用于高速激光器二极管的驱动器制造技术

本文描述了激光器驱动器的不同的实施例。在实施例中，激光器驱动器系统包括：一组外部电感器，其包括第一外部电感器和第二外部电感器；一组内部电感器，其包括第一内部电感器和第二内部电感器；DC‑到‑DC转换器，其被配置为偏置由所述第一外部电感器和所述第一内部电感器限定的第一输出路径以及由所述第二外部电感器和所述第二内部电感器限定的第二输出路径。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请主张根据35U.S.C§119(e)要求享有于2015年6月22日提交的题为“用于高速激光器二极管的驱动器”的美国临时申请No.62/183010的优先权，在此通过引用将其全部内容并入本文。
技术介绍
对激光驱动方案的选择极大地影响高速光学模块的竞争力，包括光学性能、模块功率消耗、通道密度以及解决方案成本。从电路设计的角度来看，针对驱动电流的快速信号转换，差分驱动器输出级是优选的。一个潜在的预先条件是两个输出的共模水平应当相似以形成对称的推拉结构。共享共模水平的另一优点在于受抑制的电磁辐射，避免对系统接收器的干扰。现有的差分驱动架构依赖于将驱动器的差分输出AC-耦合到发射器光学子组件(TOSA)的激光器阳极和阴极。外部电感器通常需要向两个驱动器输出提供偏置，并且向激光器提供偏置电流。与电感器并联的外部电阻器常常发现是必要的，以避免激光器电流中的可能过冲和振铃。这导致用于单个发射器组件的十个或以上的外部部件数量。在不关注驱动器余量(headroom)的情况下，AC耦合的驱动器-激光器接口使得能够将激光器阳极偏置到与激光器前向电压接近的电压。这有助于降低整体发射器功率消耗。然而，使用这些外部部件的负面影响是对于PCB组件可能要求大的模块板空间，这对于设计多通道光学模块是巨大的挑战。也发现难以管理由来自这些外部部件和组件的寄生而引入的对高速发射器性能的影响。一种备选的激光器驱动器实践是将驱动器以芯片形式直接组装到激光器，常常被称为内部驱动。由于其被DC耦合的特性，这种方法避免了在AC耦合接口中所表现出的缺点。但是，由于在这种情况下驱动器非常接近激光器，由驱动器生成的热将提高激光器的运行温度，需要更高的激光器偏置电流和调制电流以补偿激光器阈值增加和斜率效率降低，最终使模块功率消耗退化。另外，这样的组件与常规的激光器封装技术不相符，例如，基于晶体管轮廓(TO)的TOSA。由于其使用可能导致增加TOSA组装成品率和组装线生产率中的潜在风险的多个丝焊(wire bond)，这会增加解决方案成本。
技术实现思路
在本公开的实施例中，激光器驱动器系统能够包括：一组外部电感器，其包括第一外部电感器和第二外部电感器；一组内部电感器，其包括第一内部电感器和第二内部电感器；DC-到-DC转换器，其被配置为偏置由所述第一外部电感器和所述第一内部电感器限定的第一输出路径以及由所述第二外部电感器和所述第二内部电感器限定的第二输出路径。所述第一输出路径能够被耦合到的发射器光学子组件(TOSA)的第一输入端，并且所述第二输出路径能够被耦合到的TOSA的第二输入端。TOSA的第一输入端能够馈送到第一输入路径中，所述第一输入路径包括位于激光器二极管之前的第一电感器和位于激光器二极管之后的第二电感器。TOSA的第二输入端能够馈送到第二输入路径中，所述第二输入路径包括被耦合到所述第二电感器的电阻器。所述第二输入路径还能够包括位于所述电阻器之前的外部电容器或内部电容器。所述激光器驱动器系统架构能够允许精简的一组外部部件以及低的阻抗驱动路径以改善光学性能和效率。该
技术实现思路
以简要的形式介绍了对概念的选择，其将在下文在具体实施例方式中进一步描述。该
技术实现思路
不旨在标识所要求的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求的主题的范围。附图说明参考附图描述了详细说明。在说明书和附图中的不同示例中使用相同的附图标记号可以指示相同或相似的项。图1A是图示了根据本公开的实施例的激光器驱动器架构的电路示意图。图1B是图示了常规激光器驱动器架构的电路示意图。图2是图示了根据本公开的实施例的激光器驱动器架构的电路示意图，其中，图示了当差分输入为高时的电流流动。图3是图示了根据本公开的实施例的激光器驱动器架构的电路示意图，其中，图示了当差分输入为低时的电流流动。图4是图示了根据本公开的实施例的激光器驱动器架构的电路示意图，其中，驱动器输出和激光器输入被能互换的连接，并且其中，图示了当差分输入为高时的电流流动。图5是图示了根据本公开的实施例的激光器驱动器架构的电路示意图，其中，驱动器输出端和激光器输入端被能互换的连接，并且其中，图示了当差分输入为低时的电流流动。图6图示了能够被用于实施本文所描述的激光器驱动器架构(例如，图1A、2、3、4和5中所示出的实施例)的TOSA(例如，基于TO的TOSA)头部的实施例。图7是图示了具有接地监测二极管阳极和一个TO引脚以通过外部电感器偏置激光器二极管的TOSA(例如，基于TO的TOSA)的实施例。图8图示了能够被用于实施本文所描述的激光器驱动器架构(例如，图1A、2、3、4和5中示出的实施例)的TOSA(例如，基于TO的TOSA)头部的实施例，其中，TOSA具有接地监测二极管阳极。具体实施例概览图1A到图8图示了激光器驱动器和发射器组件架构的不同实施例，其展示了常规AC耦合的激光器驱动器系统的优点，并且，然而，所公开的激光器驱动器架构能够利用一组精简的外部部件来实施。在这一点上，所公开的激光器驱动器和发射器组件也展示了DC耦合的激光器驱动器系统的一些优点，无需牺牲光学系统的性能或效率。