本申請要求2014年10月8日由Xuejin Yan遞交的發(fā)明名稱為“突發(fā)模式激光器波長漂移的熱補償(Thermal Compensation for Burst-Mode Laser Wavelength Drift)”的第14/509,662號美國非臨時專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，該在先申請的全部內(nèi)容以引入的方式并入本文本中。

關(guān)于由聯(lián)邦政府贊助研究或開發(fā)的聲明

不適用

參考縮微膠片附錄

不適用

背景技術(shù)：

無源光網(wǎng)絡(luò)(passive optical network，PON)具有相互通信的用戶或客戶端設(shè)備和運營商端設(shè)備。PON可采用時分復(fù)用，其中終端用戶在不同時間段共享波長以通過上行鏈路與運營商端(例如，光線路終端(optical line termination，OLT))通信。因此，用戶或客戶側(cè)的一些發(fā)射器，諸如光網(wǎng)絡(luò)單元(optical network unit，ONU)中的那些，可使激光器在突發(fā)模式下工作。在突發(fā)模式下，ONU發(fā)射器可分配有較短時間段并可僅在其自己的時間段內(nèi)發(fā)送上行信號。在其它時間，ONU發(fā)射器的偏置電流(或電壓)可能低于其閾值電流值(例如，零偏置電流)，因此處于非活動狀態(tài)。

在啟用突發(fā)模式激光器時，其可發(fā)射或傳輸光信號，在該光信號上可添加射頻(radio frequency，RF)信號。在發(fā)射期間，激光器芯片的溫度可緩慢上升，導(dǎo)致光波長漂移或偏移。在共享時間和波長兩者的時分波分堆疊復(fù)用(time-and wavelength-division multiplexing，TWDM)-PON系統(tǒng)中，可在下行方向和上行方向兩者中使用多個波長。在上行方向，例如，可使用解復(fù)用器(demultiplexer，DeMUX)分隔從多個ONU發(fā)送的不同波長。DeMUX中的每個輸出信道，與濾波器類似，可具有扁平形或高斯形等各種形狀的通帶。突發(fā)期內(nèi)光信號的波長偏移可導(dǎo)致濾波器處產(chǎn)生問題。例如，如果光信號的峰值強度波長接近濾波通帶的邊緣，則在波長偏移后可能過濾掉一部分光信號，因為偏移的波長在通帶之外。光信號的功率可能因此發(fā)生變化，這可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差問題。因此，突發(fā)模式激光器的波長偏移是一個待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在一實施例中，本發(fā)明包括一種裝置，所述裝置包括：突發(fā)模式激光器，其包括有源層并用于在突發(fā)期內(nèi)發(fā)射光信號，其中所述突發(fā)模式激光器的溫度變化導(dǎo)致所述光信號的波長發(fā)生偏移；以及加熱器，其熱耦合到所述有源層并用于通過基于所述突發(fā)期的時間將熱應(yīng)用到所述有源層來在所述突發(fā)期內(nèi)減少所述光信號的波長偏移。

在另一項實施例中，本發(fā)明包括一種用于在熱耦合到加熱器的突發(fā)模式激光器的操作期間進行溫度補償?shù)姆椒?，所述方法包括：接收指示突發(fā)期開始的突發(fā)使能信號，在所述突發(fā)期內(nèi)發(fā)射具有至少一個波長的光信號，以及在所述光信號的整個發(fā)射期間基本保持所述突發(fā)模式激光器的溫度以減少所述光信號的波長偏移，其中基本保持所述溫度包括使用所述加熱器基于所述突發(fā)使能信號將熱應(yīng)用到所述突發(fā)模式激光器。

在又一項實施例中，本發(fā)明包括一種激光系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)包括：突發(fā)模式激光器，其包括充當(dāng)所述突發(fā)模式激光器的電極板的金屬層；以及電加熱器，其位于所述突發(fā)模式激光器之上并包括所述金屬層之上的第一鈦(titanium，Ti)層、所述第一鈦層之上的二氧化硅(silicon dioxide，SiO₂)層、所述二氧化硅層之上的第二Ti層以及所述第二鈦層之上的鉑(platinum，Pt)層，其中，所述第二Ti層和所述Pt層充當(dāng)所述電加熱器的加熱板，并且所述SiO₂層的厚度不超過300納米，以支持從所述電加熱器到所述突發(fā)模式激光器的高效熱傳遞并且阻止從所述加熱板到所述電極板的電流注入。

