschaltungen, die Jitter in tonmodulierten asymmetrischen Ausgangssignalen unterdrücken.
Laserdioden werden dazu verwendet, in Lichtwellenleiterkommunikationssystemen elektrische Signale in optische Signale umwandeln. Eine Lasertreiberschaltung stellt ein Stromsignal zum Ansteuern einer Laserdiode bereit. Das Stromsignal enthält modulierte Daten. Die Laserdiode gibt ein optisches Signal aus, das die modulierten Daten enthält.
Eine Leistungsregelungsrückkopplungsschleife regelt das Ausgangssignal der Laserdiode. Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife umfasst eine Photodiode. Die Photodiode überwacht die optische Leistung des Laserdiodenausgangssignals und stellt ein das Laserdiodenausgangssignal kennzeichnendes elektrisches Signal bereit.
Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife vergleicht den Photodiodenausgangsstrom mit einem Referenzsignal. In Reaktion auf diesen Vergleich stellt die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife das Ausgangssignals des Lasertreibers dynamisch ein, um die optische Leistung der Laserdiode zu regeln.
Vor kurzem hat es eine drastische Erhöhung der in Laserdioden verwendeten Datenrate gegeben (insbesondere im OC192-Bereich). Die Photodiode in der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife kann nicht auf eine sehr schnelle Datenrate reagieren. Die Bandbreite von Photodioden liegt typischerweise in dem Bereich von 1 MHz. Das Ausgangssignal einer Laserdiode, die mit einer schnellen Datenrate betrieben wird, kann jedoch beispielsweise ungefähr 5 GHz betragen.
Es ist daher erwünscht, über eine Niederfrequenzkomponente des Laserdiodenausgangssignals zu verfügen, die von der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife erfasst werden kann. Um eine Frequenzkomponente des Laserdiodenausgangssignals bereitzustellen, die innerhalb der Bandbreite der Photodiode liegt, kann dem Lasertreiberausgangsstrom ein Niederfrequenztonsignal hinzugefügt werden. Die Tonfrequenz ist niedrig genug, so dass sie innerhalb der Bandbreite der Photodiode liegt. Das Tonsignal ermöglicht es der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife, das Laserdiodenausgangssignal sogar dann zu regeln, wenn das Laserdiodenausgangssignal ansonsten außerhalb der Bandbreite der Photodiode liegt. US 5,153,765 offenbart ein solches System.
Es wird jedoch wenigstens ein erhebliches Problem durch das Hinzufügen des Tonsignals zum Lasertreiberausgangsstrom verursacht. Das Tonsignal kann ein zusätzliches Jitter (d.h. unerwünschte Rauschsignale) im Ausgangssignal der Lasertreiberschaltung erzeugen. Dies trifft auch dann zu, wenn das Tonsignal eine sehr niedrige Frequenz (z.B. 100 kHz) hat.
Lasertreiberschaltungen verwenden zum Ansteuern von Laserdioden typischerweise asymmetrische Stromausgangssignale. Es stellt eine größere Herausforderung dar, das Jitter in einem asymmetrischen Signal zu regeln als in einem differentiellen Signal. Das Jitter in einem Lasertreiber wird gravierender, wenn dem Lasertreiber eine Tonmodulation hinzugefügt wird.
Das Niederfrequenztonsignal bewirkt sogar in einem makellosen asymmetrischen Signal einen erheblichen Betrag an zusätzlichem Jitter. Dieses zusätzliche Jitter ist bei differentiellen Signalen kein Problem, da sich Null-Kreuzungspunkt nicht verändert.
Es wäre daher erwünscht, das Jitter in Lasertreiberschaltungen an den Null-Kreuzungspunkten des Ausgangssignals zu verringern.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Treiberschaltungen der vorliegenden Erfindung können Strom zum Ansteuern von Laserdioden bereitstellen. Das Stromausgangssignal einer Treiberschaltung umfasst ein Datensignal und ein Niederfrequenztonsignal.
