使用多級雷射驅動電路直接調製雷射二極體的方法和裝置的製作方法
2023-12-01 10:43:56 1
專利名稱：使用多級雷射驅動電路直接調製雷射二極體的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光通信系統，尤其涉及使用多級雷射驅動電路直接調製雷射二極體的方法和裝置。
背景技術：
在光通信系統中，通常使用雷射二極體來產生用於發射的光信號，並且通常使用雷射驅動器來調製雷射二極體。
使用傳統的雷射驅動器集成電路(IC)直接調製雷射二極體會遇到很多問題，在沒有冷卻的情況下問題尤其突出。首先，引線接合電感、雷射二極體電容和雷射驅動器輸出電容中的一項或者多項都可能會導致驅動電流波形失真和振蕩。其次，為了降低可能會導致上述振蕩的互連電感，傳統系統中的雷射驅動器IC應該與雷射二極體儘可能地接近，而雷射驅動器IC產生的熱量卻使得雷射二極體的溫度很難保持為獲得滿意性能所需的足夠低溫。
因此，期望提供一種互連雷射二極體和雷射驅動器的方法和裝置，該方法和裝置能減少波形失真和振蕩，同時減少雷射驅動器產生的熱量對雷射二極體造成的影響。
發明內容
在本發明的一個示範性實施例中提供了一種光發射器。該光發射器包括驅動電路，用於接收數據並應用該數據來驅動雷射二極體；具有第一端和第二端的傳輸線，該第一端連接到驅動電路的輸出；放大器，該放大器具有第一接頭和第二接頭，第一接頭與傳輸線的第二端連接，第二接頭與雷射二極體連接；其中應用在第一接頭的信號幅度控制雷射二極體的光輸出幅度。
通過結合下列附圖對本發明的詳細描述，可以更清楚地理解本發明的各個方面，這些附圖中圖1是應用了本發明一個示範性實施例的光通信系統的框圖；圖2是根據本發明一個示範性實施例的光發射器的示意圖；圖3是根據本發明另一個示範性實施例的光發射器的示意圖；和圖4是根據本發明的又一個示範性實施例的光發射器的示意圖。
具體實施例方式
在光發射器中，如果由傳輸線來連接雷射驅動器IC和雷射二極體，那麼雷射驅動器IC不需要和雷射二極體靠近，雷射驅動器IC產生的熱量也不會像通過引線接合來連接雷射驅動器IC和雷射二極體那樣如此強烈地影響雷射二極體的溫度。
不過，當使用傳輸線互連雷射驅動器IC和雷射二極體時，為了防止由諸如射頻(RF)反射等產生的波形失真，需要在傳輸線的兩端進行阻抗匹配。如果雷射二極體串聯了一個阻抗匹配電阻，則可以充分地增加電壓擺動以提供足夠的調製電流。
然而，當調製電流為80mApp(毫安，峰-峰)時，為了在50Ω的系統中提供足夠的調製電流，所需的電壓擺動為4.0Vpp(電壓，峰-峰)，在25Ω的系統中需要的電壓擺動為2.0Vpp。如此大的電壓擺動需要增加雷射驅動器IC電源電壓，並增加了整個系統的功率損耗。例如，在高溫時可能需要調製電流達到80mApp。在室溫時，調製電流通常在40mApp和60mApp之間。另外，阻抗匹配電阻損耗的偏流也會增加功率損耗。偏流通常隨溫度改變而改變，例如，偏流可能會在10mApp和80mApp之間改變。
另外，通常需要反向終止具有匹配阻抗的雷射驅動器IC。反向終止使得雷射驅動器需要的輸出電流加倍。例如，在25Ω系統中，當雷射二極體需要80mAPP調製電流時，如果有一半的調製電流消耗在反向終止中，那麼雷射驅動器將需要提供160mApp的調製電流。