結(jié)合附圖和權(quán)利要求書可以從以下的詳細描述中更清楚地理解這些和其它特征。

附圖說明

為了更透徹地理解本發(fā)明，現(xiàn)參閱結(jié)合附圖和具體實施方式而描述的以下簡要說明，其中的相同參考標(biāo)號表示相同部分。

圖1A和圖1B分別為在不通過加熱器進行溫度補償?shù)那闆r下，一個突發(fā)時間段內(nèi)的分布反饋(distributed feedback，DFB)激光器的溫度上升和波長偏移的示例性模擬結(jié)果。

圖2A所示為在模擬中使用的加熱電流的示例性曲線。

圖2B所示為在與圖2A相同的模擬中使用的激光器使能電壓的示例性曲線。

圖3所示為以下三種不同條件下突發(fā)模式激光器的溫度變化的示例性模擬結(jié)果：(1)僅加熱器啟動，(2)僅激光器啟動，(3)加熱器和激光器兩者都啟動。

圖4A所示為加熱電流的另一示例性曲線。

圖4B所示為在與圖4A相同的模擬中使用的激光器使能電壓的示例性曲線。

圖5所示為以下三種不同條件下突發(fā)模式激光器的溫度變化的另一示例性模擬結(jié)果：(1)僅加熱器啟動，(2)僅激光器啟動，(3)加熱器和激光器兩者都啟動。

圖6所示為激光系統(tǒng)的一實施例的透視圖。

圖7A所示為圖6的激光系統(tǒng)沿A-A線的截面視圖。

圖7B所示為圖6的激光系統(tǒng)沿B-B線的透視截面視圖。

圖7C所示為掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB激光器的透視截面視圖。

圖8A至圖8D所示為四個驅(qū)動電路的實施例，每個驅(qū)動電路用于產(chǎn)生注入一個加熱器的加熱電流。

圖9為用于在突發(fā)模式激光器的操作期間進行溫度補償?shù)姆椒ǖ囊粚嵤├牧鞒虉D。

圖10為PON的一實施例的示意圖。

具體實施方式

首先應(yīng)理解，盡管下文提供一項或多項示例實施例的說明性實施方案，但所公開的系統(tǒng)和/或方法可使用任何數(shù)目的技術(shù)來實施，無論該技術(shù)是當(dāng)前已知還是現(xiàn)有的。本發(fā)明決不應(yīng)限于下文所說明的說明性實施方案、附圖和技術(shù)，包括本文所說明并描述的示例性設(shè)計和實施方案，而是可在所附權(quán)利要求書的范圍以及其等效物的完整范圍內(nèi)修改。附圖不一定要按比例。實施例的一些特征可按比例擴大或以少量圖解形式示出，為清晰簡潔起見，常規(guī)元件的一些細節(jié)可不示出。

本發(fā)明教示了通過穩(wěn)定光信號發(fā)射期間突發(fā)模式激光器的溫度來減少突發(fā)期內(nèi)該激光器的波長偏移的示例實施例。在一實施例中，電加熱器被放置于靠近激光器的有源層以對激光器陽極表面進行加熱?？稍谕话l(fā)期之前或就在突發(fā)期開始時將熱應(yīng)用到激光器以迅速升高有源區(qū)的溫度。然后，因為激光器在突發(fā)期開始不久之后開始發(fā)射光信號，所以可減少應(yīng)用的總熱量，使得激光器溫度在短時間內(nèi)，例如約10微秒(microsecond，μs)內(nèi)，緩慢下降。在突發(fā)期的后部分，熱可完全關(guān)閉以進一步降低溫度。實際上，發(fā)射光信號所導(dǎo)致的溫度上升通過減少在激光器上應(yīng)用的熱所引起的溫度降低來平衡或補償。因此，激光器的整體溫度可以穩(wěn)定，這轉(zhuǎn)而減少了突發(fā)期內(nèi)的波長偏移。所公開的實施例可減少上行波長漂移并保持接收器輸入光功率幾乎不變，從而提高TWDM-PON系統(tǒng)的性能和質(zhì)量?？墒褂酶咚剐瓮◣eMUX，從而實質(zhì)上允許TWDM-PON系統(tǒng)組件的設(shè)計有更多選擇。

本文將光信號定義為具有至少一個光波長且攜帶任意類型的信號(例如，RF信號)的至少一束光波。當(dāng)發(fā)射沒有任何RF信號的光波時，例如，出于參考目的，光波的波長信息和/或功率仍可視為信號類型。本文公開的實施例可應(yīng)用于任何適當(dāng)類型的突發(fā)模式激光器，包括DFB激光器和分布式布拉格反射器(distributed Bragg

reflector，DBR)激光器。此外，本文公開的突發(fā)模式激光器可位于任何地方并可在任何合適的系統(tǒng)中使用。例如，突發(fā)模式激光器可位于PON系統(tǒng)的用戶端處(例如，ONU中)或運營商端處(例如，OLT中)的發(fā)射器中。在本發(fā)明中，可首先探討熱補償?shù)倪\作，然后探討加熱器的結(jié)構(gòu)和制造細節(jié)。

