TWI712239B - 突發模式雷射驅動電路 - Google Patents

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Abstract

一種方法(900)包含：將一增益電流(IGAIN )遞送至安置於一可調諧雷射(310)之一共用基板上之一增益區段二極體(D0 )之一陽極；將一調變信號遞送至安置於該可調諧雷射之該共用基板上之一電吸收區段二極體(D2 )之一陽極；及接收指示一突發接通狀態或一突發關斷狀態之一突發模式信號(330)。當該突發模式信號指示該突發關斷狀態時，該方法包含自該增益區段二極體之該陽極處之該增益電流汲取一汲入電流(ISINK )。當該突發模式信號從該突發關斷狀態轉變為指示該突發接通狀態時，該方法包含停止自該增益電流汲取該汲入電流及將一過衝電流(IOVER )遞送至該增益區段二極體之該陽極。

Description

突發模式雷射驅動電路
本發明係關於突發模式雷射驅動電路。
光纖通信係使用光纖作為通信通道將資訊從一源(傳輸器)傳輸至一目的地(接收器)之一新興方法。一分波多工被動光學網路(WDM-PON)係用於存取及回傳網路之一光學技術。WDM-PON在含有被動光學組件之一實體點對多點光纖基礎結構上方使用多個不同波長。不同波長之使用允許相同實體光纖內之訊務分離。結果係經由一實體點對多點網路拓撲結構提供邏輯點對點連接的一網路。WDM-PON允許操作者經由長距離將高頻寬遞送至多個端點。一PON通常包含定位於一服務提供者中心局(例如，一集線器)之一光學線路終端、藉由一饋線光纖連接至中心局之一遠端節點、及接近最終使用者之若干光學網路單元或光學網路終端。遠端節點對來自中心局之一光學信號進行解多工且沿對應分配光纖將解多工光學信號分配至多個光學網路終端。分時多工(TDM)係藉由使用不同、非重疊時槽經由一共同信號路徑傳輸及接收獨立信號之一方法。時分波分多工(TWDM)使用時間及波長尺寸兩者來對信號進行多工。基於可調諧雷射及適合驅動拓撲結構之無色光學網路單元(ONU)係用於靈活WDM/TWDM-PON系統架構之關鍵組件。ONU中之雷射驅動電路係用以產生上游光學信號之組件。為符合WDM/TWDM-PON系統要求，驅動電路必須保證光學輸出不但具有足夠功率及調變量值，而且具有短的突發切換時間及最小波長漂移。
本發明之一個態樣提供一種用於在突發接通及突發關斷狀態期間透過一雷射驅動電路加偏壓於且調變一可調諧雷射的方法。該方法包含：藉由雷射驅動電路將一增益電流遞送至安置於一可調諧雷射之一共用基板上之一增益區段二極體之一陽極；及藉由該雷射驅動電路將一調變信號遞送至安置於該可調諧雷射之該共用基板上之一電吸收(EA)區段二極體之一陽極。方法亦包含在雷射驅動電路處接收指示一突發接通狀態或一突發關斷狀態之一突發模式信號。當突發模式信號指示突發關斷狀態時，方法包含藉由雷射驅動電路自增益區段二極體之陽極處之增益電流汲取一汲入電流。汲入電流小於遞送至增益區段二極體之陽極之增益電流。當突發模式信號從突發關斷狀態轉變為指示突發接通狀態時，方法包含：停止藉由雷射驅動電路自增益區段二極體之陽極處之增益電流汲取汲入電流；及藉由該雷射驅動電路將一過衝電流遞送至該增益區段二極體之該陽極。
本發明之實施方案可包含以下選用特徵之一或多者。在一些實施方案中，當突發模式信號指示突發關斷狀態時，增益區段二極體包含等於增益電流減去汲入電流之一增益區段二極體電流。此處，增益區段二極體電流大於零且小於可調諧雷射之一操作電流，其中操作電流對應於一電流臨限值以在突發接通狀態與突發關斷狀態之間轉變。雷射驅動電路可包含介於增益區段二極體與一電流汲入源之間之一高速傳輸線及/或介於EA區段二極體與一電流調變源之間之一高速傳輸線。在一些實例中，EA區段二極體藉由一可程式化電壓源反向偏壓。與EA區段二極體相關聯之調變信號可與相關聯於增益區段二極體之突發模式信號分離。
在一些實例中，方法亦包含在雷射驅動電路處從該雷射驅動電路之一突發級接收一汲入電流調整，其中該汲入電流調整經組態以調整汲入電流。突發級可包含一差分對第一MOSFET及第二MOSFET，各MOSFET連接至一突發模式信號源，該第一MOSFET連接至一電阻器，該電阻器連接至一電壓源，該第二MOSFET連接至增益區段二極體之陽極。當突發模式信號指示突發關斷狀態時，可關閉第一MOSFET且可導通第二MOSFET以自增益區段二極體之陽極汲取汲入電流。另一方面，當突發模式信號指示突發接通狀態時，可導通第一MOSFET且可關閉第二MOSFET以停止自增益區段二極體之陽極汲取汲入電流。
在一些實施方案中，方法亦包含在突發接通狀態開始之後之一轉變時段內藉由雷射驅動電路將過衝電流遞送至增益區段二極體之陽極。此處，轉變時段小於對應於突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。雷射驅動電路可包含一過衝級，該過衝級電容耦合至增益區段二極體之陽極以將過衝電流遞送至該增益區段二極體之該陽極。此處，過衝級包含一共源極放大器，該共源極放大器包含連接至一突發模式信號源之一n型金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)及一第一電阻器。
在一些實例中，遞送調變信號進一步包含將雷射驅動電路之一調變級電容耦合至EA區段二極體之陽極。在此等實例中，調變級包含一差分對第一及第二金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，藉此各MOSFET連接至一資料信號源且第一MOSFET連接至一第一電阻器。此處，第一電阻器連接至一電壓源而第二MOSFET藉由一電容器連接至EA區段二極體之陽極。此外，第二MOSFET可連接至連接至一可變電壓源之一第二電阻器。可調諧雷射可包含一多區段可調諧雷射。
本發明之另一態樣提供一種雷射驅動電路，其包含：一電壓源，其經組態以將一增益電流遞送至安置於一可調諧雷射之一共用基板上之一增益區段二極體之一陽極；及一調變級，其經組態以將一調變信號遞送至安置於該可調諧雷射之該共用基板上之一電吸收(EA)區段二極體之一陽極。雷射驅動電路亦包含一突發級，該突發級經組態以接收指示一突發接通狀態或一突發關斷狀態之一突發模式信號。當突發模式信號指示突發關斷狀態時，突發級經組態以自增益區段二極體之陽極處之增益電流汲取一汲入電流。汲入電流小於遞送至增益區段二極體之陽極之增益電流。當突發模式信號從突發關斷狀態轉變為指示突發接通狀態時，突發級經組態以停止自增益區段二極體之陽極處之增益電流汲取汲入電流。雷射驅動電路亦包含經組態以將一過衝電流遞送至增益區段二極體之陽極的一過衝級。
此態樣可包含以下選用特徵之一或多者。在一些實施方案中，當突發模式信號指示突發關斷狀態時，增益區段二極體包含等於增益電流減去汲入電流之一增益區段二極體電流。此處，增益區段二極體電流大於零且小於可調諧雷射之一操作電流，其中操作電流對應於一電流臨限值以在突發接通狀態與突發關斷狀態之間轉變。雷射驅動電路可包含介於增益區段二極體與一電流汲入源之間之一高速傳輸線及/或介於EA區段二極體與一電流調變源之間之一高速傳輸線。在一些實例中，EA區段二極體藉由一可程式化電壓源反向偏壓。與EA區段二極體相關聯之調變信號可與相關聯於增益區段二極體之突發模式信號分離。
在一些實例中，突發級進一步經組態以提供一汲入電流調整，其中該汲入電流調整經組態以調整汲入電流。突發級可包含一差分對第一MOSFET及第二MOSFET，各MOSFET連接至一突發模式信號源，該第一MOSFET連接至一電阻器，該電阻器連接至一電壓源，該第二MOSFET連接至增益區段二極體之陽極。當突發模式信號指示突發關斷狀態時，可關閉第一MOSFET且可導通第二MOSFET以自增益區段二極體之陽極汲取汲入電流。另一方面，當突發模式信號指示突發接通狀態時，可導通第一MOSFET且可關閉第二MOSFET以停止自增益區段二極體之陽極汲取汲入電流。
在一些實施方案中，過衝級在突發接通狀態開始之後之一轉變時段內將過衝電流遞送至增益區段二極體之陽極。此處，轉變時段小於對應於突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。過衝級可電容耦合至增益區段二極體之陽極以將過衝電流遞送至該增益區段二極體之該陽極。此處，過衝級包含一共源極放大器，該共源極放大器包含連接至一突發模式信號源之一n型金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)及一第一電阻器。
在一些實例中，調變級電容耦合至EA區段二極體之陽極。在此等實例中，調變級包含一差分對第一及第二金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)，藉此各MOSFET連接至一資料信號源且第一MOSFET連接至一第一電阻器。此處，第一電阻器連接至一電壓源而第二MOSFET藉由一電容器連接至EA區段二極體之陽極。此外，第二MOSFET可連接至連接至一可變電壓源之一第二電阻器。可調諧雷射可包含一多區段可調諧雷射。