Eine Leistungsregelungsrückkopplungsschleife erfasst das optische Ausgangssignal der Laserdiode. Das Niederfrequenztonsignal liegt innerhalb der Bandbreite der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife. Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife kann die durch das Tonsignal bereitgestellten Niederfrequenzkomponenten überwachen, um das optische Ausgangssignal der Laserdiode zu regeln.
Das Tonsignal bringt ein Niederfrequenzrauschen in das Ausgangssignal der Treiberschaltung ein. Das Niederfrequenzrauschen verursacht Jitter an den Null-Kreuzungspunkten des Treiberschaltungsausgangssignals.
Eine erfindungsgemäße Lasertreiberschaltung führt einer Laserdiode einen Kompensationsstrom zu. Der Kompensationsstrom ist außer Phase mit dem Tonsignal. Der Kompensationsstrom beseitigt das Niederfrequenzrauschen im Ausgangssignal der Lasertreiberschaltung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsregelungsrückkopplungsschleife, die mit einer Laserdiode und einer Laserdiodentreiberschaltung gekoppelt ist,
1B zeigt eine beispielhafte Schaltungsimplementierung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäß Lasertreiberschaltung,
2A zeigt ein Diagramm des Ausgangssignals einer Laserdiodentreiberschaltung, die die erfindungsgemäßen Jitter-Unterdrückungstechniken nicht umfasst,
2B zeigt ein Diagramm des Ausgangssignals einer Laserdiodentreiberschaltung, die gemäß den erfindungsgemäßen Jitter-Unterdrückungstechniken arbeitet, und
3 zeigt ein Diagramm der ausgegebenen optischen Leistung einer Laserdiode gegenüber dem Strom gemäß den Grundlagen der vorliegenden Erfindung.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
1A zeigt einen Schaltungsaufbau, der in einem optischen Kommunikationsnetzwerk verwendet werden kann. In einem optischen Kommunikationsnetzwerk werden Daten in optische Signale eingebettet und über Lichtwellenleiternetzwerke gesendet. Optische Signale werden in optischen Kommunikationsnetzwerken häufig über weite Strecken gesendet. Ein optisches Signal muss für gewöhnlich an verschiedenen Stellen entlang eines Langstrecken-Lichtwellenleitemetzwerks verstärkt werden, da eine Abschwächung die Qualität des Signals verschlechtern kann.
Zum Verstärken eines optischen Signals wird das optische Signal zunächst in ein elektrisches Signal umgewandelt und verstärkt. Das elektrische Signal wird dann wieder in ein optisches Signal umgewandelt. Der in 1A gezeigte Schaltungsaufbau kann dazu verwendet werden, ein elektrisches Signal in einem Kommunikationsnetzwerk in ein optisches Signal umzuwandeln.
1A zeigt eine Laserdiode 111. Die Laserdiode 111 ist mit einer erfindungsgemäßen Laserdiodentreiberschaltung 110 verbunden. Die Laserdiodentreiberschaltung 110 empfängt ein differentielles Eingangsdatensignal V_INP und V_INN. Die Treiberschaltung 110 führt der Laserdiode 111 einen Steuerstrom zu.
Die Photodiode 161 erfasst Laserlicht von der Laserdiode 111. Die Photodiode 161 ist mit der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 gekoppelt. Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 gibt ein Rückkopplungssignal 162 aus. Das Rückkopplungssignal 162 wird der Treiberschaltung 110 zugeführt.
1B zeigt weitere Details einer Treiberschaltung 110 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Treiberschaltung 110 umfasst ein Differenzpaar Transistoren 113 und 114, Widerstände 112 und 119, eine Stromquelle 115, eine Induktionsspule 131 und eine Stromquelle 132. Die Treiberschaltung 110 stellt Strom zum Ansteuern der Laserdiode 111 bereit.
Die Treiberschaltung 110 empfängt ein differentielles Spannungssignal V_INP und V_INN. Das differentielle Spannungssignal V_INP/N_INN enthält modulierte Daten. Das differentielle Spannungssignal V_INP und V_INN wird an den Basen von den bipolaren Flächentransistoren (BJTs – Bipolar Junction Transistors) 113 und 114 empfangen. Die Transistoren 113 und 114 bilden ein Differenzpaar.
