本發(fā)明涉及高速光通信，尤其涉及一種非線性均衡電路。

背景技術(shù)：

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，數(shù)據(jù)流量呈現(xiàn)出了指數(shù)級的增長態(tài)勢。然而，傳統(tǒng)的電互聯(lián)方式因損耗日益加劇，已難以滿足高密度、高速率的數(shù)據(jù)傳輸需求。在此背景下，光互連技術(shù)逐漸嶄露頭角，成為數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域的主流解決方案。

2、光互連技術(shù)主要分為直接調(diào)制和間接調(diào)制兩大類。其中，直接調(diào)制以其低成本和低功耗的顯著優(yōu)勢，在中短距離互聯(lián)中得到了廣泛應(yīng)用。而用于直接調(diào)制的激光器主要包括分布反饋（distributed?feedback,dfb）激光器和垂直腔面發(fā)射激光器（vertical-cavity?surface-emitting?laser,vcsel）這兩種激光器。然而，這兩種激光器均存在動(dòng)態(tài)非線性的特性，即其電光頻率響應(yīng)曲線會(huì)隨著偏置電流的變化而變化。在時(shí)域上，這種特性表現(xiàn)為：當(dāng)激光器的電流由低轉(zhuǎn)高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過沖和振鈴現(xiàn)象；而當(dāng)電流由高轉(zhuǎn)低時(shí)，下降過程則顯得較為緩慢，帶寬明顯不足。

3、對于非歸零（non-return?to?zero,nrz）調(diào)制方式而言，激光器的這種動(dòng)態(tài)非線性特性或許并非致命問題。但隨著傳輸速率的不斷提升，當(dāng)采用四電平脈沖幅度調(diào)制（4-level?pulse?amplitude?modulation,?pam4）調(diào)制方式時(shí)，過沖現(xiàn)象便會(huì)嚴(yán)重影響到眼圖相鄰子眼的大小，導(dǎo)致每個(gè)子眼產(chǎn)生傾斜，進(jìn)而給接收端的采樣工作帶來極大的壓力。

4、因此，為了消除上升沿的振鈴以及下降沿的緩慢現(xiàn)象，解決直接調(diào)制激光器在pam4調(diào)制格式下的信號完整性問題，我們迫切需要一款能夠補(bǔ)償激光器動(dòng)態(tài)非線性的電路。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）要解決的技術(shù)問題

2、為解決現(xiàn)有技術(shù)中直接調(diào)制激光器在四電平脈沖幅度（pam4）調(diào)制格式下的信號完整性的技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種非線性均衡電路，該非線性均衡電路產(chǎn)生的脈沖數(shù)量可調(diào)，方向可調(diào)，起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間以及幅度分別獨(dú)立可調(diào)，支持各種對于非線性補(bǔ)償?shù)囊?，同時(shí)不會(huì)削弱主信號，當(dāng)無均衡信號時(shí)，輸出電流為0，不會(huì)減弱主信號的幅值。

3、（二）技術(shù)方案

4、針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的實(shí)施例提出一種非線性均衡電路。

5、根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種非線性均衡電路，包括n個(gè)基本單元，其中，n為正整數(shù)，基本單元括：可調(diào)延時(shí)電路、脈沖電流產(chǎn)生電路以及均衡強(qiáng)度可調(diào)電路，其中，可調(diào)延時(shí)電路包括第一可調(diào)延時(shí)電路與第二可調(diào)延時(shí)電路，第一可調(diào)延時(shí)電路與第二可調(diào)延時(shí)電路用于將輸入差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)，以產(chǎn)生第一延時(shí)信號與第二延時(shí)信號；均衡強(qiáng)度可調(diào)電路，用于調(diào)節(jié)脈沖電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖電流的幅度，以調(diào)整均衡強(qiáng)度；以及脈沖電流產(chǎn)生電路，用于將第一延時(shí)信號與第二延時(shí)信號進(jìn)行邏輯組合，以產(chǎn)生脈沖電流，用于補(bǔ)償激光器的動(dòng)態(tài)非線性。

6、在一些示例性的實(shí)施例中，第一可調(diào)延時(shí)電路與第二可調(diào)延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間相互獨(dú)立且能夠調(diào)節(jié)；第一可調(diào)延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間大于等于0；以及第二可調(diào)延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間大于等于0。

7、在一些示例性的實(shí)施例中，可調(diào)延時(shí)電路由多級可調(diào)負(fù)載電容的反相器鏈構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)電容大小，能夠改變輸入信號的上升和下降時(shí)間，以獲得不同的延時(shí)信號。

8、在一些示例性的實(shí)施例中，最后一級反相器能夠?qū)⑿盘柕纳仙拖陆禃r(shí)間恢復(fù)到輸入信號帶寬，以確保信號質(zhì)量。

9、在一些示例性的實(shí)施例中，可調(diào)延時(shí)電路由片上傳輸線實(shí)現(xiàn)；或可調(diào)延時(shí)電路由級聯(lián)的可控延時(shí)緩沖器實(shí)現(xiàn)；或當(dāng)延時(shí)時(shí)間為0，可調(diào)延時(shí)電路直通到脈沖電流產(chǎn)生電路的輸入端。

10、在一些示例性的實(shí)施例中，均衡強(qiáng)度可調(diào)電路利用晶體管作為控制開關(guān)，通過控制與晶體管并聯(lián)的電阻導(dǎo)通或短路，從而實(shí)現(xiàn)對輸出阻抗的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)脈沖電流的幅度。