在隨附圖式及以下描述中陳述本發明之一或多個實施方案之細節。將從描述及圖式且從發明申請專利範圍明白其他態樣、特徵及優勢。
參考圖1，一光學通信系統100在容置於一中心局(CO) 130中之一光學線路終端(OLT) 120和與使用者150、150a至150n (亦被稱為客戶或用戶)相關聯之光學網路單元(ONU) 140、140a至140n (例如，一雙向光學收發器)之間透過通信鏈路110、112、112a至112n (例如，光纖或視線自由空間光學通信)遞送通信信號102 (例如，光學信號)。ONU 140、140a至140n通常定位於使用者150、150a至150n之處所152、152a至152n處。
客戶端設備(CPE)係定位於使用者150之處所152處且在一分界點(「界點」)處連接至一載波電信通道C的任何終端及相關聯設備。在展示之實例中，ONU 140係一CPE。界點係在一處所、建築物、或複合體中建立以將客戶設備與服務提供者設備分離的一點。CPE大體上係指裝置，諸如電話、路由器、開關、住宅閘道器(RG)、機上盒、固定行動融合產品、家庭網路配接器、或使使用者150能夠存取一通信服務提供者之服務且經由一區域網路(LAN)將其等分佈於使用者150之處所152周圍的網際網路存取閘道器。
在一些實施方案中，光學通信系統100實施(舉例而言)用於存取及行動前傳/回傳網路之一光學存取網路105 (諸如一被動光學網路(PON) 105)。在一些實例中，光學通信系統100實施具有直接連接(諸如光學乙太網路)之一點對點(pt-2-pt) PON，其中一家庭運行光學鏈路110、112 (例如，光纖)一直延伸回至CO 130處之一OLT 120且各客戶150、150a至150n由一單獨OLT 120a至120n端接。在其他實例中，光學通信系統100實施一點對多點(pt-2-multi-pt) PON，其中一共用OLT 120服務多個客戶150、150a至150n。
CO 130包含將光學存取網路105連接至一網際網路協定(IP)、異步傳送模式(ATM)、或同步光學網路(SONET)骨幹(舉例而言)的至少一個OLT 120。因此，各OLT 120係PON 105之一端點且在由服務提供者設備使用之電信號與由PON 105使用之光學信號102之間轉換。各OLT 120、120a至120n包含至少一個收發器122、122a至122n，此取決於光學存取網路105之實施。OLT 120經由一對應收發器122，透過一饋線光纖110將光學信號102發送至一遠端節點(RN) 170，該遠端節點(RN) 170包含一頻帶多工器160，該頻帶多工器160經組態以對光學信號102解多工且沿對應分配光纖112、112a至112n將解多工光學信號104分配給多個使用者150、150a至150n。用於多工/解多工之頻帶多工器160可為一陣列波導光柵180 (AWG)，其係一被動光學裝置。在一些實例中，各CO 130包含多個OLT 120、120a至120n，且各OLT 120經組態以服務一組使用者150。另外，各OLT 120可經組態以在不同服務中提供信號，例如，一個OLT 120可在1G-PON中提供服務，而另一OLT 120在10G-PON中提供服務。
如圖1中展示，CO 130對從數個源(諸如一視訊媒體分配源132、一網際網路資料源134、及一語音資料源136)接收之信號進行多工，且在透過饋線光纖110將多工光學信號102發送至RN 170之前將所接收信號多工成一個多工信號102。可由OLT 120或定位於CO 130處之一寬頻網路閘道器(BNG)執行多工。通常，服務在封包層上進行分時多工。
分時多工(TDM)係藉由使用不同、非重疊時槽經由一共同信號路徑傳輸及接收獨立信號之一方法。分波多工(WDM)使用多個波長λ來實施PON 105中之點對多點通信。OLT 120透過一個光纖110將多個波長伺服至RN 170處之頻帶多工器160，該頻帶多工器160對OLT 120與複數個ONU 140、140a至140n之間之信號進行多工/解多工。多工組合數個輸入信號且輸出一組合信號。時分波分多工(TWDM)使用時間及波長尺寸兩者來對信號進行多工。
對於WDM及密集WDM (DWDM)，OLT 120包含多個光學收發器122、122a至122n。各光學收發器122以一個固定波長λD (被稱為一下游波長)傳輸信號且以一個固定波長λU (被稱為一上游波長)接收光學信號102。下游波長λD 及上游波長λU 可能相同或不同。此外，一通道C可定義一對下游波長λD 及上游波長λU ，且一對應OLT 120之各光學收發器122、122a至122n可被指派一唯一通道Ca–n 。
OLT 120對其光學收發器122、122a至122n之通道C、Ca–n 進行多工/解多工以透過饋線光纖110傳遞一光學信號102。而RN 170處之頻帶多工器160對OLT 120與複數個ONU 140、140a至140n之間之光學信號102、104、104a至104n進行多工/解多工。舉例而言，對於下游通信，頻帶多工器160將來自OLT 120之光學信號102解多工成各對應ONU 140、140a至140n之ONU光學信號104、104a至104n (即，下游光學信號104d)。對於上游通信，頻帶多工器160將來自各對應ONU 140、140a至140n之ONU光學信號104、104a至104n (即，上游光學信號104u)多工成光學信號102以遞送至OLT 120。為使傳輸成功，OLT 120之光學收發器122、122a至122n逐個與ONU 140、140a至140n匹配。換言之，往返於一給定ONU 140之各自下游光學信號104d及上游光學信號104u之下游波長λD 及上游波長λU (即，通道C)匹配一對應光學收發器122之下游波長λD 及上游波長λU (即，通道C)。
在一些實施方案中，各ONU 140、140a至140n包含一對應可調諧ONU收發器142、142a至142n (例如，其包含一雷射或發光電二極體)，該對應可調諧ONU收發器142、142a至142n可調諧為由一對應OLT 120在一接收端處使用之任何波長λ。ONU 140可將可調諧ONU收發器142自動調諧為一波長λ，此在對應OLT 120與ONU 140之間建立一通信鏈路。各光學收發器122、142可包含資料處理硬體124、144 (例如，控制硬體、電路、場可程式化閘陣列(FPGA等))及與資料處理硬體124、144通信之記憶體硬體126、146。記憶體硬體126、146可儲存指令(例如，經由韌體)，該等指令當在資料處理硬體124、144上執行時導致資料處理硬體124、144執行用於自動調諧光學收發器122、142之操作。在一些組態中，可調諧ONU收發器142包含一雷射驅動電路500 (圖5)，該雷射驅動電路500經組態以連續地提供一電流至處於一突發接通狀態(圖3A)及一突發關斷狀態(圖3B)之一可調諧雷射310。ONU 140可包含將光波轉換為一電氣形式的一光偵測器。電信號可進一步向下解多工為子分量(例如，一網路上方之資料、使用麥克風轉換成電流且使用揚聲器轉換回至其原始物理形式之聲波、使用視訊攝影機轉換成電流且使用一電視機轉換回至其物理形式之轉換影像)。
圖2圖解說明用於通信系統100之一例示性DWDM架構200，該DWDM架構200促成使用者聚集至一單股光纖110、112、112a至112n上。可用作一頻帶多工器160之一例示性陣列波導光柵180 (AWG)光學地耦合至OLT 120及複數個ONU 140、140a至140n。AWG 180可用於透過饋線光纖110將來自OLT 120之一光學信號102解多工成各對應ONU 140、140a至140n之數個不同波長λ之下游ONU光學信號104d、104da至104dn。AWG 180可相反地將來自各ONU 140之不同波長λ之上游ONU光學信號104u、104ua至104un多工成一單個光學饋線光纖110，藉此OLT 120透過饋線光纖110接收多工光學信號104。AWG 180包含光學地耦合至OLT 120之一多工埠210及複數個解多工埠220、220a至220n。各解多工埠220光學地耦合至複數個ONU 140、140a至140n之一對應ONU 140。在一些實例中，將AWG 180安置於RN 170處。在其他實例中，AWG 180安置於OLT 120處，或更明確言之，與OLT 120共置於CO 130處。
