SE523137C2 - Laser modulation control - Google Patents

Abstract

The optical power emitted by a semiconductor laser (1) is measured by a monitor diode (11) for adjusting bias and modulation currents (Ib, Im} .Extra predetermined bits are inserted by an earlier stage in the input signal at regular intervals to provide a low frequency component. This component can be detected and used for the adjustment.

Description

25 30 35 523 137 2 bandbredd och kan inte, för de mycket höga bit-hastigheter som typiskt används i kommunikation över optiska länkar, känna av den momentana effekten hos de normala låga och höga nivåerna i det lasern. emitterade ljus som motsvarar de bitar som modulerar Känd teknik relaterad till styrning av laserdioder beskrivs exempelvis i US 4995045, US 5216682, US 5394416, US 5557445, US 5754577 och US 5850409. 25 30 35 523 137 2 bandwidth and can not, for the very high bit rates typically used in communication over optical links, sense the instantaneous power of the normal low and high levels in that laser. Emitted lights corresponding to the bits modulating prior art related to the control of laser diodes are described, for example, in US 4995045, US 5216682, US 5394416, US 5557445, US 5754577 and US 5850409.

Enligt känd teknik kan en högfrekvensdetektor, ansluten till en användas för att styra modulations- med en medeleffektsdetektor Dock ökar komplexiteten och problemen hos en topp-till-topp-detektor, tillsammans som strömmen, styr drivströmmen. högfrekvensdetektor med frekvensen, och elektrisk överhörning ökar också. Även effektförbrukning är ett problem vid höga frekvenser. För att uppnå höga bit-hastigheter krävs en mindre detektor med låg kapacitans, vilket leder till att den kopplade effekten in till detektorn minskar.According to the prior art, a high frequency detector connected to one can be used to control modulation with a medium power detector. However, the complexity and problems of a top-to-top detector, together with the current, control the drive current. high frequency detector with the frequency, and electric crosstalk also increases. Power consumption is also a problem at high frequencies. To achieve high bit rates, a smaller detector with low capacitance is required, which leads to a reduction in the coupled power to the detector.

Om detektorn har begränsad bandbredd undviks dock några av de insignalen har lågfrekventa ”o” Hifl, vilket Dock ovan nämnda problemen. Så länge komponenter, d.v.s. långa serier av eller exempelvis slumpdata har, kommer detektorn att fungera. måste, då de lågfrekventa komponenterna varierar slumpmässigt, en viss marginal adderas till drivströmmen, för att undvika att den hamnar alltför nära tröskelströmmen.If the detector has limited bandwidth, however, some of the input signals with low frequency “o” Hi fl are avoided, which However, the above-mentioned problems. As long as components, i.e. long series of or for example random data have, the detector will work. as the low-frequency components vary randomly, a certain margin must be added to the drive current, in order to avoid it falling too close to the threshold current.

Det är även så att en temperatursensor inte är användbar om varken tröskelströmmen eller effektivitetens temperaturberoende är förutsägbara, och ingen kompensering sker för åldrande.It is also the case that a temperature sensor is not useful if neither the threshold current nor the temperature dependence of the efficiency is predictable, and no compensation is made for aging.

Metoder att styra en laserdiod är kända, i vilka en lågfrekvent signal med låg amplitud adderas till datasignalen. Utsignalen från övervakningsdioden bandpassfiltreras och den detekterade med laserns modulerade amplitud, varvid amplituden jämförs effektiviteten beräknas. En nackdel med dessa metoder är att en för denna detektering. och ett flertal källor till datasignalen, viss andel av signalen krävs Lägre amplitud ger lägre precision, osäkerhet, såsom modulationseffekt hos lO 15 20 25 30 35 523 137 3 modulationseffekt hos den lágfrekventa signalen, lågfrekvent tondetektering och medeleffektsdetektering, kommer att ingå i fastställandet av optisk uteffekt.Methods of controlling a laser diode are known in which a low frequency low amplitude signal is added to the data signal. The output signal from the monitoring diode is bandpass filtered and the one detected with the modulated amplitude of the laser, whereby the amplitude is compared, the efficiency is calculated. A disadvantage of these methods is that one for this detection. and a plurality of sources of the data signal, some proportion of the signal is required. Lower amplitude gives lower precision, uncertainty, such as modulation effect of output.

I US 5502298 beskrivs en metod för styrning av utsläcknings- förhållandet förhållandet uppnås genom att träningspulser innefattande flera för en laserdiod. Styrning av utsläcknings- pà varandra följande symboler "O" följda av flera på varandra lllll träningspulser som har först en låg och sedan en hög nivå följande symboler adderas i informationsramar, d.v.s. adderas periodiskt över tid. Under en träningspuls klockas och mäts laserns utsignal och jämförs med ett referensvärde på effekten. Driv- och modulationsströmmarna justeras i enlighet med detta.US 5502298 describes a method for controlling the extinction ratio the ratio is achieved by training pulses comprising several for a laser diode. Control of successive extinction symbols "0" followed by several consecutive training pulses having first a low and then a high level following symbols are added in information frames, i.e. added periodically over time. During a training pulse, the output of the laser is clocked and measured and compared with a reference value of the effect. The drive and modulation currents are adjusted accordingly.