所以，由於需要更高的驅動電壓擺動以及雷射驅動器需要反向終止，整個系統的功率損耗將會增加。由於在沒有冷卻的光發射器設計中希望減少功率損耗，因此除非能夠設計出減少功率損耗的解決方案，否則並不準備使用傳輸線來互連雷射驅動器IC和雷射二極體。
如果不使用傳輸線連接雷射驅動器IC和雷射二極體，也可以將雷射驅動器IC儘可能接近地安裝在雷射二極體附近以降低電感。在這種情況下，雷射二極體將要承受雷射驅動器IC產生的熱量。在雷射驅動器IC和雷射二極體布置得非常接近並通過諸如引線接合而連接在一起的情況下，並不需要使用傳輸線。因此，可以避免與傳輸線連接相關的附加功率損耗(例如由阻抗匹配電阻所產生的附加功率損耗)。
不過，引線接合和雷射器電容以及驅動器輸出電容之間的諧振可能會產生振蕩。傳統的雷射驅動電路的高輸出阻抗會加劇該振蕩。
傳統的雷射驅動器通常設計為使用具有電流源的差分輸出級，其中電流源與輸出差分對的發射極或者源極連接。通常從一個輸出電晶體的集電極或者漏極獲取雷射器驅動輸出，另一個輸出電晶體的集電極或者漏極通過負載電阻接交流地。在雷射二極體檢測輸出電晶體的集電極或者漏極時，雷射二極體覺察到雷射驅動器的輸出阻抗相對較高。這就與雷射二極體自身通常只有幾歐姆的相對較小的動態阻抗形成差異。不過，由於容易設計高速差分級，設置差分對的尾電流的電流源容易並能精確地控制調製電流，所以通常在各種比特速率都使用高阻抗驅動器。
不過，驅動器的高輸出阻抗並沒有降低負載或者減少由引線結合感應所產生的振蕩，振蕩在諸如10Gbps(千兆比特每秒)等高比特速率時將會非常嚴重。為了減少振蕩，既可以在雷射二極體和雷射驅動器之間串聯阻尼電阻，還可以將阻尼電阻與驅動器輸出電容並聯。串聯電阻的不利影響是使得驅動電壓需求增加，並聯電阻的不利影響是使得驅動電流需求增加。在這兩種情況下，整個功率損耗都會增加。
而且，由於雷射驅動器和雷射二極體非常接近，雷射驅動器IC產生的熱量會導致雷射二極體的溫度升高。傳統雷射驅動器在10Gbps下通常消耗0.5W(瓦特)和1.5W的功率。為了減少由雷射驅動器IC產生的熱量而造成的溫度升高，經常使用非常低的熱敏電阻封裝，而這會增加系統的成本和尺寸。
驅動器IC和雷射二極體非常接近會讓支持驅動器工作的無源元件和多個互連導致另一問題。這些無源元件和互連會增加雷射器封裝的尺寸和複雜度，從而增加成本並且難以小型化。
在根據本發明的一個示範性實施例中，數據信號直接調製雷射二極體。在這個實施例中，一段電傳輸線將雷射驅動電路分離為至少兩個獨立級。第一級，例如可能包括一個傳統的雷射驅動器。第二級，例如可包括配置為發射極跟隨器或者源跟隨器的電晶體，它位於光發射器的雷射驅動器和雷射二極體之間。
與通過雷射驅動器IC和雷射二極體之間的傳輸線驅動雷射二極體、不使用附加級來驅動雷射器的光發射器相比，這個示範性的實施例可以減少電源電壓和降低功率損耗。需求電壓和功率的減少至少部分歸功於不在雷射驅動器IC和雷射二極體之間使用阻抗匹配電阻。
與傳統的雷射驅動器IC安裝在雷射二極體附近的光發射器相比，上述實施例中由於在雷射驅動器IC和雷射二極體之間採用傳輸線進行互連，功率損耗和雷射二極體附近的局部熱量會降低。另外，還可以降低由雷射二極體和雷射驅動器之間的互接電感所產生的雷射二極體驅動電流振蕩和失真。而且，與傳統的將雷射驅動器IC和雷射二極體共同封裝的情況相比，使用傳輸線互連後可以降低雷射器封裝中無源元件和電連接的數量。