AWG 180本質上係循環的。AWG 180之波長多工及解多工性質在被稱為自由光譜範圍(FSR)之波長週期內重複。藉由FSR分離之多個波長透過AWG 180從各解多工埠220傳遞至多工埠210。在展示之實例中，FSR之多個波長λ之各者分離達約100吉赫(GHz)，其中一波長通帶204係約40 GHz。例如，第一波長λa 、第二波長λb 及第三波長λc 各自分離達100 GHz且與約40 GHz之一對應波長通帶204、204a至204c相關聯。然而，在其他組態中，波長通帶204可大於或等於40 GHz。由波長下限λ1 及波長上限λ2 界定與波長λa 相關聯之波長通帶204a，由波長上限λ3 及波長下限λ4 界定與波長λb 相關聯之波長通帶204b，且由波長上限λ5 及波長下限λ6 界定與波長λc 相關聯之波長通帶204c。可藉由與一阻帶相關聯之一系列波長分離波長通帶204。在展示之實例中，在波長通帶204a之波長上限λ2 與波長通帶204b之波長下限λ3 之間界定一阻帶，且在波長通帶204b之波長上限λ4 與波長通帶204c之波長下限λ5 之間界定另一阻帶。
在一些實施方案中，AWG 180之各解多工埠220、220a至220n與波長通帶204、204a至204n之一對應者相關聯。此處，AWG 180經組態以允許具有與對應解多工埠220相關聯之波長通帶204內之一波長之各上游光學信號104u傳遞通過AWG 180。然而，對於具有與對應解多工埠220相關聯之波長通帶204外之一波長之任何上游光學信號104u，AWG 180經組態以阻止彼等上游光學信號104u傳遞通過AWG 180。在展示之實例中，ONU 140a之ONU收發器142a以對應解多工埠220a之波長通帶204a內之一波長傳輸一對應光學信號104ua。例如，光學信號104ua之波長大於波長下限λ1 且小於波長通帶204a之波長上限λ2 。類似地，ONU 140b至ONU 140n之各ONU收發器142b至142n以與對應解多工埠220b至220n相關聯之波長通帶204b至204n內之一對應波長傳輸一對應光學信號104ub至104un。
通常，為避免OLT 120處之串擾，一次僅一個ONU 140將上游光學信號104u傳輸至OLT 120。ONU收發器142包含一傳輸器310 (圖3A及圖3B)，通常一半導體雷射，該傳輸器310經組態以在一突發接通狀態中將上游光學信號104u傳輸至OLT 120。在未使用時關閉雷射310以停止將光學信號104u傳輸至OLT 120導致雷射310之溫度冷卻。雷射310在導通以傳輸一隨後上游光學信號104u時再次加熱。每當雷射導通時，由重複加熱及冷卻導致之熱波動導致波長漂移。在一些實例中，光學信號104u之波長漂移出與頻帶多工器160、180相關聯之波長通帶204，藉此導致頻帶多工器160、180阻止光學信號104u通過其傳遞至OLT 120。
參考圖3A及圖3B，在一些實施方案中，通信系統100之ONU 140、140a之ONU收發器142、142a包含用於一可調諧雷射310之一雷射驅動電路500，該雷射驅動電路500經組態以當在一突發接通狀態(圖3A)與一突發關斷狀態(圖3B)中之操作之間切換時抑制波長漂移。參考圖3A，示意圖300a展示ONU 140在處於突發接通狀態時，調諧可調諧雷射310以按頻帶多工器160 (例如，AWG 180)之波長通帶204、204a內之傳輸波長λTx 傳輸光學信號104u。頻帶多工器160經組態以允許光學信號104u以傳輸波長λTx 傳遞通過。
頻帶多工器160可包含具有與由波長上限λ1 及波長下限λ2 界定之波長通帶204、204a相關聯之對應解多工埠220、220a之AWG 180。ONU收發器142亦包含一跨阻抗放大器(TIA) 322，該跨阻抗放大器(TIA) 322經組態以透過一光電二極體320從OLT 120接收已由頻帶多工器160解多工之下游光學信號104d。ONU 140之資料處理硬體(例如，控制硬體) 144、144a運用交流電(AC)耦合來實施一雷射驅動電路500，該交流電(AC)耦合將電信號電耦合至可調諧雷射310以實現突發接通狀態與突發關斷狀態之間之快速切換且最小化波長漂移。例如，雷射驅動電路500可將一突發接通電流350、350a遞送至可調諧雷射310以在突發接通狀態中操作雷射310且可將一突發關斷電流350、350b遞送至可調諧雷射310以在突發關斷狀態中操作可調諧雷射310。
在一些實例中，雷射驅動電路500接收指示突發接通狀態之一突發模式信號(BurstEn) 330以將突發接通電流350a遞送至可調諧雷射310 (即，將一第一二極體電流I1Do 遞送至增益區段二極體D0 之陽極)。突發接通電流350a可加偏壓於可調諧雷射310以按頻帶多工器160之波長通帶204內之傳輸波長λTx 傳輸光學信號104u。
參考圖3B，示意圖300b展示ONU 140a在突發關斷狀態中調諧可調諧雷射310以停止將光學信號104u傳輸至OLT 120。當處於突發關斷狀態中時，雷射310不發射雷射或僅產生不足以藉由OLT 120處之接收器靈敏度接收之低量值之一光功率輸出。在一些實施方案中，雷射驅動電路500接收指示突發關斷狀態之突發模式信號(BurstEn) 330以將突發關斷電流350b遞送至可調諧雷射310 (即，將一第二二極體電流I2Do 遞送至增益區段二極體D0 之陽極)。突發關斷電流350b小於突發接通電流350a且可加偏壓於可調諧雷射310以停止以波長通帶204內之傳輸波長λTx 傳輸光學信號104u。
在一些實例中，在突發關斷狀態期間，雷射驅動電路500將突發關斷電流350b遞送至可調諧雷射310 (例如，遞送至增益區段二極體D0 之陽極)以在突發關斷狀態期間保持雷射溫熱。此處，突發關斷電流350b對應於增益電流(IGAIN )與自增益區段二極體D0 之陽極汲取IGAIN 之一部分之一汲入電流(ISINK )之間之差。在一些實施方案中，雷射310在突發關斷狀態期間藉由減小之突發關斷電流350b (即，IGAIN 與ISINK 之間之差)連續加熱。因此，代替藉由汲取全部增益電流(IGAIN )或使增益區段二極體D0 之陽極接地而使雷射310完全斷電以停止將光學信號104u傳輸至OLT 120，且藉此導致雷射310之冷卻，增益區段二極體D0 經組態以接收突發關斷電流350b以加熱可調諧雷射310，而同時停止將光學信號104u傳輸至OLT 120。當處於突發關斷狀態時藉由突發關斷電流350b連續加熱可調諧雷射310可減少雷射310處之熱波動，且藉此抑制在ONU 140操作以隨後在光學信號104u中傳輸資料以由OLT 120接收時發生波長漂移。
圖4A至圖4C描繪作為電吸收調變雷射(EML) 400、400a至400c之可調諧雷射310之實例。在一些組態中，可調諧雷射310包含一多區段結構，其中各區段/結構共用一單個基板。作為一實例，區段可包含一增益區段410、一相位區段420、一電吸收(EA)區段430、一分佈式布拉格反射器(DBR)區段440、及一熱電冷卻區段/模組(TEC) 450。各區段在一共用N摻雜之磷化銦(InP)基板上具有一P摻雜之InP區，此形成具有一共陰極之一對應二極體(D0 、D1 、D2 、D3 )。可藉由對應注入電流(IGAIN 、IPHASE 、IDBR )或電壓(VEA )驅動此等二極體。
增益區段410可提供產生一適合光功率用於達成光學信號104u至OLT 120之傳輸距離之功能。可調諧雷射310及/或與可調諧雷射310通信之電路(例如，驅動電路500)可透過展示實例中之驅動電流IGAIN 之實施來提供此等增益區段功能。驅動電流產生載波波長λ之輸出功率。
相位區段420可提供可調整相移用於透過一相位注入電流(IPHASE )微調波長λ。當引入調變電壓時，EA區段430可接收一輸入電壓VEA 以充當一光學開關。隨著電壓或電流之振幅在EA區段430之陽極處改變，可調諧雷射之輸出功率強度改變，因此，添加調變資訊。DBR區段440 (圖4C)經組態以藉由改變DBR區段440內之一DBR 444之一折射率442而執行為可調諧雷射310之一波長調諧機制。額外地或替代地，TEC區段450可包含一陶瓷冷卻板及介於與一注入電流ITEC 相關聯之導體之間之一P摻雜且N摻雜區以輔助冷卻可調諧雷射310。可調諧雷射310不限於DBR雷射或TEC雷射且可對應於任何多區段可調諧雷射310。
圖4A提供用於TWDM-PON應用中之突發模式操作中之一例示性EML 400、400a。雷射400、400a可包含具有一增益區段410、一相位區段420、及一電吸收(EA)區段430之一多區段結構。連續波長(CW)光使用電流IGAIN 從增益區段410發射。EA區段430藉由一負電壓源VEA 反向偏壓且充當具有調變電壓之一光學開關。相位區段420抑制增益區段410與EA區段430之間之串擾。相位區段420亦可藉由使用電流IPHASE 而微調波長λ。