Addition av träningspulser är endast möjligt när det är möjligt att modifiera ramprotokollet i. den telekommunikationslänk som exempelvis 10 att används. I de flesta standardiserade protokoll, Gbit Ethernet SONET/SDH, det introducera denna typ av träningspulser. eller är inte möjligt I US 4698817 beskrivs hur det ljus som emitteras ur en laser övervakas, med två àterkopplingsslingor för kompenserande ändringar i drivströmmen, baserade på ett lågfrekvent pseudo- slumpmässigt mönster som filtreras ut ur laserns frekvens- spektrum och mäts. Metoden innefattar mätning av effekten i en begränsad del av datasignalens effektspektrum. Metoden kräver dock en pseudo-slumpmässig signal med en lágfrekvent komponent som är konstant över tid. En deterministisk signal kan sakna effekt i detta frekvensområde, och slingorna skulle i detta fall inte fungera. När effektdetektorn har en låg bandbredd mäts också. en ganska liten del av den totala effekten, och detta ger mätningen låg precision.Addition of training pulses is only possible when it is possible to modify the frame protocol in the telecommunication link to be used, for example. In most standardized protocols, Gbit Ethernet SONET / SDH, it introduce this type of training pulses. or is not possible US 4698817 describes how the light emitted from a laser is monitored, with two feedback loops for compensating changes in the drive current, based on a low frequency pseudo-random pattern which is filtered out of the laser frequency spectrum and measured. The method involves measuring the power in a limited part of the power spectrum of the data signal. However, the method requires a pseudo-random signal with a low frequency component that is constant over time. A deterministic signal may have no effect in this frequency range, and the loops would not work in this case. When the power detector has a low bandwidth is also measured. a fairly small part of the total effect, and this gives the measurement low precision.

I US 5889802 beskrivs en drivstyrning för en laser, i vilken en till en så kallad pilot-ton är lågfrekvent testsignal genereras och adderas den högfrekventa indatasignalen, d.v.s. inkluderad och adderas till datasignalen. En överton i signalen från övervakningsdioden detekteras. Denna metod torde kräva en icke-linearitet i laserns I/P-kurva för att generera pilot- 10 15 20 25 30 åszz 137 4 tonens övertoner. I ett system med hög bit-hastighet drivs lasern långt över tröskelströmmen för att undvika fördröjningar när lasern slås på, och denna metod fungerar inte i laserns linjära område.US 5889802 describes a drive control for a laser, in which a low-frequency test signal is generated to a so-called pilot tone, and the high-frequency input signal is generated and added, i.e. included and added to the data signal. A harmonic in the signal from the monitoring diode is detected. This method should require a non-linearity in the I / P curve of the laser to generate the pilot tones of the pilot tone. In a high bit rate system, the laser is driven well above the threshold current to avoid delays when the laser is turned on, and this method does not work in the linear range of the laser.

I US 5579328 beskrivs styrning av driv- och modulationsström i låg Detta vilken används en pseudo-slumpmässig sekvens med datahastighet som adderas till insignalens strömnivåer. är en variant av addition av en pilot-ton till datasignalen.US 5579328 describes control of drive and modulation current in low This which uses a pseudo-random sequence with data rate which is added to the current levels of the input signal. is a variant of adding a pilot tone to the data signal.

SAMMRNFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla enkla och effektiva metoder för styrning av driv- och modulations- strömmar för laserdioder. att tillhandahålla och modulationsströmmar för Ett metoder för annat ändamål med uppfinningen är styrning av driv- laserdioder med hjälp av en övervakningsdiod med begränsad bandbredd. tillhandahålla laserdioder i Ett anordningar annat ändamål med uppfinningen är att för ljusemittering innefattande vilka dessas driv- och modulationsströmmar styrs med hjälp av en övervakningsdiod med begränsad bandbredd.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to provide simple and efficient methods for controlling drive and modulation currents for laser diodes. to provide and modulation currents for Another method of the invention is to control drive laser diodes by means of a limited bandwidth monitoring diode. Another purpose of the invention is for light emitting comprising which their drive and modulation currents are controlled by means of a monitoring diode with limited bandwidth.

För att åstadkomma styrning och justering av drivström. och modulationssträn för en halvledarlaser, med kompensation för effektivitet på mäts den optiska effekt som emitteras tröskelströmmens drivning och beroende temperatur och åldrande, av laserchipet av en övervakningsdiod, exempelvis på normalt sätt genom mätning av det ljus som emitteras från laserns bakre facett. elektrisk modulationsströmmarna. representerat av en lämplig att Det uppmätta värdet, signal, används för justera driv- och Enligt en utföringsform av uppfinningen används extra för- bestämda bitar som av en tidigare enhet, exempelvis enligt ett standardprotokoll, infogas i insignalen vid regelbundna intervall för att ge en lågfrekvent komponent. Denna komponent 10 15 20 25 30 i 523 1375' detekteras ur övervakningsdiodens utsignal, företrädesvis med användning av insignalen. Den detekterade signalen används för att bestämma optisk amplitud, vilken även kan kombineras med användande av integrerad medeleffekt från övervakningsdioden, som kan ha begränsad bandbredd.To achieve control and adjustment of drive current. and modulation beams for a semiconductor laser, with compensation for efficiency on measuring the optical power emitted by the threshold current drive and temperature and aging, of the laser chip by a monitoring diode, for example in the normal way by measuring the light emitted from the rear facet of the laser. electrical modulation currents. represented by a suitable that The measured value, signal, is used to adjust drive and According to an embodiment of the invention, extra predetermined bits are used which of a previous unit, for example according to a standard protocol, are inserted into the input signal at regular intervals to give a low frequency component. This component is detected from the output signal of the monitoring diode, preferably using the input signal. The detected signal is used to determine optical amplitude, which can also be combined with the use of integrated average power from the monitoring diode, which may have limited bandwidth.

KORTEATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen skall nu beskrivas med hjälp av icke begränsande utföringsformer med hänvisningar till de bifogade figurerna, av vilka: Figur 1 är ett diagram över den ljuseffekt som emitteras fràn en laserdiod vid ökande temperatur och åldrande, där diagrammet även visar laserdiodens effektivitet, Figur 2A är en schematisk bild av en konventionell krets innefattande en laserdiod och kretsar för styrning av laserdiodens driv- och modulationsströmmar, Figur 2B är ett detaljerat kretsschema över en styrkrets för en laserdiods driv- och modulationsströmmar, Figur 3A är en schematisk bild av en styrkrets enligt en första utföringsform för styrning av en laserdiods driv- och modulationsströmmar, Figur 3B är en schematisk bild av en styrkrets enligt en alternativ variant av en första utföringsform för styrning av en laserdiods driv- och modulationsströmmar, inkluderande styrning av duty cycle, Figur 4 är en schematisk bild av en styrkrets enligt en andra utföringsform för styrning av en laserdiods driv- och modulationsströmmar, Figur 5A, 5B, 5C är schematiska vàgformsdiagram över signaler från en övervakningsdiod, från en omkodare respektive från en detektor, samtliga i styrkretsen enligt figur 4, och Figur 6 är en schematisk bild av en styrkrets enligt en tredje 10 15 20 25 30 35 523 137 utföringsform för styrning av en laserdiods driv- och modulationsströmmar.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described by means of non-limiting embodiments with reference to the accompanying figures, of which: Figure 1 is a diagram of the light output emitted from a laser diode at increasing temperature and aging, the diagram also showing the efficiency of the laser diode. Figure 2A is a schematic view of a conventional circuit comprising a laser diode and circuits for controlling the drive and modulation currents of the laser diode, Figure 2B is a detailed circuit diagram of a control circuit for a drive and modulation currents of a laser diode, Figure 3A is a schematic view of a control circuit according to a first embodiment for controlling the drive and modulation currents of a laser diode, Figure 3B is a schematic view of a control circuit according to an alternative variant of a first embodiment for controlling the driving and modulation currents of a laser diode, including control of duty cycle, Figure 4 is a schematic view of a control circuit according to a second output Figure 5A, 5B, 5C are schematic waveform diagrams of signals from a monitoring diode, from a transcoder and from a detector, respectively, all in the control circuit of Figure 4, and Figure 6 is a schematic view of a control circuit according to a third embodiment for controlling the drive and modulation currents of a laser diode.

DETALJERAD BESKRIVNING I bilden enligt figur 2A 'visas en konventionell krets för drivning och styrning av en laserdiod 1 som skickar ljus in i en optisk fiber 3, exempelvis som denna krets används i ett telekommunikationssystem för överförande av information.DETAILED DESCRIPTION The figure of Figure 2A 'shows a conventional circuit for driving and controlling a laser diode 1 which sends light into an optical fiber 3, for example as this circuit is used in a telecommunication system for transmitting information.

Laserdioden 1 får sin drivström Ib från en första strömkälla 5 eller åtminstone styrd av denna källa. Till drivströmmen adderas en modulationsström Im från eller styrd av en andra strömkälla 7, som tar emot och styrs av den information som skall överföras över den optiska fibern 3, d.v.s. den användbara signalen, såsom en seriell digital signal eller bit-ström från någon strömkälla (ej visad). Drivkällan 5 ger en likström Ib med en intensitet som ligger strax över laserdiodens l tröskelström In” och signalströmkällan 7 ger en modulationsström Im som typiskt alternerar mellan tvà lägen LM och Im” t.ex. ett nollströmvärde O och Imh > O. Detta och ett positivt strömvärde, d.v.s. Im betyder, eftersom summan av strömmarna Ib och Im leds igenom laserdioden l och Ib är väsentligen konstant, att även det ljus som skickas ut från laserdioden l alternerar mellan två olika nivåer.The laser diode 1 receives its drive current Ib from a first current source 5 or at least controlled by this source. To the drive current is added a modulation current Im from or controlled by a second current source 7, which receives and is controlled by the information to be transmitted over the optical fiber 3, i.e. the useful signal, such as a serial digital signal or bit stream from any power source (not shown). The drive source 5 provides a direct current Ib with an intensity which is just above the threshold current In "of the laser diode 1 and the signal current source 7 provides a modulation current Im which typically alternates between two positions LM and Im" e.g. a zero current value 0 and Imh> O. This and a positive current value, i.e. Im means, since the sum of the currents Ib and Im is passed through the laser diode 1 and Ib is substantially constant, that also the light emitted from the laser diode 1 alternates between two different levels.

Drivkällan 5 integrerande förstärkare eller komparator 9 som på sin ena ingång matas med styrs av en styrsignal från en en referensspänning Vnïb och på sin andra ingång matas med en ll positiva sätt, spänning från ljuskänslig övervakningsdiods elektrod, exempelvis från den bakre facetten av laserdioden 1, ta emot ll elektrod ansluten till en konstant positiv matningsspänning Va, och dess elektrod till matningsspänning resistor En vilken är anordnad att på något lämpligt ljus därifrån. Övervakningsdiodens negativa är är ansluten konstant Vee u polariteter kan användas. På detta sätt motsvarar den spänning positiva en negativ genom en Även andra som integratorn 9 tar emot den elektriska strömmen Id genom ll. ll har bandbredd och kan därför inte känna av momentan optisk effekt i fotodioden Övervakningsdioden normalt begränsad 10 15 20 25 30 35 523 1377 de olika nivåer av ljus som emitteras från laserdioden l, men den känner av det emitterade ljusets effektmedelvärde. Den väsentligen konstanta strömmen Ib från drivkällan 5 styrs så att den får ett värde baserat på nämnda styrsignal. Att drivströmmen är väsentligen konstant betyder att den inte Inärkbart ändras på tidsperiod med en längd som exempelvis motsvarar den seriella under enstaka perioder insignalen, d.v.s. under någon insignalens bit-tid.The drive source 5 integrating amplifier or comparator 9 which at its one input is supplied with is controlled by a control signal from a reference voltage V receive ll electrode connected to a constant positive supply voltage Va, and its electrode to supply voltage resistor One which is arranged to on any suitable light therefrom. The negative diode of the monitoring diode is connected constantly Vee u polarities can be used. In this way, the voltage positive corresponds to a negative through a Also second that the integrator 9 receives the electric current Id through ll. ll has bandwidth and therefore cannot sense the instantaneous optical power in the photodiode The monitoring diode normally limits the different levels of light emitted from the laser diode l, but it senses the power average value of the emitted light. The substantially constant current Ib from the drive source 5 is controlled so that it has a value based on said control signal. The fact that the drive current is substantially constant means that it does not noticeably change over a period of time with a length which, for example, corresponds to the serial input signal for individual periods, i.e. during any input bit time.