Ein erster Strom I_OUT fließt von der Versorgungsspannung V_CC durch die Laserdiode 111 und den Transistor 114. Ein zweiter Strom fließt von V_CC durch den Widerstand 112 und den Transistor 113. Ein dritter Strom fließt von V_CC durch den Widerstand 119 und den Transistor 114.
Der durch die Transistoren 113 und 114 fließende Gesamtstrom entspricht dem durch die Stromquelle 115 fließenden Strom I_TAIL zuzüglich des durch den Transistor 121 fließenden Stroms.
Das Differenzpaar 113/114 wandelt das differentielle Spannungs-Datensignal V_INP/N_INN in ein am Kollektor des Transistors 114 befindliches asymmetrisches Strom-Datensignal I_OUT um. Das Strom-Datensignal I_OUT steuert die Laserdiode 111 an. Die Stromquelle 132 führt der Laserdiode 111 über die Induktionsspule 131 ebenfalls Strom zu.
Die Laserdiode 111 gibt in Reaktion auf das Stromsignal von der Treiberschaltung 110 ein optisches Lasersignal aus. Die Laserdiode 111 wandelt somit ein elektrisches Signal in ein optisches Signal um. Das Ausgangssignal der Laserdiode 111 ist ein optisches Datensignal, das proportional zu I_OUT ist.
Die Photodiode 161 spricht auf den Teil des optischen Ausgangs der Laserdiode 111 an, der innerhalb der Bandbreite der Photodiode liegt. Der durch die Photodiode 161 fließende Strom wird durch das Licht von Laserdiode 111, das innerhalb der Bandbreite der Photodiode liegt, beeinflusst.
Strom fließt von V_CC durch die Photodiode 161. Wenn die Photodiode 161 eine Zunahme des optischen Ausgangs der Laserdiode 111 erfasst, nimmt der durch die Photodiode 161 fließende Strom zu. Das Rückkopplungssignal 162 bewirkt dann, dass der durch die Stromquellen 115 und 132 fließende Strom abnimmt. Wenn der durch die Stromquellen 115 und 132 fließende Strom abnimmt, nehmen der der Laserdiode 111 zugeführte Steuerstrom und das optische Ausgangssignal der Laserdiode 111 ab.
Wenn die Photodiode 161 eine Abnahme des optischen Ausgangs der Laserdiode 111 erfasst, nimmt der durch die Photodiode 161 fließende Strom ab. In Reaktion auf das Rückkopplungssignal 162 nimmt der der Laserdiode 111 zugeführte Strom zu.
Auf diese Weise regelt die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 das optische Ausgangssignal der Laserdiode 111. Die Schaltungsparameter der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 können so gewählt werden, dass sie das Ausgangssignal der Laserdiode 111 auf einen spezifischen Wert regeln.
Die Treiberschaltung 110 bringt ein Niederfrequenztonsignal in I_OUT und das optische Ausgangssignal der Laserdiode ein. Die Frequenz des Tonsignals ist klein genug, um innerhalb der Bandbreite der Photodiode 161 der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 zu liegen. Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 kann den durch das Tonsignal eingebrachten Niederfrequenzanteil des Laserdiodenausgangssignals erfassen. Die Leistungsregelungsrückkopplungsschleife 163 regelt den Leistungsausgang der Laserdiode 111 in Reaktion auf den Niederfrequenzanteil des Laserdiodenausgangssignals, wie vorstehend besprochen.
Die Treiberschaltung 110 gemäß 1B umfasst außerdem die Feldeffekttransistoren (FETs) 121–127 und die Stromquelle 128. Die Transistoren 122, 123, 126 und 127 erzeugen das Niederfrequenztonsignal in der Treiberschaltung 110. Eine Oszillatorschaltung (nicht gezeigt) erzeugt ein differentielles Spannungssignal (V_MODP und V_MODN). Das differentielle Spannungssignal V_MODP/N_MODN ist ein alternierendes Signal, das eine niedrige Frequenz (z.B. 100 kHz) aufweist.