11、在一些示例性的實(shí)施例中，均衡強(qiáng)度可調(diào)電路包括邏輯單元，通過采用多個(gè)邏輯單元合并，并控制各個(gè)邏輯單元開啟和關(guān)斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)脈沖電流的幅度。

12、在一些示例性的實(shí)施例中，脈沖電流產(chǎn)生電路由晶體管組成電流模式的組合邏輯，用于對輸入的延時(shí)信號產(chǎn)生對應(yīng)的脈沖電流；其中，脈沖電流能夠?qū)π盘柕纳仙鼗蛳陆笛仨憫?yīng)；脈沖電流的產(chǎn)生起始時(shí)間、脈沖電流寬度以及幅度能夠調(diào)節(jié)。

13、在一些示例性的實(shí)施例中，脈沖電流直接輸出到激光器上；或脈沖電流疊加到差分輸入對的一端，最終疊加到激光器上。

14、在一些示例性的實(shí)施例中，n個(gè)基本單元的每一個(gè)基本單元均能夠通過調(diào)節(jié)延時(shí)、強(qiáng)度以及組合邏輯配置為不同跳變沿、不同脈沖產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間以及不同均衡強(qiáng)度的非線性補(bǔ)償電路。

15、（三）有益效果

16、從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種非線性均衡電路，至少具有如下有益效果：

17、（1）?結(jié)構(gòu)簡單，無需用于檢測上升沿或下降沿的檢測器，節(jié)省功耗。

18、（2）脈沖電流的可配置性，脈沖信號數(shù)量可調(diào)，方向可調(diào)，起始時(shí)間和持續(xù)時(shí)間以及幅度分別獨(dú)立可調(diào)，支持各種對于非線性補(bǔ)償?shù)囊蟆?/p>

19、（3）不會(huì)削弱主信號，當(dāng)無均衡信號時(shí)，輸出電流為0，不會(huì)減弱主信號的幅值。

技術(shù)特征：

1.一種非線性均衡電路，其特征在于，所述電路包括n個(gè)基本單元，其中，n為正整數(shù)，所述基本單元括：可調(diào)延時(shí)電路、脈沖電流產(chǎn)生電路以及均衡強(qiáng)度可調(diào)電路，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述第一可調(diào)延時(shí)電路與所述第二可調(diào)延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間相互獨(dú)立且能夠調(diào)節(jié)；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述可調(diào)延時(shí)電路由多級可調(diào)負(fù)載電容的反相器鏈構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)電容大小，能夠改變輸入信號的上升和下降時(shí)間，以獲得不同的延時(shí)信號。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的非線性均衡電路，其特征在于，最后一級反相器能夠?qū)⑿盘柕纳仙拖陆禃r(shí)間恢復(fù)到輸入信號帶寬，以確保信號質(zhì)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述可調(diào)延時(shí)電路由片上傳輸線實(shí)現(xiàn)；或

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述均衡強(qiáng)度可調(diào)電路利用晶體管作為控制開關(guān)，通過控制與所述晶體管并聯(lián)的電阻導(dǎo)通或短路，從而實(shí)現(xiàn)對輸出阻抗的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述脈沖電流的幅度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述均衡強(qiáng)度可調(diào)電路包括邏輯單元，通過采用多個(gè)邏輯單元合并，并控制各個(gè)邏輯單元開啟和關(guān)斷，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述脈沖電流的幅度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述脈沖電流產(chǎn)生電路由晶體管組成電流模式的組合邏輯，用于對輸入的延時(shí)信號產(chǎn)生對應(yīng)的脈沖電流；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述脈沖電流直接輸出到激光器上；或

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非線性均衡電路，其特征在于，所述n個(gè)基本單元的每一個(gè)基本單元均能夠通過調(diào)節(jié)延時(shí)、強(qiáng)度以及組合邏輯配置為不同跳變沿、不同脈沖產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間以及不同均衡強(qiáng)度的非線性補(bǔ)償電路。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種非線性均衡電路，可應(yīng)用于高速光通信技術(shù)領(lǐng)域，該電路包括：N個(gè)基本單元，其中，N為正整數(shù)，基本單元括：可調(diào)延時(shí)電路、脈沖電流產(chǎn)生電路以及均衡強(qiáng)度可調(diào)電路，其中，可調(diào)延時(shí)電路包括第一可調(diào)延時(shí)電路與第二可調(diào)延時(shí)電路，第一可調(diào)延時(shí)電路與第二可調(diào)延時(shí)電路用于將輸入差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行延時(shí)，以產(chǎn)生第一延時(shí)信號與第二延時(shí)信號；均衡強(qiáng)度可調(diào)電路，用于調(diào)節(jié)脈沖電流產(chǎn)生電路產(chǎn)生的脈沖電流的幅度，以調(diào)整均衡強(qiáng)度；以及脈沖電流產(chǎn)生電路，用于將第一延時(shí)信號與第二延時(shí)信號進(jìn)行邏輯組合，以產(chǎn)生脈沖電流，用于補(bǔ)償激光器的動(dòng)態(tài)非線性。支持各種對于非線性補(bǔ)償?shù)囊?，同時(shí)不會(huì)削弱主信號。

技術(shù)研發(fā)人員：祁楠,閔揚(yáng),李貴柯,劉力源,劉劍,吳南健
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8