圖4B提供一例示性EML 400、400b，其類似於EML 400、400a，但具有一TEC區段450。TEC模組450藉由冷卻或加溫雷射400、400b精確地控制雷射400、400b之溫度。由於溫度與波長λ之間之相關性，故此精確溫度控制幫助調諧波長λ。表現為一溫度感測器之一熱阻器RT 可經由一黏著劑(例如，導電膠)附接至EML晶片之基底板。指示EML晶片溫度之所感測電壓VRT 饋送控制電子器件以調諧TEC電流ITEC ，直至EML晶片溫度達到目標溫度。因此，目標溫度幫助打造(hone)波長λ。終端電阻器REA 可在高速調變期間接合至EA區段430用於阻抗匹配目的。在圖4C中，EML 400、400c類似於EML 400、400b，但額外地包含一DBR區段440作為一波長調諧機制。DBR區段440可藉由運用注入電流IDBR 改變DBR 444之折射率442而進一步擴展可調諧雷射310 (例如，EML 400、400c)之一調諧範圍。
圖5提供用於一可調諧ONU 140中之雷射驅動電路500之一示意圖。在一些實例中，一EML (例如，EML 400、400a至400c)包含用於突發模式應用之驅動電路500。驅動電路500經組態以基於可調諧雷射310之突發模式(例如，突發關斷狀態或突發接通狀態)而遞送及/或修改安置於多區段可調諧雷射310之共用基板上之增益區段二極體D0 之陽極處之增益區段二極體電流ID0 。增益區段二極體D0 之一陰極側接地而增益區段二極體D0 之陽極側連接至一電壓源VCC 502，此將增益電流IGAIN 遞送至增益區段二極體D0 之陽極。此處，遞送至二極體D0 之增益電流IGAIN 之量值判定雷射310之光功率用於在突發接通狀態中以波長通帶204內之傳輸波長λTx 傳輸光學信號104u。驅動電路500包含一輸入級510、一調變級520、一突發級530、一過衝級540、及一雷射級550。雷射級550連接至可調諧雷射310之區段410至450。舉例而言，圖5描繪連接至增益區段410及EA區段430之級510至540。電路500可進一步將一注入電流IDBR 遞送至DBR區段二極體D3 之陽極以驅動DBR區段440。可藉由一直流轉類比轉換器(DAC)實施注入電流IDBR 。參考圖5，輸入級510包含一對放大器512、512a至512b (例如，一對限制放大器LA1 、LA2 )。在一些實例中，該對放大器512、512a至512b經組態使得放大之輸出信號足夠大以完全切換尾電流源(即，調變電流IMOD 及汲入電流ISINK )。第一放大器(LA1 ) 512、512a從一資料信號源504接收提供資料資訊之輸入資料信號DAT+、DAT-且將輸入資料信號DAT+、DAT-放大成放大輸出信號514a、516a。在展示之實例中，LA1 512a對應於用於放大來自資料信號源504之差分輸入資料信號DAT+、DAT-之一差分輸入差分輸出限制放大器。第二放大器(LA2 ) 512、512b從一突發模式信號源506接收指示突發接通狀態(圖3A)或突發關斷狀態(圖3B)之突發模式信號(BurstEN) 330且將BurstEN 330放大成放大輸出信號514b、516b。舉例而言，一邏輯高或「1」可指示一突發接通狀態而一邏輯低或「0」可指示一突發關斷狀態。在展示之實例中，第二放大器512、512b對應於用於放大來自突發模式信號源506之BurstEN 330之一單端輸入差分輸出限制放大器。額外地或替代地，出於速度及信號考量，放大器512、512a至512b之輸入端可包含用以避免信號反射之終端電阻器。此處，在圖5中，第一放大器512、512a將放大之輸出信號514a、516a發送至調變級520且第二放大器512、512b將放大之輸出信號514b、516b發送至突發級530。
調變級520經組態以將一調變信號遞送至安置於可調諧雷射310之共用基板上之EA區段二極體D2 之一陽極。進一步參考圖5，調變級520包含一差分對電晶體M1 、M2 、一調變尾電流源522、及電阻器R1 、R2 。調變尾電流源522可程式化且可由一直流轉類比轉換器(DAC)實施以控制調變電流IMOD 之一調變量值。在一些實施方案中，電晶體M1 、M2 係n型金屬氧化物半導體(NMOS)場效應電晶體(MOSFET)，使得在一高信號之情況下此等電晶體啟動(導通)以允許電流流過電晶體。在其他實施方案中，電晶體M1 、M2 可為雙極接面電晶體(BJT)。在一些實例中，EML雷射級550中之EA二極體D2 藉由一可程式化電壓源VEA 552反向偏壓。在此等實例中，為避免用反向偏壓電壓影響一正常操作點，一AC電容器C1 將來自調變級520之調變耦合至EA區段二極體D2 之一陽極。額外地或替代地，一第二電容器C2 對來自可程式化電壓源VEA 552之低頻漣波進行濾波。在一些組態(諸如圖5)中，為提高速度及信號完整性，最佳定位於電壓供應器VCC 526附近之一第二電阻器R2 與電阻器REA 匹配(例如，具有相同值)。在一些實施方案中，調變級520與雷射級550之EA區段430之間之一連接(例如，展示為MOD+)包含一高速傳輸線(例如，傳輸線TL1 )。舉例而言，至第一電容器C1 之連接充當具有等於REA 之特性阻抗之一高速傳輸線TL1 。此處，在可程式化電壓源VEA 552與第一電容器C1 或EA區段二極體D2 之間，一電感器L2 在高速調變期間屏蔽EA區段二極體D2 使之免受負電壓源VEA 552影響。
突發級530經組態以基於突發模式信號(BurstEN) 330而影響可調諧雷射310之增益區段410。在一些實施方案(諸如圖5)中，突發級530與調變級520分離。舉例而言，突發級530連接至遞送放大之突發模式信號514b、516b之第二放大器512、512b，但未連接至第一放大器512、512a。繼續參考圖5，突發級530包含一差分對電晶體M3 、M4 及一汲入尾電流源532。在一些實施方案中，第三電晶體M3 及第四電晶體M4 係n型金屬氧化物半導體(NMOS)場效應電晶體(MOSFET)，使得在一高信號之情況下此等電晶體啟動以允許電流流過電晶體。在其他實施方案中，電晶體M3 、M4 可為雙極接面電晶體(BJT)。汲入尾電流源522可程式化且提供一汲入電流ISINK 調整，該汲入電流ISINK 調整可由一直流轉類比轉換器(DAC)實施以控制汲入電流ISINK 之一量值。
當突發模式信號330指示一突發接通狀態時(例如，在放大之BurstEN信號為高之情況下)，第三電晶體M3 啟動(導通)而第四電晶體M4 非作用(關斷) (例如，歸因於突發模式信號之互補放大輸出信號為低)。此處，汲入尾電流源532導致全部電流從電壓源VCC 534通過第三電阻器R3 且跨第三電晶體M3 流動至接地而不影響增益區段二極體D0 之陽極處之增益電流IGAIN 。相應地，當突發模式信號330指示突發接通狀態時，可調諧雷射310由增益電流IGAIN 驅動而不自突發級530進一步加偏壓(例如，汲入電流ISINK )。因此，在當突發模式信號330從指示突發關斷狀態轉變為指示突發接通狀態時之案例中，驅動電路500經組態以停止自增益區段二極體D0 之陽極處之增益電流IGAIN 之汲入電流ISINK 之任何汲取。
當突發模式信號330指示一突發關斷狀態時(例如，在放大之BurstEN信號為低之情況下)，第三電晶體M3 非作用(關斷)而第四電晶體M4 啟動(接通) (例如，歸因於突發模式信號之互補放大輸出信號為高)。此處，突發級530內之汲入尾電流源532基於汲入電流ISINK 而從增益電流IGAIN 汲取電流。舉例而言，增益區段二極體電流IDO 等於增益電流IGAIN 減去汲入電流ISINK 。額外地或替代地，在高突發速度期間，出於信號整合考量，突發級530可經由一高速傳輸線(展示為TL2 )連接至增益區段二極體D0 。
在一些組態中，驅動電路500汲取走幾乎全部增益電流IGAIN ，使得光功率可忽略。現參考圖6，剖面線610描繪在二極體電流被完全轉移(ID0 = 0且IGAIN = ISINK )時之突發關斷狀態期間之雷射310之光功率及波長。光功率處於狀態OP0 。剖面線620描繪在ISINK 小於IGAIN 且ID0 = IGAIN – ISINK 時雷射310之光功率及波長。在此組態中，光功率處於狀態OP1 ，其大於OP0 ，但仍遠低於用於產生啓用雷射310所必需之臨限光功率OPON 之操作電流(即，電流臨限值)。剖面線630描繪在ISINK 再次小於IGAIN 且ID0 = IGAIN – ISINK 時雷射310之光功率及波長。在此組態中，光功率處於狀態OP2 ，其大於OP0 及OP1 ，但仍低於啓用雷射310所必需之臨限光功率OPON 。剖面線640描繪在突發接通狀態期間且在ID0 = IGAIN (ISINK = 0)時雷射310之光功率及波長。在光功率狀態OP1 及OP2 下，雷射310在遠低於雷射功率OPON 之自發發射狀態下工作。