Die Signale V_MODP und V_MODN werden den Gate-Anschlüssen der p-Kanaltransistoren 126 und 127 zugeführt. Die Stromquelle 128 führt den Transistoren 126–127 einen Ruhestrom zu. Der durch die Stromquelle 128 zugeführte Strom entspricht einem Bruchteil, etwa 10 %, des durch die Stromquelle 115 zugeführten Stromes I_TAIL.
Die Transistoren 126 und 127 bilden ein Differenzpaar, das die Differenzspannung V_MODP/N_MODN in ein durch die Transistoren 122 und 123 fließendes Niederfrequenzstromsignal umwandelt.
Die Transistoren 121 und 122 bilden einen Stromspiegel, wie in 1B gezeigt. Das Kanal-Breite/Länge-Verhältnis (B/L) des Transistors 121 entspricht dem Kanal-B/L-Verhältnis des Transistors 122. Daher entspricht der durch den Transistor 121 fließende Strom dem durch die Transistoren 122 und 126 fließenden Strom.
Der durch den Transistor 121 fließende Strom ist ein durch das Differenzpaar 126/127 erzeugtes Niederfrequenztonsignal. Der durch den Transistor 121 fließende Strom wird dem durch die Stromquelle 115 fließenden Ruhestrom I_TAIL hinzugefügt. Der durch die Stromquelle 115 und den Transistor 121 zugeführte Strom magnetisie ren das Differenzpaar 113 und 114 vor. Infolgedessen enthält das Stromausgangssignal I_OUT eine dem Tonsignal entsprechende Niederfrequenzkomponente.
Die Niederfrequenzkomponente von I_OUT wird durch den durch den Transistor 121 zugeführten zusätzlichen Ruhestrom eingebracht. Die Niederfrequenzkomponente von I_OUT erzeugt im Ausgangssignal der Laserdiode 111 eine Niederfrequenzkomponente, die innerhalb der Bandbreite der Photodiode 161 in der Leistungsregelungsschleife 163 liegt, wie vorstehend besprochen.
Das Niederfrequenztonsignal bringt in das Signal I_OUT Jitter (d.h. Hochfrequenzrauschen) ein. Die Auswirkungen dieses Jitters sind in 2A dargestellt. Die 2A–2B stellen die asymmetrische Spannung V_OUT an der Kathode der Laserdiode 111 über die Zeit graphisch dar.
Das V_OUT-Signal wird gemessen, so dass Teile des Signals zeitlich zurückverlegt werden, wie in den 2A–2B gezeigt, so dass sie sich überlappen. Daher überlappen sich in den 2A–2B Teile des Signals V_OUT, die an unterschiedlichen Zeitpunkten auftreten. Der Zweck des Zurückverlegens von Teilen von V_OUT während der Messung besteht darin, die Variationen der Null-Kreuzungspunkte des Signals über die Zeit darzustellen.
Ein Null-Kreuzungspunkt von V_OUT ist der auf halbem Wege zwischen den nachfolgenden Gipfeln und Tälern von V_OUT liegende Punkt, während diese ansteigt und abfällt. Es sind beispielsweise zwei Null-Kreuzungspunkte 201 und 202 in 2A dargestellt. Das durch das Tonsignal eingebrachte Jitter bewirkt, dass die Null-Kreuzungspunkte von V_OUT über die Zeit variieren. Die Null-Kreuzungspunkte treten in manchen Zyklen von V_OUT früher und in anderen Zyklen von V_OUT später auf. Daher variiert die Periode von V_OUT über die Zeit.
Die Variation der Periode von V_OUT ist ein unerwünschter Effekt, der während der Übertragung des Datensignals durch das Kommunikationsnetzwerksystem Fehler verursachen kann. Beispielsweise wird ein Datensignal, das durch ein optisches Kommunikationssystem gesendet worden ist, durch eine digitale Schaltung verarbeitet, wenn es an einem Zielpunkt empfangen wird. Die digitale Schaltung kann zahlreiche Flip-Flops umfassen, die die Daten zeitweise speichern. Die Flip-Flops werden durch die ansteigenden und abfallenden Flanken von Taktsignalen ausgelöst, die aus dem Datensignal zurückgewonnen oder lokal erzeugt werden.