圖1是根據本發明一個示範性實施例的光通信系統10的框圖。圖示的光通信系統10具有在光通信媒介20的發射端的光發射器14和在接收端的光接收器22。不過，本領域技術人員可以意識到，實際中的通信系統在光通信媒介的各端既可能有一個或者多個光發射器，也可能有一個或者多個光接收器。光通信媒介20可以包括光導纖維電纜。
光通信系統10包括數據源12，數據源12提供數據以調製用於光發射的雷射器輸出。可以使用諸如前向錯誤糾正(FEC)等對數據源12輸出的數據進行編碼，以在接收端檢測和/或恢復數據。例如，提供的數據可以為高數據比率(例如10Gbps或者更高)的RF(射頻)信號。例如，數據源可以與用於產生數據並將數據提供給數據源12的計算機網絡連接。
光發射器14包括雷射驅動電路16和雷射器18。雷射驅動電路可以為多極，可以接收一個或者多個用於控制雷射器輸出的諸如調製幅度和偏壓等的各種不同參數的控制信號。雷射器18可以為雷射二極體或者別的其他適於光通信的光源。應該注意到，在本發明的一個示範性實施例中，雷射驅動器16(或者它的一部分)和雷射器18可以分別封裝，並且可以經過一段傳輸線互相連接。
傳輸線例如可以在同一平面，或者可以包括微波傳輸帶，並且可以位於電路板和/或彎曲電路上。例如，雷射器18和多級雷射驅動電路16中的一級可以包括在一個電晶體外殼(TO)罐或者別的合適雷射器封裝中，並且在電路板上經過傳輸線連接到雷射驅動電路16剩下的一級或者多級，其中傳輸線可以在電路板上或者在彎曲電路上。
光通信系統10包括位於光通信媒介20接收端的光接收器22和數據接收裝置24。光接收器22例如可包括一個或者多個用於檢測接收的光信號、並將光信號轉化為電信號的光電二極體。數據接收裝置24可以包括用於對在發射端編碼後的數據進行解碼的解碼器。例如，數據接收裝置24可以與用於分發和/或處理接收到的數據的計算機網絡連接。
圖2是根據本發明一個示範性實施例的光發射器50的示意圖。例如，光發射器50可用作圖1所示的示範性光通信系統中的光發射器14。
光發射器50包括具有可變輸出幅度的雷射驅動器52。雷射驅動器52的輸出經電容53和傳輸線54施加到放大器56的輸入。例如，放大器56可以是固定增益線性放大器(例如是一個固定交流增益線性緩衝放大器)，並具有可變直流輸出電流。放大器56的輸出施加到雷射二極體58的輸入，接下來雷射二極體58根據放大器56的輸出幅度產生雷射器輸出。
在圖2所示的示範性光發射器中，雷射驅動器52根據數據信號62直接調製雷射二極體56。一段傳輸線54將雷射驅動器電路劃分為至少兩個獨立級。雷射驅動器52是第一級，它根據輸入數據是否包含「0」或者「1」來生成在電壓電平V0和V1之間切換的數字輸出。雷射器調製幅度控制信號64可以確定電壓電平V0和V1，該信號允許將校正調製幅度施加到雷射二極體56，以讓雷射二極體56保持所需工作點和消光係數(在光「1」和「0」電平之間的係數)。
雷射驅動器52的輸出通過隔直流電容器53連接到傳輸線54，並因此連接到放大器56。在別的實施例中也可以不使用電容器53。由於典型的邊緣發射雷射二極體的動態阻抗在5到10歐姆之間，而典型的傳輸線的阻抗在25到50歐姆之間，放大器56可以是常數增益線性放大器，用於向傳輸線54的阻抗提供阻抗匹配以及在驅動雷射二極體58之前提供電流增益。放大器56還向雷射二極體58提供直流偏流，雷射二極體58通常受雷射器偏壓控制信號60的控制，可以調整雷射器偏壓控制信號60以保持不變的光輸出功率電平。