Ett kretsschema över modulatorn och drivgeneratorn visas i figur 2B. första ledare för en positiv nivå och en andra ledare för en Seriella indata_antas här inkomma på två olika ledare, en negativ nivå på insignalen. De första och andra ledarna är till på transistorer i en styrkrets 14 för duty cycle. Transistorernas anslutna baserna en differentialförstärkares npn- kollektorspänningar är anslutna till baserna på npn-transistorer Ql, Q2 innefattade i en limiterande differentialförstärkare för strömmodulatorn 7, där en, Q2, av transistorerna har laserdioden 1 ansluten som kollektormotstånd. På detta sätt kan den limiterande förstärkaren ändra modulation antingen genom laserdioden 1 eller genom den andra, Ql, transistorns kollektormotstånd Rl. Modulationsströmmens toppvärde bestäms av en strömspegel formad av två npn-transistorer Q3, Q4 och en resistor R2. En modulationsstyrspänning kan anslutas till resistorn R2, varvid variationen i styrspänning ändras enligt modulationsströmmens toppvärde. Modulationsstyrspänningen kan exempelvis anslutas till den positiva matningsspänningen Vw så att blir innefattar en npn-transistor Q5 som tar emot drivstyrsignalen modulationsströmmen konstant. Drivgeneratorn 5 från integratorn 9 på sin bas.A circuit diagram of the modulator and drive generator is shown in Figure 2B. first conductor for a positive level and a second conductor for a Serial input_antas here come on two different conductors, a negative level on the input signal. The first and second conductors are on transistors in a control circuit 14 for duty cycle. The connected bases of the transistors npn collector voltages of a differential amplifier are connected to the bases of npn transistors Q1, Q2 included in a limiting differential amplifier for the current modulator 7, where one, Q2, of the transistors has the laser diode 1 connected as collector resistor. In this way, the limiting amplifier can change modulation either through the laser diode 1 or through the collector resistor R1 of the second, Q1. The peak value of the modulation current is determined by a current mirror formed by two npn transistors Q3, Q4 and a resistor R2. A modulation control voltage can be connected to the resistor R2, whereby the variation in control voltage changes according to the peak value of the modulation current. The modulation control voltage can for example be connected to the positive supply voltage Vw so that it becomes an npn transistor Q5 which receives the drive control signal the modulation current constantly. The drive generator 5 from the integrator 9 on its base.

Modulationens duty' cycle styrs genom att lämpliga spänningar anordnas på duty cycle styrkretsens 14 båda npn-transistorers Q6, Q7 baser, och dess kollektorer genom, kopplingsmotstånd ansluts till den limiterande förstärkarens transistorer. De anordnade spänningarna sänker spänningarna in till den limiterande förstärkaren så att_det blir en obalans i styrningen av den, vilket leder till en ändring av duty cycle i utsignalens ström genom laserdioden l. 10 15 20 25 30 35 523 137 8 För att hantera problemen med temperatureffekter och åldrande 1, att styrströmmen Ib får ett värde som skiljer sig mer än vad som är hos laserdioden vilka exempelvis kan resultera i acceptabelt från det önskade värdet strax över laserdiodens faktiska tröskelström Itm kan de metoder och kretsar som här kommer att beskrivas användas.The duty cycle of the modulation is controlled by applying appropriate voltages to the bases of the two npn transistors Q6, Q7 of the duty cycle control circuit 14 and its collectors through, coupling resistors connected to the transistors of the limiting amplifier. The applied voltages lower the voltages to the limiting amplifier so that there is an imbalance in its control, which leads to a change of duty cycle in the current of the output signal through the laser diode l. 10 15 20 25 30 35 523 137 8 To deal with the problems of temperature effects and aging 1, that the control current Ib has a value different from that of the laser diode which may, for example, result in acceptable from the desired value just above the actual threshold current Itm of the laser diode Itm, the methods and circuits which will be described herein may be used.

Vid höga behandlas ofta parallell form i elektriska kretsar för låga hastigheter, t.ex.At high, parallel form is often treated in electrical circuits for low speeds, e.g.

CMOS-typ, att få Således kombineras, i det fall indata kommer som elektriska signaler på operationshastigheter signaldata i av för låg effektförbrukning. parallella ledare till änden på en optisk fiber, de parallella signalerna i en nmltiplexer för styrning av en lasermodulator som skickar motsvarande ljussignaler in i. den optiska fibern.CMOS type, to get Thus combined, in case input data comes as electrical signals at operating speeds signal data in of too low power consumption. parallel conductors to the end of an optical fiber, the parallel signals in a multiplexer for controlling a laser modulator which sends corresponding light signals into the optical fiber.

Multiplexern och modulatorn tillverkas normalt på SiGe- eller GaAs-substrat, och har således en högre effektförbrukning.The multiplexer and modulator are normally manufactured on SiGe or GaAs substrates, and thus have a higher power consumption.