Eine kurze Verzögerungsperiode ist zwischen einem Übergang im Datensignal und einer Flanke des Taktsignals erforderlich, so dass ein Flip-Flop die Daten erfassen kann. Wenn die Datensignalübergänge in Bezug auf die Flanke des Taktsignals zu spät auftreten, kann das Flip-Flop nicht dazu in der Lage sein, die Daten im Datensignal zu erfassen und zu speichern.
Die Null-Kreuzungspunkte des Datensignals stellen ungefähr den Mittelpunkt während eines HIGH-/LOW- oder eines LOW-/HIGH-Übergangs dar. Wenn die Periode des Datensignals wie in 2A gezeigt variiert, können einige der Null-Kreuzungspunkte im Datensignal in Bezug auf die Flanke eines Taktsignals zu spät auftreten, um durch ein bestimmtes Flip-Flop erfasst zu werden. Somit erschwert es das Jitter, sicherzustellen, dass alle Daten im Datensignal durch die digitale Schaltung erfasst und gespeichert werden.
Die vorliegende Erfindung stellt Techniken bereit, die das durch das Tonsignal verursachte Jitter rund um die Null-Kreuzungspunkte des Datensignals verringern oder beseitigen. Dieser Aspekt der Erfindung wird nun genauer besprochen. Bezug nehmend nochmals auf 1B erzeugt das Differenzpaar Transistoren 126/127 ein Niederfrequenztonsignal in Form eines durch den Transistor 121 fließenden Stromes, wie vorstehend besprochen. Das differentielle Spannungssignal V_MODP und V_MODN erzeugt ebenfalls ein Niederfrequenztonsignal in Form eines durch den Transistor 123 fließenden Stromes. Das durch den Transistor 123 fließende Niederfrequenzstromsignal entspricht dem durch den Transistor 121 fließenden Strom, ist jedoch um 180 Grad außer Phase mit diesem. Die Transistoren 121–123 haben alle dasselbe Kanal-B/L-Verhältnis.
Die Transistoren 123 und 124 bilden ebenfalls eine Stromspiegelschaltung. Bei der in 1B gezeigten beispielhaften Ausführungsform beträgt das Kanal-B/L-Verhältnis des Transistors 123 das Doppelte des Kanal-B/L-Verhältnisses des Transistors 124. Daher beträgt der durch den Transistor 124 fließende Strom die Hälfte des durch den Transistor 123 fließenden Stroms. In weiteren Ausführungsformen können andere B/L-Verhältnisse verwendet werden.
Das durch den Transistor 124 fließende Stromsignal ist um 180° Grad außer Phase mit dem durch den Transistor 121 fließenden Strom und hat die halbe Amplitude des Stromes des Transistors 121. Der durch die Transistoren 124 und 125 geleitete Strom wird I_OUT hinzugefügt, um das Jitter im Ausgangssignal zu aufzuheben.
Die Gleichung (1) stellt ein Beispiel für das Hochfrequenz-Datensignal dar. VINP – VINN = 0,5 + 0,5 sin(ω0t) (1)wobei ω₀ die Frequenz des Datensignals ist.
Die Gleichung (2) stellt ein Beispiel eines zu 10 % tonmodulierten Schweifstroms I_B dar. IB = 1 + 0,1 sin(ωMt) (2) wobei ω_M die Frequenz des Tonsignals ist. Das erste Glied der Gleichung (2) wird durch die Stromquelle 115 bereitgestellt. Das zweite Glied der Gleichung (2) wird durch den Transistor 121 bereitgestellt. I_B ist der Gesamtstrom, der das Differenzpaar Transistoren 113–114 ansteuert.
