一种P型共阴极VCSEL驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种P型共阴极VCSEL驱动器，包括：P型驱动器阵列和共阴极VCSEL阵列，所述P型驱动器阵列包括并列的多个驱动器支路，每个所述驱动器支路包括前置均衡电路和PMOS晶体管，所述前置均衡电路的输出端连接所述PMOS晶体管的栅极；所述共阴极VCSEL阵列包括与所述驱动器支路一一对应的多个VCSEL，每个所述VCSEL的阳极连接对应所述PMOS晶体管的漏极，阴极接地；各所述VCSEL共阴极。本实用新型专利技术宽带速率高，并节省功耗。并节省功耗。并节省功耗。

A p-type common cathode VCSEL driver

【技术实现步骤摘要】
一种P型共阴极VCSEL驱动器


[0001]本技术涉及VCSEL驱动器。

技术介绍

[0002]在高速光通信系统中，高速电信号经过VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitter Laser，垂直腔面发射体激光器）能被转变为高速光信号，高速光信号经过长距离光纤传达至目的地，然后通过接收光电二极管将高速高信号转变回高速电信号，即完成高速信号的长距离传输。为了提高数据传输速率，并行多路信号传输被广泛应用。多路并行信号传输，则对应多个VCSEL同时工作。出于成本、以及系统复杂度的考虑，多个VCSEL会被生产在同一个器件基底上，即形成所谓VCSEL阵列。出于生产工艺技术能力、成本考虑，VCSEL阵列的阴极（工作时电势较低的那一端）会通过器件基底连接在一起，即所谓共阴极。如图1所示，共阴极VCSEL阵列对应的驱动器，需要适应共阴极的器件结构特点，避免信号串扰、漏电等问题。
[0003]如图2所示，单路VCSEL驱动器常见的N型电流舵方案，N型差分对具有高速优势，所示阴极驱动方式又具备低功耗特点，是VCSEL驱动器应用非常广泛的经典方案。图3是图2电路的简化示意图。如图4所示，如果将其移植到共阴极VCSEL阵列的应用场景下，则VCSEL器件固有的共阴极连接会引入信号通路之间的串扰。因此，有人设计出若干适合共阴极VCSEL阵列的驱动器方案，利用阳极驱动方案来避免通路信号串扰的问题，但是阳极驱动方案几乎都具有一个共同特征，即使用拥有高速特性的N型差分电流舵进行信号调制，配以P型电流源提供流经VCSEL的最大电流。该种结构有两个明显缺点：第一，阳极驱动点至少连接两部分器件，即用于信号调制的N型差分电流，以及提供流经VCSEL的最大电流的P型电流源，导致高速节点寄生电容较大，限制带宽速率；第二，流经VCSEL的最大电流的P型电流源电流保持不变，功耗较大。另外，VCSEL驱动器包括前置均衡电路，上述的适合共阴极VCSEL阵列的驱动器方案的信号调制功能都依靠工作在开关状态的差分对，该状态的差分对的输入输出传输特性存在较大程度的失真，无法有效地将前级均衡电路的均衡效果传输至VCSEL电流中。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种P型共阴极VCSEL驱动器，宽带速率高，并节省功耗。
[0005]实现上述目的的技术方案是：
[0006]一种P型共阴极VCSEL驱动器，包括：P型驱动器阵列和共阴极VCSEL阵列，其中，
[0007]所述P型驱动器阵列包括并列的多个驱动器支路，每个所述驱动器支路包括前置均衡电路和PMOS（P型金属氧化物半导体场效应）晶体管，所述前置均衡电路的输出端连接所述PMOS晶体管的栅极；
[0008]所述共阴极VCSEL阵列包括与所述驱动器支路一一对应的多个VCSEL，每个所述
VCSEL的阳极连接对应所述PMOS晶体管的漏极，阴极接地；
[0009]各所述VCSEL共阴极。
[0010]优选的，所述前置均衡电路的输入端接收待传输电信号。
[0011]优选的，所述PMOS晶体管的源极接电源。