I kretsschemat i figur 3A inkommer indata som används för modulering av ljuset från laserdioden 1 i parallell form på ett antal parallella ledare 15, exempelvis såsom visas på åtta parallella ledare. De parallella ledarna avslutas i en parallell-till-seriell-konverterare eller multiplexer 17 som konverterar de parallella bit-strömmarna till en enkel eller seriell bit-ström som används för styrning av modulatorn 7 och därigenom det ljus som emitteras från laserdioden 1. En detektor 19 är ansluten för att läsa av insignalen, och kan exempelvis soul visas anslutas till de inkommande parallella ledarna 15.The circuit diagram in Figure 3A includes input data used for modulating the light from the laser diode 1 in parallel form on a number of parallel conductors 15, for example as shown on eight parallel conductors. The parallel conductors terminate in a parallel-to-serial converter or multiplexer 17 which converts the parallel bit streams into a single or serial bit stream used to control the modulator 7 and thereby the light emitted from the laser diode 1. A detector 19 is connected to read the input signal, and for example soul can be shown connected to the incoming parallel conductors 15.

Detektorn 19 ger en utsignal när långa sekvenser av enbart och/eller ”0”:or och/eller huvudsakligen ”1”:or detekteras i den bit-ström som inkommer för huvudsakligen eller enbart modulering av laserdioden. I figuren indikeras detta med att detektorn 19 känner av när det samtidigt finns bara ”0”:or eller ”1”:or på de parallella ledarna.The detector 19 provides an output signal when long sequences of only and / or "0 "s and / or substantially" 1 "s are detected in the bit stream received for mainly or only modulation of the laser diode. In the figure, this is indicated by the detector 19 detecting when there are at the same time only “0 ”s or“ 1s ”on the parallel conductors.

Detektorns 19 utsignal anordnas som en styr- eller klocksignal till en styrkrets innefattande en sample and hold krets 21. som när den tar emot till får ett värde som Signalen styr sample and hold kretsen, signalen samplar strömmen Id i den ledare vilken övervakningsdioden 11 är ansluten, d.v.s. 10 15 20 25 30 35 1523 137 9 motsvarar den momentana effekten hos det ljus som emitteras från Det ingången på en första integrator eller komparator 23, vilken på laserdioden 1. samplade strömvärdet matas till den ena sin andra ingång får en referensspänning Vmfin Integratorn 23 skickar ut en signal som styr modulatorn 7 och fastställer nivåerna på modulationsströmmen Im, företrädesvis spannet (Lm - Im) Imh på modulationsströmmen, eller för Im_ O högnivåströmmen På detta sätt arbetande detektor undvikas, och ingen marginal behövs. kan osäkerheten hos en kontinuerligt Minimiantalet likadana symboler som skall detekteras för att sample and .hold kretsen 21 skall aktiveras av signalen från detektorn 19 beror, för att styrningen av laserdioden 1 skall fungera väl, av övervakningsdiodens 11 bandbredd, vilken såsom redan nämnts kan vara väsentligen mindre än för laserdioden 1 och dess drivkretsar. Den signal som sample and hold kretsen 21 tar emot från övervakningsdioden ll, d.v.s. detektordiodströmmen Id, bör ha nått en stabil nivå innan värdet på strömmen genom detektordioden 11 Det detekterade symboler bestäms också beroende på bandbredden hos styrkretsen samplas. minsta antalet inklusive sample and hold kretsen 21 och den första integratorn 23.The output signal of the detector 19 is arranged as a control or clock signal to a control circuit comprising a sample and hold circuit 21. which when it receives a value which the signal controls the sample and hold circuit, the signal samples the current Id in the conductor to which the monitoring diode 11 is connected. , ie 10 15 20 25 30 35 1523 137 9 corresponds to the instantaneous power of the light emitted from The input of a first integrator or comparator 23, which on the laser diode 1. the sampled current value is supplied to one its second input receives a reference voltage Vm fi n The integrator 23 sends out a signal which controls the modulator 7 and determines the levels of the modulation current Im, preferably the span (Lm - Im) Imh of the modulation current, or for Im_ 0 the high level current. In this way working detector is avoided, and no margin is needed. The uncertainty of a continuous minimum number of similar symbols to be detected in order for the sample and hold circuit 21 to be activated by the signal from the detector 19 depends, in order for the control of the laser diode 1 to work well, on the bandwidth of the monitoring diode 11, which as already mentioned may be substantially less than for the laser diode 1 and its drive circuits. The signal which the sample and hold circuit 21 receives from the monitoring diode 11, i.e. the detector diode current Id, should have reached a stable level before the value of the current through the detector diode 11 The detected symbols are also determined depending on the bandwidth of the control circuit being sampled. the minimum number including the sample and hold circuit 21 and the first integrator 23.

Exempelvis kan endast mönster med enbart eller huvudsakligen ”1”:or, eller den logiska nivå som motsvarar den högre av de två elektriska nivåer eller den insignalsnivå som har det högsta i den digitala strön1 sonl modulerar absolutvärdet, detekteras laserdioden 1. När ett sådant mönster detekterats, detekteras värdet på strömmen genom övervakningsdioden ll och skickas till d.v.s. ett medelvärde integratorn 23, i vilken det integreras, på strömmen beräknas, och jämförs med ett referensvärde Vmfiw Resultatet till att strömmen Im. Om de detekterade sekvenserna har tillräcklig längd används sätta nivåerna på modulations- kan i stället för integratorn 9 en enkel komparator (ej visad) användas. En liknande krets kan också bestämma drivströmmen Ib, vilket kommer att beskrivas med hänvisning till figur 3B. När symboler detekteras hålls på existerande av likadana Im inga långa sekvenser nivåerna på modulationsströmmen konstanta nivåer och ändras inte. lO 15 20 25 30 35 9523 137 w and hold 21 och integratorn 23 kan ersättas av en krets som inkluderar en A/D- Styrkretsen innefattande sample kretsen konverterare, en digital komparator och en D/A-konverterare, vilket inte visas i figuren. En enveloppdetektor (ej visad) kan också användas som styrkrets.For example, only patterns with only or mainly "1 "s, or the logic level corresponding to the higher of the two electrical levels or the input signal level having the highest in the digital current1 modulate the absolute value, the laser diode 1 can be detected. detected, the value of the current is detected by the monitoring diode ll and sent to ie a mean value of the integrator 23, in which it is integrated, on the current is calculated, and compared with a reference value Vm fi w The result of the current Im. If the detected sequences are of sufficient length, it is used to set the levels to modulation, instead of the integrator 9 a simple comparator (not shown) can be used. A similar circuit can also determine the drive current Ib, which will be described with reference to Figure 3B. When symbols are detected the existence of the same Im no long sequence levels of the modulation current are kept constant and do not change. w and hold 21 and the integrator 23 can be replaced by a circuit that includes an A / D control circuit including the sample circuit converter, a digital comparator and a D / A converter, which is not shown in the figure. An envelope detector (not shown) can also be used as a control circuit.