當(dāng)注入電流使激光器發(fā)射光信號時，電流還可使激光器加熱，因為激光器具有歐姆接觸電阻。加熱引起激光器溫度上升。一些突發(fā)模式激光器芯片的溫度可通過熱電控制(thermal electric control，TEC)調(diào)節(jié)，在這種情況下，數(shù)百微秒后可形成穩(wěn)定的溫度梯度。然而，激光器芯片溫度仍然可能由于應(yīng)用的電流和光信號而發(fā)生變化。

圖1A和圖1B分別為在不通過加熱器進行熱補償?shù)那闆r下，125μs的突發(fā)時間段內(nèi)DFB激光器的溫度上升和波長偏移的示例性模擬結(jié)果。具體而言，圖1A所示為突發(fā)期內(nèi)DFB激光器的有源區(qū)中溫度隨著時間的上升，x軸是時間，y軸是激光器有源區(qū)域溫度。圖1B所示為突發(fā)期內(nèi)DFB激光器發(fā)射的光信號的波長增加(即，紅色漂移)，x軸是時間，y軸是激光器波長漂移量。在約125μs的突發(fā)期內(nèi)，激光器光限制區(qū)域的溫度平均可上升約1開爾文(Kelvin，K)至1.5K，其中溫度上升還可取決于激光器的平均輸出光功率。圖1A還示出，在突發(fā)期開始時，溫度變化相對較快，到突發(fā)模式期的后部分，溫度變化可進入近飽和范圍并以較緩的坡度變化。激光器溫度變化引起光波長偏移。如圖1B所示，在約30攝氏度(degrees Celsius，℃)(或者303開氏溫度)的工作環(huán)境溫度下，激光器溫度上升1K可引起光波長偏移約0.105納米(nanometer，nm)。因此，可從模擬推斷出經(jīng)驗公式：

dλ＝0.105nm/k*dT， (1)

其中，dλ表示波長偏移，dT表示溫度變化。然而，這些值僅作為示例，因為溫度上升和波長偏移還可能取決于更多因素，諸如激光器的輸出功率電平。

當(dāng)激光器在突發(fā)模式下操作時，為了減少波長漂移，從而穩(wěn)定波長，可穩(wěn)定激光器的有源區(qū)溫度以減少溫度變化。在一實施例中，可將加熱器裝配在突發(fā)模式激光器的陽極電極板的上方。因此，加熱器正位于激光器有源區(qū)域的上方，以便其可快速且高效地對激光器有源區(qū)進行加熱。例如，如圖3(在下文進一步描述)所示，通過應(yīng)用熱，激光器溫度在約1μs內(nèi)可上升1℃。

本文公開了動態(tài)地基于突發(fā)使能信號的熱應(yīng)用的各種實施例。在第一實施例中，同時應(yīng)用突發(fā)使能信號(例如，ONU發(fā)射器使能信號)和加熱電流。換言之，當(dāng)激光器使能信號啟動時，加熱器開始加熱。突發(fā)使能信號可實施為任何合適的信號(例如，電壓或電流)。突發(fā)使能信號控制突發(fā)期的時間并指示突發(fā)期的開始。在突發(fā)使能信號從邏輯低轉(zhuǎn)為邏輯高不久(例如，1μs)之后，突發(fā)模式激光器可開始發(fā)射光信號。加熱器的加熱電流可設(shè)計為具有任何合適的曲線。圖2A所示為在模擬中使用的加熱電流的示例性曲線，圖2B所示為在同一模擬中使用的激光器使能電壓的示例性曲線。

如圖2A所示，加熱電流曲線具有與三個不同步長相關(guān)聯(lián)的三個時間部分。第一個步長從突發(fā)期開始至約1μs，其中電流設(shè)置為最高電平(例如，約56毫安(milliampere，mA))。第二個步長從約1μs至約10μs，其中電流降至中間或較低電平(例如，約18.8mA)。第三個同時也是最后一個步長從約10μs到突發(fā)期結(jié)束，其中加熱器關(guān)閉，電流為零。如圖2B所示，突發(fā)使能信號在整個突發(fā)期內(nèi)保持高，在約125μs至突發(fā)期結(jié)束轉(zhuǎn)為低。在突發(fā)使能信號轉(zhuǎn)為高(激光器變熱)不久(例如，1μs)之后，激光器可開始發(fā)射具有至少一個波長的光信號。