Das Ausgangssignal I_OUT kann durch Multiplizieren des Datensignals (V_INP–V_INN) aus der Gleichung (1) mit dem Ruhestrom I_B aus der Gleichung (2) abgeleitet werden. Das Ergebnis ist durch die Gleichung (3) dargestellt. IOUT = 0,5 + 0,5 sin(ω0t) + 0,05 sin(ωMt) + 0,05 sin(ω0t) sin(ωMt) (3)
Das dritte Glied (0,05 sin(ω_Mt)) in Gleichung (3) wird durch das Niederfrequenztonsignal in I_OUT eingebracht. Dieses dritte Glied verursacht Jitter in den Null-Kreuzungspunkten des Ausgangssignals.
In der Treiberschaltung 110 hebt das durch die Transistoren 124 und 125 bereitgestellte Stromsignal das dritte Glied der Gleichung (3) auf. Durch Entfernen des dritten Glieds der Gleichung (3) stellen die Transistoren 124 und 125 ein Kompensationsstromsignal bereit, das das Jitter an den Null-Kreuzungspunkten im Ausgangsstromsignal der Treiberschaltung 110 entfernt.
Die Transistoren 124 und 125 fügen dem Ausgangsstrom der Treiberschaltung 110 einen Kompensationsstrom hinzu. Der Kompensationsstrom führt eine Hochpassfilterfunktion für das Spektrum des Laserdiodenausgangssignals durch.
Das Ausgangsstromsignal der Schaltung 110 behält den Teil des Tonsignals bei, der durch das vierte Glied (0,05 sin(ω₀t) sin(ω_Mt)) der Gleichung (3) dargestellt ist. Die Photodiode 161 in der Rückkopplungsschleife kann den Teil des Tonsignals erfassen, der durch das vierte Glied der Gleichung (3) dargestellt ist.
Der Teil des Signals, der durch das vierte Glied der Gleichung (3) in den Ausgang eingebracht wird, erzeugt zwei kleine Töne um eine Mittenfrequenz wo. Da diese Töne nahe bei ω₀ liegen und eine kleinere Amplitude als das Datensignal haben, haben sie eine vernachlässigbare Wirkung auf die Jitter-Leistung der Treiberschaltung.
Der Transistor 125 ist eine Kaskodeneinrichtung, die die Belastung von I_OUT verringert. Der Transistor 125 verringert außerdem die Ladungsinjektion von I_OUT in den Transistor 124 und isoliert den Transistor 124 von dem Hochfrequenzsignal I_OUT.
Die Treiberschaltung 110 umfasst außerdem eine Induktionsspule 131 und eine Stromquelle 132. Die Stromquelle 132 stellt einen Strom I_BIAS bereit. Die Induktionsspule 131 arbeitet als Wechselstromdrossel (AC-Drossel), die ein Rücklaufrau schen zu I_BIAS blockiert. Die Induktionsspule 131 trägt dazu bei, einen stabileren Gleichstrom (DC) durch den Transistor 125 bereitzustellen.
2B stellt das Ausgangsspannungssignal V_OUT der Treiberschaltung 110 unter Verwendung der erfindungsgemäßen Jitter-Unterdrückungstechniken dar. Zwei Null-Kreuzungspunkte des Signals V_OUT sind in 2B mit 211 und 212 bezeichnet. Wie aus 2B ersichtlich, wurde das Jitter an den Null-Kreuzungspunkten aus V_OUT beseitigt. Daher bleibt die Periode des Ausgangsdatensignals über die Zeit konstant. Durch Entfernen des Jitters aus dem Datensignal wird der Betrieb der Flip-Flop-Schaltung in einem optischen Kommunikationsnetzwerk erheblich verbessert.
Etwas Jitter verbleibt nahe den Gipfeln und Tälern von V_OUT, wie aus 2B zu ersehen ist. Das Jitter an den Null-Kreuzungspunkten des Ausgangssignals hat jedoch die nachteiligste Wirkung auf den Betrieb der Datenübertragungsschaltung.
3 ist ein Diagramm, das eine Transferkurve 305 der Laserdiode 111 darstellt. Die Transferkurve 305 stellt das optische Leistungsausgangssignal der Laserdiode 111 gegenüber dem durch die Laserdiode fließenden Steuerstrom dar. Die gestrichelte Linie 307 stellt den Bereich der optischen Leistung in der Kurve 305 bei einem Steuerstromsignal dar, das kein Tonsignal umfasst.