固定增益線性放大器通常非常簡單，可能只是一個單獨的電晶體。因此，同目前正在使用的傳統雷射驅動器相比，固定增益線性放大器可以在更低的電壓和電流下工作。更低的電壓和電流使得在雷射二極體周圍只產生少量的額外功率損耗。由於如何提供充分散熱以保持雷射二極體工作溫度低一直是設計諸如10Gb/s的光收發器和發射機應答器等產品的主要挑戰之一，減少了額外功率損耗便可以簡化雷射器封裝設計。另外，減少工作電壓允許減少雷射驅動器電源電壓。這就潛在減少或者消除了對更高的電源電壓的需求，而在傳統的收發器或發射機應答器電路中卻通常需要較高的電源電壓。
另外，固定增益線性放大器可以非常簡單，只需要很小的空間和很少的電連接。它可以和雷射二極體一起封裝在諸如TO罐等小且成本低的封裝中。另外，可以使用單電晶體共漏或者共集電極實現固定增益線性放大器。這些和其他的單電晶體配置可以提供低輸入電容，低輸入電容可以向傳輸線54提供高頻率阻抗匹配。這些和其他的單電晶體配置還可以提供電流增益以減少雷射驅動器52所需的驅動電壓。
另外，單電晶體配置可以提供低輸出阻抗，這將幫助降低在提供給雷射二極體58的電驅動信號中的振蕩。振蕩例如可能由放大器56的一個或者多個輸出電容、雷射二極體58的寄生電容以及放大器56和雷射二極體58之間的寄生電感產生。
在另一個示範性實施例中，在電容53和雷射驅動器52之間增加附加放大器。附加放大器例如可以是一個固定增益反相線性放大器。當光發射器採用「雙環」控制電路配置(也就是一個固定消光係數控制環路和一個標準固定光能控制環路)時，附加放大器便非常有用。這種「雙環」控制電路經常採用對「1」電平雷射器驅動電流進行小幅度、低頻率顫音調製，然後一個監控光電二極體檢測雷射器驅動電流，並用雷射器驅動電流來估計雷射二極體的調製斜度效率。然後再用估計出的調製斜度效率來調整雷射器調製幅度，以保持固定的消光係數。
通過調製形成驅動器輸出級的高速雙極差分對或N-通道FET電晶體的尾電流可以實現調製「1」電平電流。如果這樣的驅動器的差分輸出中的一個直接連接到雷射二極體，可以實現只對光「1」電平進行低頻率顫音調製。由於「0」電平接近於二極體的發光門限，並且在該點附近進行調製可能會導致接通抖動的高電平，因此並不需要對「0」電平進行調製。
而且，如果在雙環路數字驅動器和雷射二極體之間使用了前面所述的線性緩衝放大器，「0」和「1」電平的反相將會導致來自典型的雙環路驅動器的顫音調製將在「0」電平顯現，而不是在「1」電平顯現的問題。如果在雙環路雷射驅動器52和與雷射二極體連接的放大器56之間使用了附加放大器(也就是反相線性放大器)，這個問題將會得到矯正。該反相放大器既可以集成到雷射驅動器52中，也可以集成到附加放大器中，但是為了降低在雷射二極體附近的功率損耗，將反相放大器和雷射二極體52集成在一起更加合適。
在另外的實施例中，可以使用監控光電二極體來監控雷射二極體58的輸出。將受監控的信號作為控制雷射器調製和/或偏壓的反饋信號。例如，可以監控光電二極體設置在和雷射二極體58和/或放大器56的同一個TO罐中。
圖3是根據本發明一個示範性實施例的光發射器100的示意圖。例如，光發射器100可以用作圖1所示的示範性光傳輸系統中的光發射器14。在光發射器100中，將配置為直流連接共漏極放大器的單個場效應電晶體(FET)，例如偽形態高電子遷移率電晶體(PHEMT)作為放大器。在另外的實施例中，使用雙極性電晶體(例如NPN雙極性電晶體)作為共集電極放大器。在其它的實施例中，也可以使用本領域技術人員公知的其它電晶體。