圖3所示為三個不同條件下突發(fā)模式激光器的溫度變化的示例性模擬結(jié)果。通過正方形標(biāo)記表示的條件(1)使加熱器按圖2A所示的電流曲線啟動，并使激光器關(guān)閉。通過三角形標(biāo)記表示的條件(2)使激光器按圖2B所示的突發(fā)使能電壓曲線啟動，并使加熱器關(guān)閉。通過菱形標(biāo)記表示的條件(3)分別根據(jù)圖2A和圖2B中的曲線使加熱器和激光器兩者都啟動。如圖2A所示，加熱電流首先在短時段(例如，約1μs)內(nèi)設(shè)置為最高電平。如圖3的條件(1)所示，最大加熱電流快速對激光器有源區(qū)域加熱，使得平均溫度在第一微秒內(nèi)上升約1攝氏度(例如，從約303K至約304.1K)。第一微秒之后，可降低加熱電流以阻止激光器溫度繼續(xù)上升。如圖2A所示，加熱電流在另一短時段(例如，約10μs)內(nèi)可降低(例如，從約56mA至約18.8mA)。如圖3的條件(1)所示，低電流引起激光器芯片溫度在該時段內(nèi)變化或波動(例如，在約303.8K至約304.2K之間)。約10μs后，加熱電流關(guān)閉，激光器溫度在剩余突發(fā)期內(nèi)可自然下降(例如，從約303.9K至約303.1K)。

圖3的條件(2)與圖1B類似，其中激光器溫度隨著其偏置和調(diào)制電流的結(jié)果而上升。圖3中針對條件(3)合并條件(1)和(2)，顯然，加熱器的溫度下降可以補償激光器的溫度上升，產(chǎn)生大體穩(wěn)定的溫度曲線。在條件(3)下，加熱器電流和激光器使能信號同時啟動，使得激光器溫度在整個突發(fā)期內(nèi)保持在約303.9K至約304.2K之間。隨著溫度變化從約1K降至約小于0.3K，波長偏移相應(yīng)地減少。應(yīng)用等式(1)，dλ＝0.105nm*dT，并假設(shè)溫度變化dT為0.3K，波長偏移將基本穩(wěn)定，偏移范圍在約0.0315nm內(nèi)。對應(yīng)的頻率偏移將在5吉兆赫(gigahertz，GHz)范圍內(nèi)。更具體地，當(dāng)突發(fā)期的時長約為125微秒時，突發(fā)模式激光器的溫度變化可控制在約±0.2℃之內(nèi)，并且光信號的波長偏移可在±0.02nm之內(nèi)。

在基于突發(fā)使能信號將熱應(yīng)用到激光器的第二實施例中，可在突發(fā)期開始之前應(yīng)用熱。圖4A所示為在第二實施例的模擬中使用的加熱電流的示例性曲線，圖4B所示為在同一模擬中使用的激光器使能電壓的示例性曲線，圖5所示為三個不同條件下突發(fā)模式激光器的溫度變化的示例性模擬結(jié)果。因為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解圖4A與圖2A之間、圖4B與圖2B之間以及圖5與圖3之間的相似之處，所以，為簡潔起見，進一步論述專注于它們之間的不同點。在第二實施例中，加熱器以最高電平加熱電流對突發(fā)模式激光器進行預(yù)加熱，使其溫度在突發(fā)期開始之前上升約1K。如圖4A所示，在激光器突發(fā)使能信號啟動之前，在第一時段(例如，約5μs)內(nèi)為加熱器提供約30mA的最大電流。與同一激光器的最大電流約為56mA的圖2A相比，最大電流可能不需要那么高，因為加熱時長現(xiàn)在更長。當(dāng)突發(fā)使能信號啟動時，加熱電流降至較低值以基本維持其溫度或使其溫度在約10μs至15μs內(nèi)非常緩慢地下降。之后，在剩余突發(fā)期內(nèi)關(guān)閉加熱器，使激光器溫度下降。如上所述，關(guān)閉加熱器所引起的激光器溫度下降補償偏置和調(diào)制電流所引起的激光器溫度上升。結(jié)果，當(dāng)如圖4A和圖4B所指定將激光器和加熱器兩者都啟動時，整體溫度基本穩(wěn)定，在整個突發(fā)期內(nèi)在約303.9K至約304.2K之間變化，如圖5所示。