現參考圖7，圖解說明具有光功率狀態OP0 、OP1 、OP2 及OPON 之EML突發時間。如展示，隨著光功率狀態增加，突發接通及突發關斷時間減少。換言之，當雷射陽極穩定點接近一臨限電壓時，雷射310中之亞臨限電流允許快得多的突發接通及突發關斷時間。因而，圖7圖解說明雷射310導通之一時段tON 及雷射310關閉之一時段tOFF 兩者隨著光功率OP更遠離使雷射310從突發接通及突發關斷狀態轉變所必需之臨限光功率(例如，展示為OPON )而增加。由於雷射310之導通時段tON 及關閉時段tOFF 之此等增加，故完全關閉可調諧雷射310將更多波長漂移引入至可調諧雷射310。因此，在驅動電路500自增益電流IGAIN 汲取電流時之突發關斷期間，將增益區段二極體電流IDO 減小至恰好低於在突發接通狀態與突發關斷狀態之間轉變之一電流臨限值之一汲入電流ISINK 減少波長漂移且允許更快突發速度。
返回參考圖5，驅動電路500包含經組態以縮短可調諧雷射310 (例如，EML 400、400a至400c)之一突發時間的過衝級540。在一些實施方案中，過衝級540電容耦合(例如，藉由一第四電容器C4 )至增益區段二極體D0 之陽極以將一過衝電流IOVER 遞送至增益區段二極體D0 之陽極。過衝級540包含一共源極(CS)放大器、一耦合電容器C3 、及一MOS電容器M6 。此處，CS放大器包含一第五電晶體M5 及一第四電阻器R4 。在一些實施方案中，第五電晶體M5 及MOS電容器M6 可為n型金屬氧化物半導體(NMOS)場效應電晶體(MOSFET)。在其他實施方案中，電晶體M5 、M6 可為雙極接面電晶體(BJT)。在一些實例中，MOS電容器M6 對應於第五電晶體M5 之大小，其中一源極及一汲極連接至接地以平衡突發級530之負載寄生效應以避免效能降級之問題。在圖5中展示之組態中，結合第三電容器C3 及第四電阻器R4 之CS放大器具有藉由以下方程式表示之一傳遞函數：
Figure 02_image001
其中
Figure 02_image003
Figure 02_image005
Figure 02_image007
基於方程式(1)至(4)，過衝級540經組態以在操作點(例如，展示為圖8中之BT1 及BT2 )周圍之一小信號狀態下依A(s)之一增益進一步放大經放大突發信號514、514b。例如，對應於共源極放大器之電壓源VCC 542之一增益放大突發信號514、514b。參考傳遞函數，A0 係過衝級540之DC增益。此外，由於在極點p1 (即，CS放大器之輸出之根)之前產生零點z1 (即，CS放大器之輸入之根)，故在各突發轉變(例如，從突發接通狀態轉變為突發關斷狀態且反之亦然)時將一過衝電流IOVER 注入至驅動電路500中。在一些實例中，驅動電路500在突發接通狀態開始之後之一轉變時段內提供過衝電流IOVER 。轉變時段可能小於對應於突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。
圖8圖解說明描繪基於具有及不具有在突發轉變期間施加於增益區段二極體D0 之過衝電流IOVER 之雷射310之光功率(OP)之突發接通狀態及突發關斷狀態時間的一標繪圖800。標繪圖800描繪依據時間(x軸)而變化之OP (y軸)。剖面線802描繪指示突發關斷狀態(關斷)或突發接通狀態(接通)之突發模式信號(BurstEn) 330。剖面線804描繪在未使用雷射驅動電路500之過衝級540 (即，無過衝電流IOVER 被添加至增益區段二極體D0 之陽極)時之突發期間之雷射310之OP設定程序。剖面線806描繪在雷射驅動電路500之過衝級540將過衝電流IOVER 遞送至增益區段二極體D0 之陽極以縮短在突發接通狀態與突發關斷狀態之間轉變之時間時雷射310之OP。
在未遞送雷射驅動電路500之AC耦合過衝電流IOVER 之情況下，藉由剖面線804描繪之雷射310之OP在從突發關斷狀態至突發接通狀態之一突發模式轉變期間耗費一第一突發接通時間tON1 以增加至一臨限光功率。穩定OP對應於適於以傳輸波長λTx 將光學信號104u從ONU 140傳輸至OLT 120之雷射310處之一光功率。在從突發接通狀態返回突發關斷狀態之突發模式轉變期間，雷射310之OP耗費一第一突發關斷時間tOFF1 以從臨限光功率減小。
當過衝級540藉由第四電容器C4 電容耦合至增益區段二極體D0 之陽極以將過衝電流IOVER 遞送至增益區段二極體D0 時，藉由剖面線806描繪之雷射310之OP在從突發關斷狀態至突發接通狀態之突發模式轉變期間耗費一第二突發接通時間tON2 以增加至穩定OP。在一些實例中，過衝級540在突發接通狀態開始之後之一轉變時段內將過衝電流IOVER 遞送至增益區段二極體D0 之陽極。轉變時段小於對應於突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。換言之，在如(舉例而言)藉由第一突發轉變點BT1 及第二突發轉變點BT2 指示之突發接通狀態之持續時間之一部分內(即，在突發邊緣處)發生轉換週期期間之過衝電流IOVER 之遞送。由於與AC耦合過衝電流IOVER 相關聯之第二突發接通時間tON2 比無過衝級540之第一突發接通時間tON1 更短，故從突發關斷狀態至突發接通狀態之轉變時間減少(即，ton2 ＜ton1 )。在從突發接通狀態轉變回突發關斷狀態期間，藉由剖面線806描繪之雷射310之OP在比第一突發關斷時間tOFF1 更短之一第二突發關斷時間tOFF2 (即，toff2 ＜toff1 )中從臨限光功率減小。當第二突發關斷時間tOFF2 比第一突發關斷時間tOFF1 更短時，過衝級540之電容耦合減少從突發接通狀態至突發關斷狀態之轉變時間。額外地或替代地，過衝級540藉由過衝電流產生額外熱量，此加速溫度穩定化程序且縮短突發時間。
圖9係用於在突發接通及突發關斷狀態期間透過一雷射驅動電路500加偏壓於一可調諧雷射310之一例示性方法900的一流程圖。流程圖以操作902開始，此時雷射驅動電路500將一增益電流IGAIN 遞送至安置於一多區段可調諧雷射310之一共用基板上之一增益區段二極體D0 之一陽極。在操作904，方法900包含藉由雷射驅動電路500將一調變信號遞送至EA區段二極體D2 之一陽極。在操作906，方法900包含在雷射驅動電路500處接收指示突發接通狀態或突發關斷狀態之一突發模式信號330。在操作908，當突發模式信號330指示突發關斷狀態時，方法900包含藉由雷射驅動電路500自增益區段二極體D0 之陽極處之增益電流IGAIN 汲取一汲入電流ISINK 。此處，汲入電流ISINK 小於遞送至增益區段二極體D0 之陽極之增益電流IGAIN 。在操作910，當突發模式信號330從突發關斷狀態轉變為指示突發接通狀態時，方法900包含停止藉由雷射驅動電路500自增益區段二極體D0 之陽極處之增益電流IGAIN 汲取汲入電流ISINK 。在操作910，當突發模式信號330從突發關斷狀態轉變為指示突發接通狀態時，方法900包含藉由雷射驅動電路500將一過衝電流IOVER 遞送至增益區段二極體D0 之陽極。
圖10係可用於實施並控制此文件中描述之系統及方法(舉例而言)以程式化IMOD 、ISINK 、VEA 之量值或控制BurstEn、DAT+、DAT-信號等之一例示性運算裝置1000的一示意圖。運算裝置1000意欲表示各種形式之數位電腦，諸如膝上型電腦、桌上型電腦、工作站、個人數位助理、伺服器、刀片伺服器、主機及其他適當電腦。此處展示之組件、其等連接及關係、及其等功能意謂僅為例示性的，且不意謂限制此文件中描述及/或主張之本發明之實施方案。
運算裝置1000包含一處理器1010、記憶體1020、一儲存裝置1030、連接至記憶體1020及高速擴展埠1080之一高速介面/控制器1040、及連接至低速匯流排1070及儲存裝置1030之一低速介面/控制器1060。組件1010、1020、1030、1040、1050及1060之各者使用多種匯流排互連，且可安裝於一共同主機板上或視情況以其他方式安裝。處理器1010可處理用於在運算裝置1000內執行之指令，包含儲存於記憶體1020中或儲存裝置1030上以在一外部輸入/輸出裝置(諸如耦合至高速介面1040之顯示器1080)上顯示用於一圖形使用者介面(GUI)之圖形資訊的指令。在其他實施方案中，可使用多個處理器及/或多個匯流排，視情況連同多個記憶體及多個類型之記憶體。再者，可連接多個運算裝置1000，其中各裝置提供必要操作之部分(例如，作為一伺服器庫、一群組之刀片伺服器、或一多處理器系統)。
