[发明专利]一种用于光通信设备中的放大器及其方法

说明书

本发明提供了一种用于光通信设备的放大器(100)。所述放大器(100)包括放大级(101)、连接到所述放大级(101)的阻抗匹配级(102)和电压控制器(103)。所述电压控制单元(103)用于根据接收到的差分输入信号(104)生成用于控制所述放大级(101)的第一控制信号(105)和生成用于控制所述阻抗匹配级(102)的第二控制信号(106)。其中，所述第一控制信号(105)和所述第二控制信号(106)之间的比值中存在预定义值。

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于光通信设备的放大器及其方法。

背景技术

传统的用于高速光通信的发射机基本上通过级联三个块来实现，如图8所示。第一个块示出了数字信源，与传统信号相比，数字信源通常提供差分信号以提高速度和质量。第二个块示出了驱动放大器，用于增加信号的功率电平。第三个块示出了电光调制器，将电信号转换为光信号，光信号将被传输，例如通过光纤传输。

在传统的发射机方案中，所述电光调制器需要直流电压和单端输入信号，其中，所述电光调制器也可以是电吸收调制激光器(EML)。在这种情况下，需要差分输入或单端输出放大器来实现光发射机。而且，为了避免使用偏置电源，可以使用输出直流耦合驱动放大器，因为偏置电源非常占地方并且限制了集成能力。最后，如果采用的驱动放大器显示匹配输出阻抗，由于所述驱动放大器的匹配输出阻抗吸收了所述驱动放大器与所述电光调制器之间互连产生的反射，如焊线、焊盘等，电光模块对信号劣化的敏感性降低。这对于实现高速和高数据速率的光通信来说是非常重要的。

综上所述，驱动放大器具有高性能，并且具有差分输入/单端输出、直流耦合输出和匹配输出阻抗等特性，是实现极高速和高度集成的光通信发射机的关键组件之一。

用于实现所述驱动放大器的传统方案可以分成三类：有耗终端、有源终端和单端推挽。以有源终端放大器为例，下文示例性描述传统方案的缺点。

传统的有源终端驱动放大器通常通过有源终端来实现有差分输入、直流耦合以及单端输出特性的以及具有匹配输出端的放大器。

需要注意的是，所述传统方案均不基于一部分在高频率下工作的放大器中的辅助技术。这是因为p沟道场效应晶体管(FET)和pnp双极型晶体管(BJT)的截止频率较低。因此，FET和BJT不能用于实现必须达到高频率范围的驱动放大器，因为这是光通信系统中所要求的。

因此，需要一种克服上述缺点的驱动放大器。

发明内容

鉴于上述问题和缺点，本发明旨在改进传统的驱动放大器。本发明中的放大器可以最大化光通信发射机的性能。

更具体地，提供了一种用于光通信设备的放大器，包括：放大级、阻抗匹配级和电压控制器(下文中也称为电压控制单元)。所述电压控制单元根据接收到的差分输入信号生成用于控制所述放大级的第一控制信号和生成用于控制所述阻抗匹配级的第二控制信号。所述第一控制信号和所述第二控制信号之间的比值可以为预定义值，这有助于克服上述缺点。

更具体地，本发明的所述放大器相对于传统方案具有以下优点：

1.无输出功率损耗：相比于基于有耗终端和单端推挽的传统方案，本发明中所述放大器在信号传输期间耗散任何输出功率。因此，所述解决方案最大化增益和输出电压，直流功耗最小。

2.线性运算：相比于基于有源终端的传统方案，本发明的所述放大器可同时用于倒换模式和线性放大器。

3.瞬时反应：相比于基于有源终端的传统方案，由于所述放大器不包括电路中的运算放大器，因此本发明的所述放大器不需要时间来呈现匹配输出阻抗。

4.高集成度：相比于基于有源终端的传统方案，由于所述方案中不包括运算放大器，因此所提出的方案可以很容易地在GaAs或GaN MMIC技术中实现。