I en fullständig detektorkrets kan de två signalmönster som består av huvudsakligen ”0”:or eller ”1”:or detekteras, och dessutom, medeleffekten, exempelvis som den detekteras av en digital styrkrets (ej visad) eller av den krets som 'visas i figur 3B. Det samplade värdet för ”O” eller den låga elektriska signalnivån eller generellt för den nivå som. har det lägsta absolutvärdet används sedan för justering av drivströmmen Ib.In a complete detector circuit, the two signal patterns consisting mainly of "0 "s or" 1s "can be detected, and in addition, the average power, for example as it is detected by a digital control circuit (not shown) or by the circuit shown in Figure 3B. The sampled value for "0" or the low electrical signal level or generally for the level set. has the lowest absolute value is then used to adjust the drive current Ib.

Det "1” signalnivån används för justering av nivåerna eller spannet för Im, fastställda medeleffekten används för justering av modulationens duty cycle. samplade värdet för eller för den höga elektriska modulationsströmmen och den I kretsen enligt figur 3B tar sample and hold kretsen 21 emot en styr- samplingssignal detektorn 19 tillståndet ”alla 1", där detta tillstånd innebär att det under en tidsperiod i princip endast detekterats höga insignalsnivåer. and hold kretsen 21, används för eller från indikerande Den signal som samplas av sample motsvarande den höga signalnivån på laserdioden 1, styrning av nivån på den modulation som utförs i modulatorn 7.The "1" signal level is used to adjust the levels or the span of Im, the determined average power is used to adjust the duty cycle of the modulation. the sampling signal detector 19 the state "all 1", where this state means that for a period of time in principle only high input signal levels have been detected. and hold circuit 21, is used for or from indicating The signal sampled by sample corresponding to the high signal level of the laser diode 1, controlling the level of the modulation performed in the modulator 7.

En andra sample and hold krets 21' är kopplad för att sampla samma spänning som den första sample and hold kretsen och tar som samplings- eller klocksignal emot en signal från detektorn 19 indikerande tillståndet ”alla O", tidsperiod i. princip endast detekterats låga insignalsnivåer. and hold kretsen 21' ingången på en andra integrator eller d.v.s. att det under en Utsignalen från den andra sample är ansluten till den ena möjligen komparator 24, där den andra integratorn på sin andra ingång matas med en referensspänning Vflfib. Utsignalen från den andra integratorn 24, vilken således motsvarar den höga signalnivån på laserdioden 1, är ansluten till den styrande insignalen till drivströmkällan 5, och bestämmer därmed drivströmmen Ib, i stället för den integrator eller komparator 9 som används i de övriga utföringsformerna. 10 15 20 25 30 35 *523 137 H En tredje integrator 9' kan anslutas till att ta emot insignaler som integratorn 9 i kretsen enligt figur 3A, varvid den tredje integratorn på den ena ingången tar emot en spänning motsvarande fotoströmmen Id och på den andra ingången en referenssignal är ansluten till modulatorn 7. 9' medelvärdet på fotodiodens ström Id och används i modulatorn 7 Vmflwt. Utgången på den tredje integratorn 9' Utsignalen från denna integrator motsvarar för styrning av modulationsströmmens duty cycle. Den tredje 9/ frekvensen integratorns integrationstid har ett värde som väljs, med på övervakningsdiodens ll bandbredd, för att åstadkomma den önskade avseende hos den modulerande insignalen och signalen, motsvarande medelfotoströmmen. Om övervakningsdiodens ll bandbredd är tillräckligt liten kan den tredje integratorn ersättas med en komparator, icke visad.A second sample and hold circuit 21 'is connected to sample the same voltage as the first sample and hold circuit and receives as a sampling or clock signal a signal from the detector 19 indicating the state "all 0", time period i. In principle only low input signal levels are detected and hold the circuit 21 'the input of a second integrator or i.e. it is connected during an Output signal from the second sample to the one possibly comparator 24, where the second integrator at its second input is supplied with a reference voltage V flfi b. The output signal from the second integrator 24, which thus corresponds to the high signal level of the laser diode 1, is connected to the control input signal to the drive current source 5, and thus determines the drive current Ib, instead of the integrator or comparator 9 used in the other embodiments. 523 137 H A third integrator 9 'can be connected to receive input signals as the integrator 9 in the circuit of Figure 3A, the third integrator n at one input receives a voltage corresponding to the photocurrent Id and at the other input a reference signal is connected to the modulator 7. 9 'the average value of the photodiode current Id and is used in the modulator 7 Vm fl wt. The output of the third integrator 9 'The output signal from this integrator corresponds to the control of the duty cycle of the modulation current. The third 9 / frequency integrator integration time has a value selected, including the bandwidth of the monitoring diode 11, to provide the desired respect of the modulating input signal and the signal corresponding to the average photocurrent. If the bandwidth of the monitoring diode 11 is small enough, the third integrator can be replaced with a comparator, not shown.