記憶體1020在運算裝置1000內非暫時性地儲存資訊。記憶體1020可為一電腦可讀媒體、一(若干)揮發性記憶體單元、或(若干)非揮發性記憶體單元。非暫時性記憶體1020可為用於在一臨時或永久基礎上儲存程式(例如，指令序列)或資料(例如，程式狀態資訊)以供運算裝置1000使用的實體裝置。非揮發性記憶體之實例包含(但不限於)快閃記憶體及唯讀記憶體(ROM)/可程式化唯讀記憶體(PROM)/可擦除可程式化唯讀記憶體(EPROM)/電子可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM) (例如，通常用於韌體，諸如開機程式)。揮發性記憶體之實例包含(但不限於)隨機存取記憶體(RAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)、靜態隨機存取記憶體(SRAM)、相變記憶體(PCM)以及磁碟或磁帶。
儲存裝置1030能夠為運算裝置1000提供大容量儲存。在一些實施方案中，儲存裝置1030係一電腦可讀媒體。在各種不同實施方案中，儲存裝置1030可為一軟碟裝置、一硬碟裝置、一光碟裝置、或一磁帶裝置、一快閃記憶體或其他類似固態記憶體裝置、或一裝置陣列，包含一儲存區域網路或其他組態中之裝置。在額外實施方案中，一電腦程式產品有形地體現於一資訊載體中。電腦程式產品含有指令，該等指令在被執行時執行諸如上文描述之一或多個方法。資訊載體係一電腦或機器可讀媒體，諸如記憶體1020、儲存裝置1030、或處理器1010上之記憶體。
高速控制器1040管理運算裝置1000之頻寬密集型操作，而低速控制器1060管理較低頻寬密集型操作。此工作分配僅係例示性的。在一些實施方案中，高速控制器1040耦合至記憶體1020、顯示器1080 (例如，透過一圖形處理器或加速器)，且耦合至高速擴展埠1050，該高速擴展埠1050可接受各種擴展卡(未展示)。在一些實施方案中，低速控制器1060耦合至儲存裝置1030及低速擴展埠1070。可包含各種通信埠(例如，USB、藍芽、乙太網路、無線乙太網路)之低速擴展埠1070可(例如)透過一網路配接器耦合至一或多個輸入/輸出裝置，諸如一鍵盤、一指標裝置、一掃描器、或一網路裝置(諸如一開關或路由器)。
運算裝置1000可以若干不同形式實施，如圖中展示。舉例而言，其可實施作為一標準伺服器1000a或在一群組之此等伺服器1000a中實施多次、作為一膝上型電腦1000b、或作為一機架伺服器系統1000c之部分。
可在數位電子及/或光學電路、積體電路、特別設計之ASIC (特定應用積體電路)、電腦硬體、韌體、軟體、及/或其等組合中實現本文中描述之系統及技術之各種實施方案。此等各種實施方案可包含可在包含至少一個可程式化處理器之一可程式化系統上執行及/或解釋之一或多個電腦程式中之實施方案，該至少一個可程式化處理器可為專用或通用，經耦合以從一儲存系統、至少一個輸入裝置及至少一個輸出裝置接收資料及指令，且將資料及指令傳輸至一儲存系統、至少一個輸入裝置及至少一個輸出裝置。
此等電腦程式(亦被稱為程式、軟體、軟體應用程式或程式碼)包含用於一可程式化處理器之機器指令，且可在一高階程序及/或物件導向式程式設計語言中及/或在組合/機器語言中實施。如本文中使用，術語「機器可讀媒體」及「電腦可讀媒體」係指任何電腦程式產品、非暫時性電腦可讀媒體、設備及/或裝置(例如，磁碟、光碟、記憶體、可程式化邏輯裝置(PLD))，其用於提供機器指令及/或資料至一可程式化處理器，包含接收機器指令作為一機器可讀信號之一機器可讀媒體。術語「機器可讀信號」係指用於提供機器指令及/或資料至一可程式化處理器之任何信號。
可藉由執行一或多個電腦程式之一或多個可程式化處理器執行本說明書中描述之程序及邏輯流程以藉由對輸入資料操作且產生輸出而執行功能。亦可藉由專用邏輯電路(例如，一FPGA (場可程式化閘陣列)或一ASIC (特定應用積體電路))執行程序及邏輯流程。適於執行一電腦程式之處理器藉由實例包含通用微處理器及專用微處理器兩者，及任何種類之數位電腦之任一或多個處理器。通常，一處理器將從一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或該兩者接收指令及資料。一電腦之必要元件係用於執行指令之一處理器及用於儲存指令及資料之一或多個記憶體裝置。通常，一電腦亦將包含用於儲存資料之一或多個大容量儲存裝置(例如，磁碟、磁光碟或光碟)，或以操作方式耦合以從該一或多個大容量儲存裝置接收資料或將資料傳送至該一或多個大容量儲存裝置或該兩者。然而，一電腦未必具有此等裝置。適於儲存電腦程式指令及資料之電腦可讀媒體包含全部形式之非揮發性記憶體、媒體及記憶體裝置，包含(藉由實例)：半導體記憶體裝置，例如，EPROM、EEPROM及快閃記憶體裝置；磁碟，例如，內部硬磁碟或可移除磁碟；磁光碟；及CD ROM及DVD-ROM光碟。處理器及記憶體可藉由專用邏輯電路補充或併入專用邏輯電路中。
為提供與一使用者之互動，可在具有用於將資訊顯示給使用者之一顯示裝置(例如，一CRT (陰極射線管)、LCD (液晶顯示器)監測器、或觸控螢幕)及視情況一鍵盤及一指標裝置(例如，一滑鼠或一軌跡球，使用者可藉由其提供輸入至電腦)之一電腦上實施本發明之一或多個態樣。亦可使用其他種類之裝置來提供與一使用者之互動；舉例而言，提供至使用者之回饋可為任何形式之感測回饋，例如，視覺回饋、聽覺回饋或觸覺回饋；且來自使用者之輸入可以任何形式接收，包含聲學、語音或觸覺輸入。另外，一電腦可藉由將文件發送至由使用者使用之一裝置且從該裝置接收文件而與一使用者互動；舉例而言，藉由回應於從一使用者之用戶端裝置上之一網頁瀏覽器接收之請求而將網頁發送至該網頁瀏覽器。
已描述若干實施方案。然而，將瞭解，可作出各種修改而不背離本發明之精神及範疇。相應地，其他實施方案在以下發明申請專利範圍之範疇內。
100‧‧‧光學通信系統 102‧‧‧光學信號 104‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號 104a‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號 104d‧‧‧下游光學信號 104da‧‧‧下游光學網路單元(ONU)光學信號 104db‧‧‧下游光學網路單元(ONU)光學信號 104dc‧‧‧下游光學網路單元(ONU)光學信號 104dn‧‧‧下游光學網路單元(ONU)光學信號 104n‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號 104u‧‧‧上游光學信號 104ua‧‧‧上游光學網路單元(ONU)光學信號 104ub‧‧‧上游光學網路單元(ONU)光學信號 104uc‧‧‧上游光學網路單元(ONU)光學信號 104un‧‧‧上游光學網路單元(ONU)光學信號 105‧‧‧光學存取網路/被動光學網路(PON) 110‧‧‧通信鏈路/饋線光纖 112‧‧‧通信鏈路/分配光纖 112a‧‧‧通信鏈路/分配光纖 112n‧‧‧通信鏈路/分配光纖 120‧‧‧光學線路終端(OLT) 120a‧‧‧光學線路終端(OLT) 120n‧‧‧光學線路終端(OLT) 122‧‧‧光學收發器 122a‧‧‧光學收發器 122n‧‧‧光學收發器 124‧‧‧資料處理硬體 126‧‧‧記憶體硬體 130‧‧‧中心局(CO) 132‧‧‧視訊媒體分配源 134‧‧‧網際網路資料源 136‧‧‧語音資料源 140‧‧‧光學網路單元(ONU) 140a‧‧‧光學網路單元(ONU) 140b‧‧‧光學網路單元(ONU) 140c‧‧‧光學網路單元(ONU) 140n‧‧‧光學網路單元(ONU) 142‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器 142a‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器 142b‧‧‧光學網路單元(ONU)收發器 142c‧‧‧光學網路單元(ONU)收發器 142n‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器 144‧‧‧資料處理硬體 146‧‧‧記憶體硬體 150‧‧‧使用者 150a‧‧‧使用者 150n‧‧‧使用者 152‧‧‧處所 152a‧‧‧處所 152n‧‧‧處所 160‧‧‧頻帶多工器 170‧‧‧遠端節點(RN) 180‧‧‧陣列波導光柵(AWG) 200‧‧‧密集分波多工(DWDM)架構 204‧‧‧波長通帶 204a‧‧‧波長通帶 204b‧‧‧波長通帶 204c‧‧‧波長通帶 204n‧‧‧波長通帶 210‧‧‧多工埠 220‧‧‧解多工埠 220a‧‧‧解多工埠 220b‧‧‧解多工埠 220c‧‧‧解多工埠 220n‧‧‧解多工埠 300a‧‧‧示意圖 300b‧‧‧示意圖 310‧‧‧可調諧雷射 320‧‧‧光電二極體 322‧‧‧跨阻抗放大器(TIA) 330‧‧‧突發模式信號(BurstEn) 350‧‧‧突發接通電流/突發關斷電流 350a‧‧‧突發接通電流 350b‧‧‧突發關斷電流 400‧‧‧電吸收調變雷射(EML) 400a‧‧‧電吸收調變雷射(EML) 400b‧‧‧電吸收調變雷射(EML) 