所公开的激光器驱动器架构的一些特征和优点包括：在激光器驱动器与TOSA之间的高速路径上的一组精简的离散部件，导致经改善的信号完整性以及降低的模块部件数量；驱动器输出级处在全差分模式以获得良好的RF性能；驱动器具有单端的反向终端以帮助降低电磁干扰(EMI)；驱动器输出级能够被偏置到较低的电压以节省发射器(TX)功率；架构适用于激光极性(即，在两个驱动器输出与TOSA高速终端之间能互换)；能够在TOSA中组装一个或多个电感器；并且应用并不限于基于TO的TOSA(即，能够使用其他高性能的TOSA)。范例实施方式图1A示出了根据本公开的实施例的激光器驱动器系统。光发射器(例如，激光器)能够包括激光器驱动器(驱动器)和发射器光学子组件(TOSA)，以及相对少量的离散部件。在驱动器的IN+与IN-引脚处的差分输入信号被施加到晶体管差分对(T1和T2)，与生成恒定电流I1的电路相耦合。差分输出(OUTA和OUTB)用于驱动所述激光器。两个片上电感器(LA和LB)和两个外部电感器或铁氧体磁珠(L1和L2)用于对驱动器输出进行偏置，同时也为激光器偏置电流提供路径。片上电感器LA和LB能够降低由被连接到调制输出端中的每个的第二引脚(PA或PB)引入的差分输出的电容负载，同时外部电感器或铁氧体磁珠提供足够低的低频截止以使得所述发射器为具有长连续相同数字(CID)的输入信号提供合适的性能。T1和T2的集电极被偏置到相同的电压以实现针对差分对的最优的操作。生成恒定电流的片上电路(电流源I)通过L1和L2被耦合到差分对的集电极上。平均功率控制(APC)电路调节I的值以便TOSA监测电流达到预定值。两个电阻器(RA和RB)提供反向终端以吸收在驱动器输出端处的反射。所述电阻器被连接到一个外部电容器(C1)以提供良好的共模终端从而帮助使电磁干扰(EMI)最小化。在一些实施例中，基于TO或者使用混合的基底，将包括激光器二极管(LD)和监测二极管(MD)的TOSA组装在高速封装中。图1A示出了这种具有5个引脚的封装：具有被控制用于驱动激光器的阻抗的LD+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动发射器光学子组件的系统，包括：一组外部电感器，其包括第一外部电感器和第二外部电感器；一组内部电感器，其包括第一内部电感器和第二内部电感器；以及DC‑到‑DC转换器，其被配置为偏置由所述第一外部电感器和所述第一内部电感器限定的第一输出路径以及由所述第二外部电感器和所述第二内部电感器限定的第二输出路径。

【技术特征摘要】
2015.06.22 US 62/183,010;2016.06.20 US 15/187,4391.一种用于驱动发射器光学子组件的系统，包括：一组外部电感器，其包括第一外部电感器和第二外部电感器；一组内部电感器，其包括第一内部电感器和第二内部电感器；以及DC-到-DC转换器，其被配置为偏置由所述第一外部电感器和所述第一内部电感器限定的第一输出路径以及由所述第二外部电感器和所述第二内部电感器限定的第二输出路径。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一输出路径被耦合到发射器光学子组件的第一输入端，并且所述第二输出路径被耦合到发射器光学子组件的第二输入端。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一输出路径和所述第二输出路径能互换地能连接到发射器光学子组件的第一输入端和第二输入端，以使得所述第一输出路径能连接到所述第一输入端或所述第二输入端中的能选择的一个，并且所述第二输出路径能连接到所述第一输入端或所述第二输入端中的另一个。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述发射器光学子组件的所述第一输入端馈送到第一输入路径中，所述第一输入路径包括位于激光器二极管之前的第一电感器和位于所述激光器二极管之后的第二电感器。5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述发射器光学子组件的所述第二输入端馈送到第二输入路径中，所述第二输入路径包括被耦合到所述第二电感器的电阻器。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第二输入路径还包括位于所述电阻器之前的电容器。7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述电容器包括被耦合到所述第二输入端的外部电容器或者位于所述第二输入端与所述电阻器之间的内部电容器。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述DC-到-DC转换器由自动功率控制(APC)电路进行控制以递送偏置电流IBIAS+(1+k)·IMOD。9.一种用于驱动发射器光学子组件的系统，包括：一组外部电感器，其包括第一外部电感器和第二外部电感器；一组内部电感器，其包括第一内部电感器和第二内部电感器；以及DC-到-DC转换器，其被配置为偏置由所述第一外部电感器和所述第一内部电感器限定的第一输出路径以及由所述第二外部电感器和所述第二内部电感器限定的第二输出路径，其中，所述第一输出路径被耦合到发射器光学子组件的第一输入端，并且所述第二输出路径被耦合到发射器光...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·谭，J·C·阮，A·K·维尔马，
申请(专利权)人：马克西姆综合产品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US