En alternativ metod att styra strömmarna skall nu beskrivas med kretsschemat i figur 4 och vågformsdiagrammen i figurerna 5A - 5C. standard för 10 Gbit Ethernet innehåller en 64B/66B linjekod.An alternative method of controlling the currents will now be described with the circuit diagram of Figure 4 and the waveform diagrams of Figures 5A - 5C. standard for 10 Gbit Ethernet contains a 64B / 66B line code.

”Ol” ”lO”, Detta ger den resulterande signalen en 156,25 MHz. komponent ingår således också i den signal som detekteras av fotodetektordioden ll. I 25 anslutet för att ta emot en signal som nwtsvarar strömmen Id ll, ansluten till positiva och ut nämnda Vf, 5A. utfiltrerade frekvenskomponenten matas från bandpassfiltret 25 till en detektor 27, information som inkommer på en ingångsledning, såsom en spänning Vc, huruvida hänvisning till det schematiska Nuvarande föreslagen Den innefattar att två bitar, med mönster eller infogas var 64:de bit. frekvenskomponent på 10/64 GHz Denna frekvens- figur 4 är ett bandpassfilter fotodioden som visas ll frekvenskomponent exempelvis elektrod, signal genom fotodiodens filtrera som en se figur Den i vilken den används tillsammans med känd vilken indikerar ”lO”, att ljus som sänds ut från se figur 5B, från en omkodare, icke visad, det ”Ol” detektera den optiska amplituden på det finns ett mönster eller för laserdioden 1. En styrsignal Vau, se figur SC, matas från detektorn 27 till den ena ingången på en integrator eller möjligen en komparator - 23', och integratorn matas på sin andra ingång med en referensspänning Vflfim. Integratorns 23' utgång är ansluten till en styrande ingång på modulatorn 7, så att 10 15 20 25 30 35 Hszs 137 Q integratorns utsignal styr modulationsströmmen Im. Detektorn 27 kan vara en blandare, i vilken den filtrerade signalen Vf, motsvarande strömmen Id genom övervakningsdioden ll, blandas med en signal på 156,25 MHz från omkodaren, vilken fasskiftas 180” ”l0” och O' ”Ol” skickas. Naturligtvis kan lika gärna motsatta fasskift användas. när ett mönster skickas när ett mönster Denna metod kan självfallet användas för alla signaler som har en känd frekvenskomponent."Ol" "10", This gives the resulting signal a 156.25 MHz. component is thus also included in the signal detected by the photodetector diode 11. I connected to receive a signal corresponding to the current Id 11, connected to positive and output said Vf, 5A. filtered-out frequency component is fed from the bandpass filter 25 to a detector 27, information received on an input line, such as a voltage Vc, whether reference to the schematic Current proposed It comprises two bits, patterned or inserted every 64 bits. frequency component of 10/64 GHz This frequency figure 4 is a bandpass filter photodiode shown ll frequency component for example electrode, signal through the photodiode filter as a see figure The one in which it is used together with known which indicates "10", that light emitted from see figure 5B, from an encoder, not shown, it "Ol" detect the optical amplitude on there is a pattern or for the laser diode 1. A control signal Vau, see figure SC, is fed from the detector 27 to one input of an integrator or possibly a comparator - 23 ', and the integrator is supplied at its second input with a reference voltage V flfi m. The output of the integrator 23 'is connected to a control input of the modulator 7, so that the output signal of the integrator 237 Q of the integrator controls the modulation current Im. The detector 27 may be a mixer, in which the filtered signal Vf, corresponding to the current Id through the monitoring diode 11, is mixed with a signal of 156.25 MHz from the encoder, which is phase shifted 180 "" 10 "and 0 '" Ol "is sent. Of course, opposite phase shifts can just as easily be used. when a pattern is sent when a pattern This method can of course be used for all signals that have a known frequency component.

Detta är i grund och botten en metod i vilken en làgfrekvent komponent adderas, och således en pilot-ton, men några av dennas effekt lågfrekventa signalen, eftersom denna frekvenskomponent redan är nackdelar undviks. Ingen extra används för den en del av signalen. Dessutom adderas ingen extra osäkerhet eftersom den lågfrekventa komponenten är en del av signalen.This is basically a method in which a low frequency component is added, and thus a pilot tone, but some of its effect low frequency signal, since this frequency component is already disadvantages are avoided. No extra is used for that part of the signal. In addition, no additional uncertainty is added because the low frequency component is part of the signal.

En tredje alternativ utföringsform för styrning av modulations- och/eller Im, Ib skall hänvisning till det schematiska kretsschemat i med En drivströmmarna nu beskrivas figur 6. spänningssignal motsvarande fotoströmmen Id genom övervaknings- dioden ll matas till en ingångsblandare 29 i vilken den blandas med en företrädesvis lätt fördröjd version av den ström som styr är samma som fördröjningen modulatorn 7, där fördröjningen t mellan laserdrivarens insignal och övervakningens utsignal.A third alternative embodiment for controlling modulation and / or Im, Ib, reference to the schematic circuit diagram i with A drive currents is now described in Figure 6. voltage signal corresponding to the photocurrent Id preferably slightly delayed version of the current controlling is the same as the delay modulator 7, where the delay t between the input signal of the laser driver and the output signal of the monitoring.

