[发明专利]驱动表面发射半导体激光器的方法、光传输模块和手持电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及驱动表面发射半导体激光器的方法、光传输模块和手持 电子装置。

背景技术

对于在千兆赫或更高频带中以高速调制的光传输模块而言，通常采 用被设计为具有较小内阻的表面发射半导体激光器(垂直腔表面发射激 光二极管，此后称为VCSEL)。一些单模VCSEL具有大于50欧姆的内 阻；例如，几百或几千欧姆的内阻。但是，这种高电阻的VCSEL具有高 于例如通常被用于驱动电路或导线的50欧姆的电阻的电阻，并因此导致 阻抗不匹配。

考虑到上述问题，JP-A-5-283791和JP-A-2002-353568公开了一种针 对高速调制将VCSEL的电阻减小到低于50欧姆的技术。为了实现具有 高内阻的半导体激光器的高速转换，JP-A-2003-101127公开了一种通过提 供与半导体激光器并联的电阻减小负载阻抗的技术。JP-A-2004-273584 公开了一种通过提供插入信号线和VCSEL之间的终端电阻，和与VCSEL 并联的电阻使即使具有高内阻的VCSEL也可以在高频下被驱动，同时反 射损耗在整个带宽上保持较小的技术。JP-A-2002-335038公开了一种为 了在高速下驱动具有几百欧姆内阻的VCSEL而采用电压驱动方案的技 术。

本发明要解决的技术问题

对于对电磁噪声敏感的装置，如手持装置而言，已经考虑采用其中 VCSEL被用作信号传输光源的光传输模块。此处主要的技术难点在于 VCSEL的功耗的减小。一种减小功率的方法是降低VCSEL的阈值电流 和减小驱动电流。但是，通常，如果阈值电流被降低，那么内阻将变大， 因而难以在高速下驱动VCSEL。

本发明致力于解决上述现有技术的问题，并旨在提供一种在高速下 驱动表面发射半导体激光器同时减小功耗的方法。

本发明进一步旨在提供一种适于减小手持装置或类似装置的功耗的 光传输模块。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种驱动表面发射半导体激光器的方 法，该表面发射半导体激光器包括产生光的有源区域、将该有源区域夹 在中间的谐振器结构和向该有源区域提供电能的驱动电极。该表面发射 半导体激光器具有由施加到所述驱动电极的电压和电流限定的内阻。该 方法包括向所述驱动电极施加调制信号，其中该调制信号具有由第一电 流值和大于该第一电流值的第二电流值限定的电流幅度。该调制信号位 于电流增大而内阻减小的负斜率区域中。

通过对所施加的电压和电流之间的关系求微分来定义所述内阻。所 述第一电流值小于内阻的减小趋于饱和的拐点而大于所述表面发射半导 体激光器的阈值电流。所述第二电流值大于内阻的拐点。优选地是所述 电流幅度等于或小于2mA而所述调制信号的频率等于或大于1GHz，并 且连接输出所述调制信号的驱动电路和所述表面发射半导体激光器的驱 动电极的传输线的距离等于或小于2mm。此外，相应于所述第一电流值 的第一内阻可大于所述传输线的电阻，该内阻至少是80欧姆。此外，相 应于所述第二电流值的VCSEL的光学输出(取决于整个光链路的功率预 算)例如是大于或等于0.4mW。

根据本发明的一个方面，提供一种光传输模块，该光传输模块包括 具有表面发射半导体激光器和驱动该表面发射半导体激光器的驱动电路 并通过对所述表面发射半导体激光器的驱动来发送光信号的光发送装 置，传输从光发送装置发送的光信号的光传输介质，和接收由该光传输 介质传输的光信号的光接收装置。所述表面发射半导体激光器包括产生 光的有源区域、将该有源区域夹在中间的谐振器结构和向该有源区域提 供电能的驱动电极。该表面发射半导体激光器具有由施加到所述驱动电 极的电压和电流限定的内阻，该驱动电路向该驱动电极施加调制信号， 该调制信号具有由第一电流值和大于该第一电流值的第二电流值限定的 电流幅度，并且该调制信号位于电流增大而内阻减小的负斜率区域中。

优选地是驱动电路向所述表面发射半导体激光器提供至少为1GHz 的调制信号，并且该调制信号的电流幅度等于或小于2mA。还有，优选 地是连接所述驱动电路和所述表面发射半导体激光器的驱动电极的传输 线的距离等于或小于2mm，并且所述光传输介质等于或小于大约30cm。 此外，该表面发射半导体激光器优选地是输出多模激光光束，并且该光 传输介质是多模光传输介质。