當(dāng)加熱電流具有簡單的步長曲線時，諸如圖2A和圖4A所示，可觀察到第二峰值溫度。例如，在圖3中，激光器溫度在約10μs處達到約304.2K的峰值，在圖5中，激光器溫度在約20μs處達到約304.05K的小峰值。在第三實施例中，加熱電流曲線可因此改變以減小或避開第二峰值。在一實施例中，可設(shè)置加熱電流快速到達最高電平，然后在一個時間段內(nèi)連續(xù)降低。例如，可使用阻容(resistor-capacitor，RC)電路實現(xiàn)指數(shù)連續(xù)降低。電流可直到突發(fā)期結(jié)束或在突發(fā)期中期關(guān)閉，取決于最高電流電平和電流下降速率等因素。通過恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計加熱電流曲線，激光器的整體溫度還可更穩(wěn)定，從而進一步減少光信號的波長偏移。

圖6示出了激光系統(tǒng)600的實施例的透視圖，激光系統(tǒng)600可包括突發(fā)模式激光器610和電加熱器620。激光系統(tǒng)600可使用單個芯片(例如，所有組件裝配在同一芯片上)或多個芯片(例如，某些組件可單獨裝配，然后接合在一起)實施。根據(jù)設(shè)計，加熱器620可視為激光器610的一部分或熱耦合到激光器610。例如，當(dāng)激光系統(tǒng)600的所有組件整體裝配在同一芯片上時，激光系統(tǒng)600有時可簡單地稱為激光器。如圖6所示，加熱器620可集成在激光器610的激光器陽極電極板612之上，使得加熱器620位于激光器610的有源層或有源區(qū)域正上方。因為加熱器靠近有源層，所以當(dāng)加熱電流經(jīng)由加熱板流過加熱器620時，加熱器620可快速提升激光器有源層的溫度(例如，在約1μs內(nèi)上升約1K)。在一實施例中，加熱器可由鈦(titanium，Ti)和鉑(platinum，Pt)薄膜或?qū)訕?gòu)成，其中Ti置于二氧化硅(silicon dioxide，SiO₂)層之上，SiO₂層用于隔離激光注入與加熱器電流。Pt層可充當(dāng)主加熱層。在隔離SiO₂層下面，激光器陽極電極可包括Ti、Pt和/或金(gold，Au)層。應(yīng)理解，本文涉及的方向術(shù)語，諸如上方、底部、之上、在上方、下方、下面、垂直、水平等等，意指相對的，并非對激光系統(tǒng)或其組件的方向施加任何限制。

圖7A所示為圖6的激光系統(tǒng)600沿A-A線的截面視圖，實質(zhì)上展示了激光系統(tǒng)600的詳細垂直布局。激光系統(tǒng)600可使用逐層方式中的任何合適的技術(shù)來裝配。激光器層自下而上包括由n型磷化銦(n-type indium phosphide，n-InP)構(gòu)成的基底710、有源層720、由p型InP構(gòu)成的包層730、由重摻雜銦鎵砷化物(heavily-doped indium gallium arsenide，p⁺-InGaAs)構(gòu)成的歐姆接觸層740、由Ti/Pt/Au層等金屬構(gòu)成的電極層750。電極層750可針對激光器陽極電極板放置。有源層720，有時稱為有源區(qū)域或有源區(qū)，可在腔體中包括波導(dǎo)層用以生成光信號。

加熱器層位于激光器層之上，自下而上包括第一Ti層760、由SiO₂構(gòu)成的絕緣層770、第二Ti層780、Pt層790。第二Ti層780和Pt層790可一起充當(dāng)加熱器的加熱板，因為這兩層都是傳導(dǎo)性的且已連接。在裝配期間，為了在電極層750的Au子層上方集成加熱器，在放置約200nm的絕緣層770之前，可放置約5nm至10nm的Ti層760。兩個Ti層760和780可幫助將絕緣層770中的SiO₂接合到其它金屬。絕緣層770可能不會太厚，以便其能夠支持從電加熱器到突發(fā)模式激光器的高效熱傳遞，并且可能不會太薄，以便其能夠阻止從加熱板到電極板的電流注入。例如，絕緣層770的厚度可在50nm至200nm之間、100nm至300nm之間或150nm至250nm之間，或在其它適當(dāng)?shù)姆秶小?/p>

圖7B所示為圖6的激光器系統(tǒng)600從與圖7A的方向垂直的方向沿B-B線的透視截面視圖。激光器可為脊形波導(dǎo)DFB激光器，其上方帶有加熱器。根據(jù)圖7B所示的實施例，有源層720約為300nm厚并可位于基底710上方；包層730約為1.5μm厚；歐姆接觸層740約為100nm厚，電極層750對于各Ti、Pt和Au層約為30nm、50nm和500nm厚；第一Ti層760約為5nm厚；絕緣層770約為200nm厚，一起充當(dāng)加熱電極的第二Ti層780和Pt層790分別為100nm和300nm。此外，包括脊形波導(dǎo)的有源層720的寬度可在約2.5μm至約4μm之間。平行于中心的加熱器板運行的兩個溝槽782和784中每一個的寬度可在約10μm至約15μm之間。在溝槽區(qū)域，上SiO₂層786可約為200nm厚，下SiO₂層788可約為300nm厚。