400c‧‧‧電吸收調變雷射(EML) 410‧‧‧增益區段 420‧‧‧相位區段 430‧‧‧電吸收(EA)區段 440‧‧‧分佈式布拉格反射器(DBR)區段 442‧‧‧折射率 444‧‧‧分佈式布拉格反射器(DBR) 450‧‧‧熱電冷卻區段/模組(TEC) 500‧‧‧雷射驅動電路 502‧‧‧電壓源 504‧‧‧資料信號源 506‧‧‧突發模式信號源 510‧‧‧輸入級 512‧‧‧放大器 512a‧‧‧第一放大器(LA1) 512b‧‧‧第二放大器(LA2) 514‧‧‧放大突發信號 514a‧‧‧放大之輸出信號 514b‧‧‧放大之輸出信號 516a‧‧‧放大之輸出信號 516b‧‧‧放大之輸出信號 520‧‧‧調變級 522‧‧‧調變尾電流源 526‧‧‧電壓供應器 530‧‧‧突發級 532‧‧‧汲入尾電流源 534‧‧‧電壓源 540‧‧‧過衝級 542‧‧‧電壓源 550‧‧‧雷射級 552‧‧‧可程式化電壓源/負電壓源 610‧‧‧剖面線 620‧‧‧剖面線 630‧‧‧剖面線 640‧‧‧剖面線 800‧‧‧標繪圖 802‧‧‧剖面線 804‧‧‧剖面線 806‧‧‧剖面線 900‧‧‧方法 902‧‧‧操作 904‧‧‧操作 906‧‧‧操作 908‧‧‧操作 910‧‧‧操作 1000‧‧‧運算裝置 1000a‧‧‧標準伺服器 1000b‧‧‧膝上型電腦 1000c‧‧‧機架伺服器系統 1010‧‧‧處理器 1020‧‧‧記憶體 1030‧‧‧儲存裝置 1040‧‧‧高速介面/控制器 1050‧‧‧高速擴展埠 1060‧‧‧低速介面/控制器 1070‧‧‧低速匯流排 1080‧‧‧顯示器 BT1‧‧‧第一突發轉變點 BT2‧‧‧第二突發轉變點 C1‧‧‧交流電(AC)電容器/第一電容器 C2‧‧‧第二電容器 C3‧‧‧耦合電容器/第三電容器 C4‧‧‧第四電容器 D0‧‧‧增益區段二極體 D1‧‧‧二極體 D2‧‧‧電吸收(EA)區段二極體 D3‧‧‧分佈式布拉格反射器(DBR)區段二極體 L2‧‧‧電感器 M1‧‧‧第一金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET) M2‧‧‧第二金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET) M3‧‧‧第三電晶體 M4‧‧‧第四電晶體 M5‧‧‧第五電晶體 M6‧‧‧MOS電容器 R1‧‧‧第一電阻器 R2‧‧‧第二電阻器 R3‧‧‧第三電阻器 R4‧‧‧第四電阻器 REA‧‧‧終端電阻器 RT‧‧‧熱阻器 TL1‧‧‧高速傳輸線 TL2‧‧‧高速傳輸線
圖1係一例示性通信系統之一示意圖。
圖2係用於一通信系統之一例示性密集分波多工架構之一示意圖。
圖3A及圖3B係經組態以當在一突發接通狀態中與一突發關斷狀態中之操作之間切換時抑制波長漂移之一光學網路單元之示意圖。
圖4A至圖4C係例示性多區段可調諧雷射之示意圖。
圖5係用於一可調諧光學網路單元(ONU)中之一例示性雷射驅動電路之一示意圖。
圖6圖解說明依據藉由圖5之雷射驅動電路驅動之一可調諧雷射之波長而變化之光功率的一標繪圖。
圖7圖解說明描繪基於藉由圖5之雷射驅動電路驅動之一雷射之光功率之突發接通狀態及突發關斷狀態時間的一標繪圖。
圖8圖解說明描繪具有及不具有由圖5之雷射驅動電路施加之一過衝電流之突發接通狀態及突發關斷狀態的一標繪圖。
圖9係在突發接通及突發關斷狀態期間驅動一可調諧雷射之一方法之操作之一例示性配置的一示意圖。
圖10係可用於實施此文件中描述之系統及方法之一例示性運算裝置之示意圖。
各個圖式中之相同元件符號指示相同元件。
100‧‧‧光學通信系統
102‧‧‧光學信號
104‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號
104a‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號
104d‧‧‧下游光學信號
104n‧‧‧光學網路單元(ONU)光學信號
104u‧‧‧上游光學信號
105‧‧‧光學存取網路/被動光學網路(PON)
110‧‧‧通信鏈路/饋線光纖
112‧‧‧通信鏈路/分配光纖
112a‧‧‧通信鏈路/分配光纖
112n‧‧‧通信鏈路/分配光纖
120‧‧‧光學線路終端(OLT)
120a‧‧‧光學線路終端(OLT)
120n‧‧‧光學線路終端(OLT)
122‧‧‧光學收發器
122a‧‧‧光學收發器
122n‧‧‧光學收發器
124‧‧‧資料處理硬體
126‧‧‧記憶體硬體
130‧‧‧中心局(CO)
132‧‧‧視訊媒體分配源
134‧‧‧網際網路資料源
136‧‧‧語音資料源
140‧‧‧光學網路單元(ONU)
140a‧‧‧光學網路單元(ONU)
140n‧‧‧光學網路單元(ONU)
142‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器
142a‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器
142n‧‧‧可調諧光學網路單元(ONU)收發器
144‧‧‧資料處理硬體
146‧‧‧記憶體硬體
150‧‧‧使用者
150a‧‧‧使用者
150n‧‧‧使用者
152‧‧‧處所
152a‧‧‧處所
152n‧‧‧處所
160‧‧‧頻帶多工器
170‧‧‧遠端節點(RN)
180‧‧‧陣列波導光柵(AWG)

Claims (30)

  1. 一種操作可調諧(tunable)雷射之方法(900)，其包括：藉由一雷射驅動電路(500)將一增益電流(IGAIN)遞送至一增益區段(gain-section)二極體(D0)之一陽極，該增益區段二極體(D0)安置於一可調諧雷射(310)之一共用(shared)基板上；藉由該雷射驅動電路(500)將一調變信號遞送至一電吸收(EA)區段二極體(D2)之一陽極，該電吸收(EA)區段二極體(D2)安置於該可調諧雷射(310)之該共用基板上；在該雷射驅動電路(500)處接收指示一突發接通(burst-on)狀態或一突發關斷(burst-off)狀態之一突發模式信號(330)；當該突發模式信號(330)指示該突發關斷狀態時，藉由該雷射驅動電路(500)自該增益區段二極體(D0)之該陽極處之該增益電流汲取(sinking)一汲入電流(ISINK)，該汲入電流(ISINK)小於遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極之該增益電流；及當該突發模式信號(330)從該突發關斷狀態轉變為指示該突發接通狀態時：藉由該雷射驅動電路(500)，停止(ceasing)自該增益區段二極體(D0)之該陽極處之該增益電流汲取該汲入電流(ISINK)；且藉由該雷射驅動電路(500)，將一過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極。
  2. 如請求項1之方法(900)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發關 斷狀態時，該增益區段二極體(D0)包括等於該增益電流減去該汲入電流(ISINK)之一增益區段二極體電流(IDO)，該增益區段二極體電流(IDO)大於零且小於該可調諧雷射(310)之一操作電流，該操作電流對應於一電流臨限值以在該突發接通狀態與該突發關斷狀態之間轉變。
  3. 如請求項1之方法(900)，其中該雷射驅動電路(500)包括介於該增益區段二極體(D0)與一電流汲入源之間之一高速傳輸線(TL2)。
  4. 如請求項1之方法(900)，其中該雷射驅動電路(500)包括介於該EA區段二極體(D2)與一電流調變源之間之一高速傳輸線(TL1)。
  5. 如請求項1之方法(900)，其中該EA區段二極體(D2)藉由一可程式化電壓源反向偏壓。
  6. 如請求項1之方法(900)，其中與該EA區段二極體(D2)相關聯之該調變信號與相關聯於該增益區段二極體(D0)之該突發模式信號(330)分離。
  7. 如請求項1之方法(900)，其進一步包括在該雷射驅動電路(500)處從該雷射驅動電路(500)之一突發級(530)接收一汲入電流調整，該汲入電流調整經組態以調整該汲入電流(ISINK)。
  8. 如請求項7之方法(900)，其中該突發級(530)包括一差分對第一MOSFET及第二MOSFET(M3、M4)，各MOSFET(M3、M4)連接至一突 發模式信號源(506)，該第一MOSFET(M3)連接至一電阻器(R3)，該電阻器(R3)連接至一電壓源(VCC)，該第二MOSFET(M4)連接至該增益區段二極體(D0)之該陽極。
