[发明专利]一种高速激光器驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于光通信系统领域，涉及一种高速激光器驱动电路。

背景技术

光模块是实现光通信系统的基本硬件，高速激光器驱动电路是高速光模块实现光发射功能的基本元件。相对电吸收调制方式，采用直接调制方式可大幅降低光发射机的成本，从而明显降低光模块和系统的成本。目前，针对直接调制激光器(例如，分布式反馈激光器，Distributed Feedback Laser, DFB)的直接调制驱动电路一般将激光器的电流分成偏置电流和调制电流两个部分，并分别产生提供给激光器。其中，偏置电流用于提供激光器导通或接近导通时所需要的电流，以使激光器处于发光状态；调制电流则由输入电信号(即激光器调制信号)通过驱动电路来产生，以调制激光器的出光功率大小，从而将输入电信号转换成光信号。在高速工作状态下，这种电路结构需具有很好的高速大电流驱动能力以及与激光器间的良好高频阻抗匹配，这导致高速直接调制驱动电路很难设计。

目前已报道的、针对直接调制激光器的驱动电路（Laser Driver）主要包括单端驱动和差分驱动两种电路结构，分别如图1和图2所示，其中，C_P1和C_P2分别为输出端OUT+和OUT-的寄生电容；R_F和C_F为滤波电阻和滤波电容，用于减小过冲；R_D为匹配电阻，用于将输出端OUT+和OUT-的阻抗调整至相等的状态，即阻抗匹配状态；V_CC为电源；BIAS为激光器偏置电流源连接端口。其基本原理都是将晶体管以电流源形式与激光器连接，即晶体管与激光器以通过串联的形式来连接的，通过输入驱动信号来控制流经晶体管的电流，进而控制和调整流经激光器的电流和激光器的出光功率。在中低速率情况下，对驱动电路的驱动能力和高频阻抗匹配要求不是很高，此电路结构可达到直接驱动激光器的能力要求。但高速率的直接调制激光器则要求其驱动电路能同时提供大驱动电流能力和良好的高频阻抗匹配，并且实际情况下，驱动电路的输出端和激光器间存在的较长连线会导致高频阻抗存在一定的失配，这使得高速率的直接调制激光器驱动电路很难设计和实现。

综上所述，现有技术针对中低速率下的直接调制激光器驱动电路的产品已比较成熟，并已被大规模产业化应用。而在高速率(如10Gbps及以上速率)下，由于激光器驱动电路的高速大电流驱动能力要求以及其与直接调制激光器之间的高频阻抗匹配很难设计，导致目前还未见有出现能够大规模商业化应用的高速率直接调制激光器驱动电路。

发明内容

为解决高速激光器的直接调制驱动电路问题，本发明提出了一种高速直接调制激光器驱动电路结构。

本发明的技术方案提供一种高速激光器驱动电路，包括输入缓冲级、信号放大级、输出驱动级、激光器电流源和直接调制激光器，所述输出驱动级包括输出放大器和晶体管，输入缓冲级的输出连接信号放大级的输入，信号放大级的输出连接输出放大器的输入，输出放大器的输出和晶体管相连接，

所述晶体管为BJT晶体管或MOSFET晶体管，所述BJT晶体管为双极型晶体管，所述MOSFET晶体管为金属-氧化物-半导体场效应晶体管，

当采用BJT晶体管时，BJT晶体管的集电极连接直接调制激光器的阳极，BJT晶体管的发射极连接直接调制激光器的阴极，输出放大器的输出连接BJT晶体管的基极；

当采用MOSFET晶体管时，MOSFET晶体管的漏极连接直接调制激光器的阳极，MOSFET晶体管的源极连接直接调制激光器的阴极，输出放大器的输出连接MOSFET晶体管的栅极；

所述激光器电流源只设一个，该激光器电流源连接在电源和直接调制激光器的阳极之间或连接在直接调制激光器的阴极和地之间。

而且，所述输入缓冲级的输入信号为单端输入。

或者，所述输入缓冲级的输入信号为差分输入。

而且，所述输入信号为激光器调制信号，激光器调制信号先经输入缓冲级进行均衡和补偿处理，然后经信号放大级将输入缓冲级的输出信号进行放大处理，接着由输出驱动极直接调制激光器的出光功率，其中输出放大器将信号放大级的输出信号调整至能直接驱动晶体管的电压水平，输出放大器的输出直接迅速控制晶体管。