圖7C所示為掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB激光器的透視截面視圖，掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB激光器具有位于有源區(qū)域791上方的加熱板796。出于本發(fā)明的目的，圖7C的加熱器設(shè)計和制造與圖7B大致相似，因此，為簡潔起見，相似之處不再進一步論述。與脊形波導(dǎo)激光器不同，掩埋異質(zhì)結(jié)構(gòu)DFB激光器具有完全嵌入或“掩埋”在多個n-InP層792與p-InP層793之間的有源區(qū)域791。此外，兩個溝槽794與795之間的臺面寬度可在約8μm至約12μm之間，有源區(qū)域791的寬度可在約1μm至約2μm。

圖8A至圖8D示出了驅(qū)動電路800、830、860和890的實施例，每個驅(qū)動電路用于產(chǎn)生注入一個本文公開的加熱器的加熱電流。具體而言，如圖8A所示，驅(qū)動電路800充當(dāng)加熱器(例如，圖6中的加熱器620)的電流源。電路800可包括三部分：(1)加熱器802，其可視為DFB激光器的一部分；(2)恒流源810，由晶體管812(表示為Q2-1)、二極管814(表示為LED2-1)和電阻器816(表示為R2-1)構(gòu)成；(3)電流調(diào)制器820，由控制輸入電壓(control input voltage，Vctrl)822、晶體管(Q2-2)824和電阻器(R2-2)826構(gòu)成。圖8A給出了一些組件的示例性值。

在恒流源810中，LED2-1 814的正向電壓可為1.5伏特(volt，V)，Q2-1 812的射極-基極電壓(emitter-base voltage，Veb)可為0.6V。此外，這兩種電壓可根據(jù)類似的電壓-溫度曲線隨溫度而變化。因此，兩種電壓之間的差，其可應(yīng)用到R2-1 816上，可對環(huán)境溫度不敏感(或基本不依賴環(huán)境溫度)。所以，R2-1 816也許能夠產(chǎn)生基本不依賴驅(qū)動電路的環(huán)境溫度的恒流。換言之，當(dāng)溫度變化時，電流可較穩(wěn)定。此外，可選擇R2-1 816的值使得電流足以加熱上述激光器。

在電流調(diào)制器820中，如果Vctrl 822設(shè)置為低值或零，則沒有電流可流過Q2-2824。在這種情況下，加熱器802可接受恒流源810提供的所有電流。否則，如果Vctrl822設(shè)置得較高(例如，高于Q2-2 824的啟動閾值電壓)，則來自恒流源810的至少部分電流可流過Q2-2 824和R2-2 826，從而減小通過加熱器802的電流。因此，電流調(diào)制可通過控制Vctrl 822的值來實現(xiàn)。電流調(diào)制器820的響應(yīng)時間可設(shè)計為較短(例如，約1納秒(nanosecond，ns))，以確?？焖偾袚Q或調(diào)制。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，圖8B至圖8D所示的驅(qū)動電路830、860和890與圖8A中的驅(qū)動電路800大致相似。因此，相似之處不再進一步論述。圖8B中的驅(qū)動電路830可接收定時電路832的輸出，定時電路832可控制電流曲線中每個階段的時間(例如，電流保持在最高電平、中間電平和零的時間為多久)。驅(qū)動電路830的輸出電流可以通過調(diào)整電位器834(表示為RV3)的值來預(yù)設(shè)為某一值。驅(qū)動電流830可在開/關(guān)模式下工作。輸出電流的上升/下降時間(例如，從零電平到達最高電平的時間)可僅為幾ns(例如，約1ns)。

圖8C中的驅(qū)動電路860和圖8D中的驅(qū)動電路890中的每一個均可通過一個數(shù)模(digital-to-analog，DA)轉(zhuǎn)換器來精確控制，DA轉(zhuǎn)換器的深度可為12比特或16比特。驅(qū)動電路860和890中的DA轉(zhuǎn)換器的輸出可分別標(biāo)記為DA1和DA2。在切換或調(diào)制期間，電流的上升/下降時間約為1μs。驅(qū)動電路860與890之間的主要差異為電阻值。在驅(qū)動電路860中，電阻器862(R1-1)可約為400歐姆，電阻器864(R1-2)可約為1000歐姆。驅(qū)動電路860可產(chǎn)生約在0mA到2.5mA之間的相對小的輸出電流，其可適用于相位控制激光器866。另一方面，在驅(qū)動電路890中，電阻器892(R2-1)可約為40歐姆，電阻器894(R2-2)可約為100歐姆。驅(qū)動電路890可產(chǎn)生約在0mA到20mA之間的相對大的輸出電流，其可適用于DBR激光器896。