  9. 如請求項8之方法(900)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發關斷狀態時關閉該第一MOSFET(M3)且導通該第二MOSFET(M4)以自該增益區段二極體(D0)之該陽極汲取該汲入電流(ISINK)。
  10. 如請求項8之方法(900)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發接通狀態時導通該第一MOSFET(M3)且關閉該第二MOSFET(M4)以停止自該增益區段二極體(D0)之該陽極汲取該汲入電流(ISINK)。
  11. 如請求項1之方法(900)，其進一步包括在該突發接通狀態開始之後之一轉變時段內藉由該雷射驅動電路(500)將該過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極，該轉變時段小於對應於該突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。
  12. 如請求項1之方法(900)，其中該雷射驅動電路(500)包括一過衝級(540)，該過衝級(540)電容耦合至該增益區段二極體(D0)之該陽極以將該過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極，該過衝級(540)包括一共源極(CS)放大器，該共源極(CS)放大器包括連接至一突發模式信號源(506)之一n型金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)(M5)及一第一電阻器(R4)。
  13. 如請求項1之方法(900)，其中遞送該調變信號進一步包括將該雷射驅動電路(500)之一調變級(520)電容耦合至該EA區段二極體(D2)之該陽極，該調變級(520)包括一差分對第一及第二金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)(M1、M2)，各MOSFET(M3、M4)連接至一資料信號源(504)，該第一MOSFET(M1)連接至一第一電阻器(R1)，該第一電阻器(R1)連接至該電壓源(VCC)，該第二MOSFET(M2)藉由一電容器(C1)連接至該EA區段二極體(D2)之該陽極。
  14. 如請求項13之方法(900)，其中該第二MOSFET(M2)連接至連接至一電壓供應器(526)之一第二電阻器(R2)。
  15. 如請求項1之方法(900)，其中該可調諧雷射(310)包括一多區段可調諧雷射(310)。
  16. 一種雷射驅動電路(500)，其包括：一電壓源(VCC)，其經組態以將一增益電流(IGAIN)遞送至一增益區段(gain-section)二極體(D0)之一陽極，該增益區段二極體(D0)安置於一可調諧雷射(310)之一共用基板上；一調變級(520)，其經組態以將一調變信號遞送至一電吸收(EA)區段二極體(D2)之一陽極，該電吸收(EA)區段二極體(D2)安置於該可調諧雷射(310)之該共用基板上；一突發級(530)，其經組態以接收指示一突發接通狀態或一突發關斷 狀態之一突發模式信號(330)，該突發級(530)經組態以：當該突發模式信號(530)指示該突發關斷狀態時，自該增益區段二極體(D0)之該陽極處之該增益電流(IGAIN)汲取一汲入電流(ISINK)，該汲入電流(ISINK)小於遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極之該增益電流(IGAIN)；且當該突發模式信號(330)從該突發關斷狀態轉變為指示該突發接通狀態時，停止自該增益區段二極體(D0)之該陽極處之該增益電流(IGAIN)汲取該汲入電流(ISINK)；及一過衝級(an overshoot stage)(540)，其經組態以將一過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極。
  17. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發關斷狀態時，該增益區段二極體(D0)包括等於該增益電流減去該汲入電流(ISINK)之一增益區段二極體電流(IDO)，該增益區段二極體電流(IDO)大於零且小於該可調諧雷射(310)之一操作電流，該操作電流對應於一電流臨限值以在該突發接通狀態與該突發關斷狀態之間轉變。
  18. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其進一步包括介於該增益區段二極體(D0)與該突發級(530)之間之一高速傳輸線(TL2)。
  19. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其進一步包括介於該EA區段二極體(D2)與該調變級(520)之間之一高速傳輸(TL1)線。
  20. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該EA區段二極體(D2)藉由一可程式化電壓源反向偏壓。
  21. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中與該EA區段二極體(D2)相關聯之該調變信號與相關聯於該增益區段二極體(D0)之該突發模式信號(330)分離。
  22. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該突發級(530)進一步經組態以提供一汲入電流調整，該汲入電流調整經組態以調整該汲入電流(ISINK)。
  23. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該突發級(530)包括一差分對第一MOSFET及第二MOSFET(M3、M4)，各MOSFET(M3、M4)連接至一突發模式信號源(506)，該第一MOSFET(M3)連接至一電阻器(R3)，該電阻器(R3)連接至一電壓源(VCC)，該第二MOSFET(M4)連接至該增益區段二極體(D0)之該陽極。
  24. 如請求項23之雷射驅動電路(500)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發關斷狀態時關閉該第一MOSFET(M3)且導通該第二MOSFET(M4)以自該增益區段二極體(D0)之該陽極汲取該汲入電流(ISINK)。
  25. 如請求項23之雷射驅動電路(500)，其中在該突發模式信號(330)指示該突發接通狀態時導通該第一MOSFET(M3)且關閉該第二MOSFET(M4) 以停止自該增益區段二極體(D0)之該陽極汲取該汲入電流(ISINK)。
  26. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該過衝級(540)在該突發接通狀態開始之後之一轉變時段內將該過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極，該轉變時段小於對應於該突發接通狀態之一持續時間之一突發接通時段。
  27. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該過衝級(540)電容耦合至該增益區段二極體(D0)之該陽極以將該過衝電流(IOVER)遞送至該增益區段二極體(D0)之該陽極，該過衝級(540)包括一共源極(CS)放大器，該共源極(CS)放大器包括連接至一突發模式信號源(506)之一n型金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)(M5)及一第一電阻器(R4)。
  28. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該調變級(520)電容耦合至該EA區段二極體(D2)之該陽極，該調變級(520)包括一差分對第一及第二金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)(M1、M2)，各MOSFET(M3、M4)連接至一資料信號源(504)，該第一MOSFET(M1)連接至一第一電阻器(R1)，該第一電阻器(R1)連接至該電壓源(VCC)，該第二MOSFET(M2)藉由一電容器(C1)連接至該EA區段二極體(D2)之該陽極。
  29. 如請求項28之雷射驅動電路(500)，其中該第二MOSFET(M2)連接至連接至一電壓供應器(526)之一第二電阻器(R2)。
  30. 如請求項16之雷射驅動電路(500)，其中該可調諧雷射(310)包括一多區段可調諧雷射(310)。
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