Die gestrichelte Linie 308 stellt den Bereich der optischen Leistung in der Kurve 305 bei einem Steuerstromsignal dar, das ein Tonsignal umfasst. Die gestrichelte Linie 309 stellt den Bereich der optischen Leistung in der Kurve 305 bei einem Steuerstromsignal dar, das ein Tonsignal und die erfindungsgemäßen Jitter-Unterdrückungstechniken umfasst.
Wie anhand der Linie 309 zu ersehen ist, verringern die erfindungsgemäßen Jitter-Unterdrückungstechniken die Amplitude der optischen Leistung (in Bezug auf die Linie 308) und behalten dennoch denselben Mittelpunkt wie das optische Leistungssignal der Linie 307 bei. Das Tonsignal kann dem Steuerstrom hinzugefügt werden, ohne den Mittelpunkt des optischen Leistungssignalausgangs der Laserdiode 111 zu verlagern.
Wie in 3 gezeigt, weist die Transferkurve 305 der optischen Leistung am Punkt 301 eine Nichtlinearität auf. Die Nichtlinearität der Transferkurve 305 verursacht das Rauschen am Tiefpunkt der sinusförmigen Wellenform V_OUT (in 2B gezeigt), das aus dem Ausgangssignal der Laserdiode 111 beseitigt werden soll. Das Rauschen am Scheitelpunkt der sinusförmigen Wellenform V_OUT (in 2B gezeigt) erscheint jedoch im Ausgangssignal der Laserdiode 111. Dieser Effekt erzeugt ein Niederfrequenzsignal, das von der Photodiode 161 in der Leistungsregelungsrückkopplungsschleife erfasst werden kann.
Wenn sowohl der Tief- als auch der Scheitelpunkt des V_OUT-Signals synchron sind (bei der Tonfrequenz) ist keine Niederfrequenzkomponente des V_OUT-Signals vorhanden. Durch Entfernen einer Seite (des unteren Abschnitts von V_OUT) und durch Zulassen, dass sich nur der obere Abschnitt von V_OUT bewegt, erscheint die Niederfrequenz-(Ton-)Komponente von V_OUT im Wellenformspektrum.
Bei weiteren Ausführungsformen können die Treiberschaltungen der vorliegenden Erfindung CMOS-, Bipolar- und BiCMOS-Implementierungen umfassen. Jeder der in 1B gezeigten Transistoren kann durch FETs, MOSFETs oder BJTs ersetzt werden. Beispielsweise können die Bipolartransistoren 113–114 durch FETs ersetzt werden.
Obgleich die vorliegende Erfindung hierin unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen derselben beschrieben worden ist, ist eine Vielzahl an Modifikationen, verschiedener Abwandlungen und Ersetzungen durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt. In manchen Fällen können Merkmale der Erfindung eingesetzt werden, ohne entsprechende Verwendung anderer Merkmale und ohne dabei vom Schutzumfang der Erfindung, wie erläutert, abzuweichen. Daher können zahlreiche Modifikationen durchgeführt werden, um eine spezifische offenbarte Konfiguration oder ein spezifisches offenbartes Verfahren anzupassen, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise dienen die Arten und Polaritäten der in der Schaltungsausführung gemäß 1B verwendeten Transistoren der Veranschaulichung und es können auch andere Arten von Transistoren verwendet werden. Die Erfindung soll nicht auf die spezifische offenbarte Ausführungsform beschränkt sein, die Erfindung soll vielmehr alle Ausführungsformen und Entsprechungen umfassen, die in den Schutzumfang der Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Versorgen einer Laserdiode (111) mit Strom, wobei das Verfahren umfasst: – Umwandeln eines Spannungs-Datensignals (V_inp/V_inn) in ein erstes Strom-Datensignal (I_out) unter Verwendung eines ersten Differenzpaares Transistoren (113, 114), – Erzeugen eines zweiten (I_tail·10%) und eines dritten (I_tail) Stromsignals, welche Niederfrequenztöne mit einer niedrigeren Frequenz als das Spannungs-Datensignal sind, – wobei das zweite Stromsignal außer Phase mit dem dritten