[0012]本技术的有益效果是：本技术通过PMOS晶体管既提供流经VCSEL的最大电流，又兼顾高速信号的调制功能，大大减小了高速信号节点上的寄生电容，提高信号传输带宽速率。同时，本技术有效节省功耗。通过前置均衡电路配合PMOS晶体管，前级均衡效果可以相对无失真地传递至输出VCSEL电流中。
附图说明
[0013]图1是现有技术中共阴极VCSEL阵列与驱动器的连接示意图；
[0014]图2是现有技术中N型电流舵方案的单路电路图；
[0015]图3是图2所示电路的简化示意图；
[0016]图4是图2所示电路移植多路方案简化示意图；
[0017]图5是本技术的P型共阴极VCSEL驱动器的示意图；
[0018]图6是图5所示P型共阴极VCSEL驱动器的单路电路图；
[0019]图7是P型输出驱动器栅端电压线路图；
[0020]图8是N型输出驱动器栅端电压线路图。
具体实施方式
[0021]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。
[0022]下面将结合附图对本技术作进一步说明。
[0023]请参阅图5、6，本技术的P型共阴极VCSEL驱动器，包括：P型驱动器阵列4和共阴极VCSEL阵列5。
[0024]P型驱动器阵列4包括并列的多个驱动器支路，每个驱动器支路包括前置均衡电路1和PMOS晶体管2，PMOS晶体管2也即P型输出驱动器。
[0025]前置均衡电路1的输入端接收待传输高速电信号，输出端连接PMOS晶体管2的栅极（P型输出驱动器的输入端）。PMOS晶体管2的源极接电源。
[0026]共阴极VCSEL阵列5包括与驱动器支路一一对应的多个VCSEL 3，每个VCSEL 3的阳极连接对应PMOS晶体管2的漏极（P型输出驱动器的输出端），阴极接地。各VCSEL 3共阴极。
[0027]通过改变PMOS晶体管2的栅极电压，能够改变P型输出驱动器（PMOS晶体管2）的输出电流（PMOS晶体管2的漏极电流），即能够改变流经VCSEL 3的电流，这样就可以改变VCSEL 3发光功率，实现电学信号调制到光学信号调制的转换。
[0028]前置均衡电路1即是现有电路，是驱动器支路除去PMOS晶体管2之外的前置电路，
具有均衡效果，不再赘述。前置均衡电路1对待传输高速信号进行放大、均衡、直流电平转换。
[0029]与现有技术相比，本技术中PMOS晶体管2既提供流经VCSEL 3的最大电流，又兼顾高速信号的调制功能，只使用一个器件就能完成上述两个基本功能，大大减少了连接到VCSEL阳极（高速信号节点）的器件数量，因而大大减小了高速信号节点上的寄生电容，提高信号传输带宽速率。
[0030]同时，对于NRZ（non
‑
return zero，不归零制）信号，流经VCSEL的电流会在两个数值（I0与I1，I0较小代表传输0，I1较大代表传输1）之间切换，由于信号随机特性，上述两个数值出现的概率相同，即流经VCSEL的输出电流平均值为(I0+I1)/2。而现有的阳极驱动方案都存在一个一直输出I1的P型电流源，针对输出级的功耗，本技术功耗节省了(1
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I0/I1)/2，I0与I1差别越大，功耗节省效果越明显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种P型共阴极VCSEL驱动器，其特征在于，包括：P型驱动器阵列和共阴极VCSEL阵列，其中，所述P型驱动器阵列包括并列的多个驱动器支路，每个所述驱动器支路包括前置均衡电路和PMOS晶体管，所述前置均衡电路的输出端连接所述PMOS晶体管的栅极；所述共阴极VCSEL阵列包括与所述驱动器支路一一对应的多个VCS...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢志坚，洪芃力，
申请(专利权)人：苏州瀚宸科技有限公司，
类型：新型
国别省市：