圖9為用于在突發(fā)模式激光器的操作期間進行溫度補償?shù)姆椒?00的實施例的流程圖。在激光系統(tǒng)(例如，激光系統(tǒng)600)中，突發(fā)模式激光器可為熱耦合到加熱器的DFB激光器，而加熱器耦合到驅(qū)動電路。方法900開始于步驟910，在步驟910中，驅(qū)動電路為加熱器提供電流以產(chǎn)生要應(yīng)用到突發(fā)模式激光器的熱。在一實施例中，電流在不晚于光信號開始發(fā)射的時間達到最高電平，之后從最高電平下降。在步驟920中，突發(fā)模式激光器可接收指示突發(fā)期開始的突發(fā)使能信號。應(yīng)理解，步驟910和920可按任何先后順序?qū)嵤＠?，可在突發(fā)期開始之前或在突發(fā)期開始的同時為加熱器提供電流。

在步驟930中，突發(fā)模式激光器可在突發(fā)期內(nèi)發(fā)射具有至少一個波長的光信號。因為激光器需要一些時間加熱，所以光信號的發(fā)射可在突發(fā)期不久(例如，約1μs)之后開始。在步驟940中，激光系統(tǒng)可在光信號的整個發(fā)射期間基本保持突發(fā)模式激光器的溫度以減少光信號的波長偏移。在本發(fā)明中，基本保持或穩(wěn)定溫度可意味著將漂移范圍控制在±0.2攝氏度內(nèi)?；颈３譁囟瓤赏ㄟ^以下方式實現(xiàn)：基于突發(fā)使能信號使用加熱器動態(tài)地將熱應(yīng)用到突發(fā)模式激光器。熱可僅在突發(fā)期的第一部分中應(yīng)用，不在突發(fā)期的后部分中應(yīng)用。

圖10為PON 100的實施例的示意圖。PON 100包括OLT 110、一組ONU 120、可耦合到OLT 110和ONU 120的ODN 130。本文公開的激光系統(tǒng)可在PON 100中的各種組件中實施，諸如在ONU 120的發(fā)射器中實施以供它們與OLT 110進行上行通信。PON 100可以是在OLT 110與ONU 120之間分發(fā)數(shù)據(jù)時不需要任何有源組件的通信網(wǎng)絡(luò)。相反，PON 100可使用ODN 130中的無源光組件在OLT 110與ONU 120之間分發(fā)數(shù)據(jù)。在一實施例中，PON 100可以是吉比特PON(Gigabit PON，GPON)、下一代接入(Next Generation Access，NGA)系統(tǒng)、以太網(wǎng)PON(Ethernet PON，EPON)、10吉比特EPON、波分復(fù)用(wavelength division multiplexing，WDM)PON、TWDM PON或任何其它類型的PON，或它們的組合。

在一實施例中，OLT 110可以是用于與ONU 120和另一網(wǎng)絡(luò)(未示出)通信的任何設(shè)備。具體而言，OLT 110可充當(dāng)另一網(wǎng)絡(luò)與ONU 120之間的中間設(shè)備。例如，OLT 110可向ONU 120轉(zhuǎn)發(fā)從該網(wǎng)絡(luò)接收的數(shù)據(jù)，并將從ONU 120接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到該另一網(wǎng)絡(luò)上。盡管OLT 110的具體配置可隨著PON 100的類型而變化，但是在一實施例中，OLT 110可包括發(fā)射器和接收器。當(dāng)另一網(wǎng)絡(luò)正使用與在PON 100中使用的PON協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時，例如以太網(wǎng)或同步光網(wǎng)絡(luò)/同步數(shù)字體系(synchronous optical networking/synchronous digital hierarchy，SONET/SDH)，OLT 110可包括轉(zhuǎn)換器，其將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換為PON協(xié)議。OLT 110轉(zhuǎn)換器還可將PON協(xié)議轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。OLT 110可位于中心位置，例如中心局，但是也可位于其它位置。

在一實施例中，ODN 130可以是數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，其可包括光纖電纜、耦合器、分光器、分配器和/或其它設(shè)備。在一實施例中，光纖電纜、耦合器、分光器、分配器和/或其它設(shè)備可以是無源光組件。具體而言，光纖電纜、耦合器、分光器、分配器和/或其它設(shè)備可以是在OLT 110與ONU 120之間分發(fā)數(shù)據(jù)信號時不要求任何電源的組件。或者，ODN 130可包括一個或多個有源組件，諸如光放大器。ODN 130可按圖10所示的分支配置從OLT 110延伸到ONU 120，但是也可按任何其它點對多點配置進行配置。