Stromsignal ist, – und Vormagnetisieren des ersten Differenzpaares Transistoren (113, 114) unter Verwendung des zweiten Stromsignals (I_tail·10%), wobei das erste Strom-Datensignal (I_out) und das dritte Stromsignal (I_tail) der Laserdiode (111) zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Erzeugen des zweiten und des dritten Stromsignals das Erzeugen des zweiten und des dritten Stromsignals unter Verwendung eines zweiten Differenzpaares Transistoren in Antwort auf ein zweites Wechselspannungssignal (V_MODP/N_MODN) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Erzeugen des zweiten Stromsignals ferner das Verwenden einer ersten Stromspiegelschaltung zum Erzeugen des zweiten Stromsignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Erzeugen des dritten Stromsignals ferner das Verwenden einer zweiten Stromspiegelschaltung zum Erzeugen des dritten Stromsignals umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die zweite Stromspiegelschaltung einen ersten Transistor und einen zweiten Transistor umfasst, wobei der erste Transistor mit dem zweiten Differenzpaar Transistoren gekoppelt ist und der zweite Transistor den dritten Strom bereitstellt, und wobei der erste Transistor ein Kanal-Breite/Länge-Verhältnis aufweist, das das Doppelte des Kanal-Breite/Länge-Verhältnisses des zweiten Transistors beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Erzeugen des dritten Stromsignals ferner das Koppeln eines Kaskodentransistors mit dem zweiten Stromspiegel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst: Koppeln einer Induktionsspule mit dem ersten Differenzpaar und mit einer Stromquelle.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vormagnetisieren des ersten Differenzpaares ferner das Vormagnetisieren des ersten Differenzpaares unter Verwendung einer Konstantstromquelle und des zweiten Stromsignals umfasst.
Treiberschaltung, die dafür ausgelegt ist, Strom zum Ansteuern einer Laserdiode bereitzustellen, wobei die Treiberschaltung umfasst: – ein erstes Differenzpaar Transistoren (113, 114), das mit dem Ausgang des Lasertreibers gekoppelt ist, um ein Spannungs-Datensignal (V_inp/V_inn) in ein Strom-Datensignal (I_out) umzuwandeln, – ein zweites Differenzpaar Transistoren (126, 127), um ein Niederfrequenztonspannungssignal in ein Niederfrequenztonstromsignal umzuwandeln, wobei die Niederfrequenztöne eine niedrigere Frequenz als das Datensignal haben, – eine erste Stromspiegelschaltung (M1), die zwischen dem ersten (113, 114) und dem zweiten (126, 127) Differenzpaar Transistoren gekoppelt ist, – eine zweite Stromspiegelschaltung (M2), die mit dem zweiten Differenzpaar Transistoren (126, 127) gekoppelt ist, und – eine Kaskodeneinrichtung (125), die mit der zweiten Stromspiegelschaltung (M2) und dem Ausgang gekoppelt ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 9, bei der die zweite Stromspiegelschaltung einen ersten und einen zweiten Transistor umfasst, die miteinander gekoppelt sind, wobei der zweite Transistor ein Kanal-Breite/Länge-Verhältnis aufweist, das die Hälfte des Kanal-Breite/Länge-Verhältnisses des ersten Transistors beträgt, so dass die Amplitude des durch den zweiten Transistor fließenden Stromes die Hälfte der Amplitude des durch den ersten Transistor fließenden Stromes beträgt.
Treiberschaltung nach Anspruch 9, bei der der durch die zweite Stromspiegelschaltung fließende Strom außer Phase mit dem durch die erste Stromspiegelschaltung fließenden Strom ist.
Treiberschaltung nach Anspruch 9, die ferner eine mit dem Ausgang gekoppelt Induktionsspule und eine mit der Induktionsspule gekoppelte Stromquelle umfasst.