Fördröjningen kan göras i ett fördröjningselement 31, exempelvis innefattande ett antal kaskadkopplade förstärkare. I blandaren 29 blandas således egentligen en signal med en kopia av sig själv. Resultatet av en signal blandad eller multiplicerad med sig själv är en likspänningsnivå, som genom ett lågpassfilter matas till den ena ingången på en förstärkare, integrator eller komparator 23", matad med en referensspänning Vnfim på sin andra ingång. Utsignalen från förstärkaren matas som styrsignal till modulatorn 7, och styr nivån på moduleringen i modulatorn. Övervakningsdioden ll måste vara snabb för att kunna detektera topp-till-topp-värdet på en högfrekvent signal, men äorusnivån kan vara hög, eftersom utsignalen från blandaren 29 är en långsamt varierande likspänningssignal. Ett lågpassfilter 33 kan därför krävas för att ta bort högfrekvent brus i styrsignalen 523 137 U fràn blandaren 29.The delay can be made in a delay element 31, for example comprising a number of cascade-connected amplifiers. Thus, in the mixer 29, a signal is actually mixed with a copy of itself. The result of a signal mixed or multiplied by itself is a DC voltage level, which is fed through a low-pass filter to one input of an amplifier, integrator or comparator 23 ", supplied with a reference voltage Vnfim at its second input. The output signal from the amplifier is supplied the monitoring diode l1 must be fast to be able to detect the peak-to-peak value of a high-frequency signal, but the noise level may be high, since the output signal from the mixer 29 is a slowly varying DC signal. low pass filter 33 may therefore be required to remove high frequency noise in the control signal 523 137 U from the mixer 29.

Om övervakningsdioden ll har begränsad bandbredd uppstår samma problem som nämnts ovan. I detta fall kan den metod som beskrivits med hänvisning till figur 3A användas.If the monitoring diode ll has limited bandwidth, the same problem as mentioned above arises. In this case, the method described with reference to Figure 3A can be used.

Claims (8)

10 15 20 25 30 523 137 1, . - - - . .- PATENTKRAV10 15 20 25 30 523 137 1,. - - -. .- CLAIMS 1. En metod för styrning av modulations- eller drivström för en laserdiod, där extra förbestämda bitar infogas i en inkommande bit-ström med regelbundna intervall enligt ett standardprotokoll, och. den resulterande bit-strömmen används för modulering av laserdioden, kärn1etecfl - filtrera ut en spektralkomponent motsvarande de extra bitarna ur det emitterade ljuset, såsom detta fastställs av en övervakningsdiod, samt - använda den utfiltrerade komponenten för styrning av modulations- eller drivströmmen.A method of controlling the modulation or drive current of a laser diode, wherein additional predetermined bits are inserted into an incoming bit stream at regular intervals according to a standard protocol, and. the resulting bit current is used to modulate the laser diode, nuclear filter - filter out a spectral component corresponding to the extra bits from the emitted light, as determined by a monitoring diode, and - use the filtered component to control the modulation or drive current. 2. En metod enligt krav 1, kärnietecflcnad. av' att en signal som enbart motsvarar de extra förbestämda bitarna används för detektering av spektralkomponenten.A method according to claim 1, a core design. in that a signal corresponding only to the extra predetermined bits is used to detect the spectral component. 3. En metod enligt något av kraven 1 eller 2, kärnietecflcnad av' att de extra förbestämda bitarna infogas enligt en 64B/66B linjekod.A method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the additional predetermined bits are inserted according to a 64B / 66B line code. 4. En metod enligt något av kraven 1 - 3, kännetecknad av att standardprotokollet är 10 Gbit Ethernet.A method according to any one of claims 1 - 3, characterized in that the standard protocol is 10 Gbit Ethernet. 5. En ljusemitterande anordning innefattande en laserdiod för ljusemittering, en övervakningsdiod som tar emot en del av det emitterade ljuset, en modulationskrets och en krets för styrning av en drivström som driver laserdioden, där modulationskretsen tar emot en modulerande insignal bestående av en inkommande bit-ström med extra förbestämda bitar infogade med regelbundna intervall enligt ett standard- pnxomfll,kännetecknad av: - ett filter för utfiltrering av en spektralkomponent hos det emitterade ljuset, såsom detta fastställs av övervaknings- dioden, varvid spektralkomponenten motsvarar de extra bitarna, samt - att modulationskretsen och/eller kretsen för styrning av drivströmmen använder den utfiltrerade komponenten för styrning av en modulationsström eller drivströmmen. 10 : 523 137 15 '3f_::.=.:_¿=s sA light emitting device comprising a laser diode for light emitting, a monitoring diode which receives a part of the emitted light, a modulation circuit and a circuit for controlling a drive current driving the laser diode, the modulation circuit receiving a modulating input signal consisting of an incoming bit. current with extra predetermined bits inserted at regular intervals according to a standard pnxom fl 1, characterized by: - a filter for filtering out a spectral component of the emitted light, as determined by the monitoring diode, the spectral component corresponding to the extra bits, and - that the modulation circuit and / or the drive current control circuit uses the filtered component to control a modulation current or the drive current. 10: 523 137 15 '3f _ ::. =.: _ ¿= S s 6. En kännetecknad av ljusemitterande anordning enligt krav 5, att filtret är anordnat att ta emot en signal motsvarande enbart de extra förbestämda bitarna och att denna signal används för detektering av spektralkomponenten.A feature of a light emitting device according to claim 5, that the filter is arranged to receive a signal corresponding only to the additional predetermined bits and that this signal is used for detecting the spectral component. 7. En ljusemitterande anordning enligt nàgot av kraven 5 eller 6, kännetecknad av att de extra förbestämda bitarna infogats enligt en 64B/66B linjekod.A light emitting device according to any one of claims 5 or 6, characterized in that the additional predetermined bits are inserted according to a 64B / 66B line code. 8. En ljusemitterande anordning enligt nàgot av kraven 5 - 7, kännetecknad av att Ethernet. standardprotokollet är 10 GbitA light emitting device according to any one of claims 5 - 7, characterized in that Ethernet. the standard protocol is 10 Gbit