在一實施例中，ONU 120可以是用于與OLT 110和客戶或用戶(未示出)通信的任何設(shè)備。具體而言，ONU 120可充當(dāng)OLT 110與客戶之間的中間設(shè)備。例如，ONU120可向客戶轉(zhuǎn)發(fā)從OLT 110接收的數(shù)據(jù)，并將從客戶接收的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到OLT 110上。盡管ONU 120的具體配置可隨著PON 100的類型而變化，但是在一實施例中，ONU120可包括用于向OLT 110發(fā)送光信號的光發(fā)射器和用于從OLT 110接收光信號的光接收器。另外，ONU 120可包括：轉(zhuǎn)換器，其為客戶將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，例如以太網(wǎng)或異步傳輸模式(asynchronous transfer mode，ATM)協(xié)議中的信號；以及第二發(fā)射器和/或接收器，其可向客戶設(shè)備發(fā)送電信號和/或從客戶設(shè)備接收電信號。在一些實施例中，ONU 120和光網(wǎng)絡(luò)終端(optical network terminal，ONT)相似，因此術(shù)語在本文中可交換使用。ONU 120通常可位于分配位置，例如客戶駐地，但是也可位于其它位置。

本發(fā)明公開至少一項示例性實施例，且所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對所述示例性實施例和/或所述示例性實施例的特征作出的變化、組合和/或修改均在本發(fā)明公開的范圍內(nèi)。因組合、合并和/或省略所述示例實施例的特征而得到的替代性實施例也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在明確說明數(shù)字范圍或限制的情況下，此類表達范圍或限制可以被理解成包括在明確說明的范圍或限制內(nèi)具有相同大小的迭代范圍或限制(例如，從約為1到約為10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。例如，只要公開具有下限R_l和上限R_u的數(shù)字范圍，則明確公開了此范圍內(nèi)的任何數(shù)字。具體而言，在所述范圍內(nèi)的以下數(shù)字是明確公開的：R＝R_l+k*(Ru–R_l)，其中k為從1％到100％范圍內(nèi)以1％遞增的變量，即，k為1％、2％、3％、4％、5％……50％、51％、52％……95％、96％、97％、98％、99％或100％。此外，由上文所定義的兩個數(shù)字R定義的任何數(shù)字范圍也是明確公開的。除非另有說明，否則使用術(shù)語“約”是指隨后數(shù)字的±10％。相對于權(quán)利要求的任一元素使用術(shù)語“選擇性地”意味著所述元素是需要的，或者所述元素是不需要的，兩種替代方案均在所述權(quán)利要求的范圍內(nèi)。使用如“包括”、“包含”和“具有”等較廣術(shù)語應(yīng)被理解為提供對如“由……組成”、“基本上由……組成”以及“大體上由……組成”等較窄術(shù)語的支持。因此，保護范圍不受上文所陳述的說明限制，而是由所附權(quán)利要求書界定，所述范圍包含所附權(quán)利要求書的標(biāo)的物的所有等效物。每一和每條權(quán)利要求作為進一步揭示內(nèi)容并入說明書中，且所附權(quán)利要求書是本發(fā)明的示例實施例。對所述揭示內(nèi)容中的參考進行的論述并非承認其為現(xiàn)有技術(shù)，尤其是具有在本申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)日期之后的公開日期的任何參考。本發(fā)明中所引用的所有專利、專利申請案和公開案的揭示內(nèi)容特此以引用的方式并入本文本中，其提供補充本發(fā)明的示例性、程序性或其它細節(jié)。

雖然本發(fā)明多個具體實施例，但應(yīng)當(dāng)理解，所公開的系統(tǒng)和方法也可通過其它多種具體形式體現(xiàn)，而不會脫離本發(fā)明的精神或范圍。本發(fā)明的實例應(yīng)被視為說明性而非限制性的，且本發(fā)明并不限于本文本所給出的細節(jié)。例如，各種元件或組件可以在另一系統(tǒng)中組合或合并，或者某些特征可以省略或不實施。

此外，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，各種實施例中描述和說明為離散或單獨的技術(shù)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和方法可以與其它系統(tǒng)、模塊、技術(shù)或方法進行組合或合并。展示或論述為彼此耦合或直接耦合或通信的其它項也可以采用電方式、機械方式或其它方式通過某一接口、設(shè)備或中間組件間接地耦合或通信。其它變更、替換、更替示例對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，均不脫離此處公開的精神和范圍。