光發射器100包括雷射驅動器102和雷射二極體108。雷射驅動器102接收數據124，並用這些數據來調製雷射二極體108。數據124的數據比率例如為10Gbps或者更高。雷射驅動器102還接收雷射器調製幅度控制輸入122，利用雷射器調製幅度控制輸入122來控制雷射二極體輸出的峰-峰幅度。
在該示範性實施例中，雷射驅動器102經過一段傳輸線104驅動電晶體106。傳輸線104可以是電路板和/或彎曲電路中的共平面傳輸線或者微波傳輸帶。傳輸線104的長度近似為1.25cm(釐米)，並且在大約0.25cm到幾個釐米之間變化。在電晶體106的漏極和地之間布置有電容118。電容118可包括兩個並聯的電容，電容值較小的一個電容(例如60到100pf)在雷射二極體108的TO罐內，電容值較大的一個電容(例如0.1μf)在該TO罐之外。
光發射器100進一步包括向雷射驅動器102提供直流(DC)負載的負載電阻110。負載電阻110還給傳輸線104提供反向終止，從而在雷射驅動器102的輸出阻抗和傳輸線104的特徵阻抗之間實現實際匹配(substantialmatching)。在光發射器100中，電容116和電感120形成偏壓T網絡，這樣雷射器偏壓控制信號126穿過傳輸線104和電感120施加到電晶體106的柵極上，因此可以通過雷射器偏壓控制信號126控制電晶體106和雷射二極體108的直流偏壓。電容116提供直流阻隔，將雷射驅動器102的輸出和雷射器偏壓控制信號126隔開。
選擇合適的阻抗匹配電阻114，使得阻抗匹配電阻114可以提供傳輸線104需要的終止阻值，從而在電晶體106的輸入阻抗和傳輸線104的特徵阻抗之間實現實際匹配。本領域技術人員對實現合適匹配和操作光發射電路所需的不同電路元件的值有充分了解，這些電路元件包括電容、電阻和電感等。
電晶體106提供相對高的輸入阻抗，該輸入阻抗並沒有讓傳輸線104的輸出承擔過重的負擔。可以用配置為發射極跟隨器的NPN雙極性電晶體替換電晶體106。該電晶體源極或者發射極的輸出連接到雷射二極體108，向雷射二極體108提供低阻抗驅動信號，該低阻抗驅動信號可以減少由電晶體106和雷射二極體108之間的寄生電感所產生的振蕩。這樣可以解決當前的互連驅動器和雷射二極體中遇到的一個難題(也就是振蕩)。
在該示範性的實施例中，由於沒有電阻與雷射二極體106串聯，所以降低了對電源電壓Vcc的需求。例如，在最壞的情況下，在最大電流下穿過雷射二極體106的電壓峰值將高達2.0V。如果電源電壓Vcc是3.3V，那麼電晶體106的集電極到發射極電壓還剩下1.3V。對於電晶體的正常工作而言，1.3V已經足夠了。
另外，典型的雷射器動態阻抗是7Ω，當在最壞的情況下調製電流達到80mApp(毫安，峰-峰)時，雷射二極體108的正極(與電晶體106的發射極連接)的交流電壓擺動是0.56Vpp。典型的單電晶體跟隨器電壓增益為0.5，雷射驅動器102需要的輸出電壓擺動為1.12Vpp。這個電壓擺動遠小於不採用電晶體、而是通過阻抗匹配電阻和經過傳輸線104直接驅動雷射二極體108時雷射驅動器102需要的電壓擺動，此時的電壓擺動為2.0Vpp或4.0Vpp。
因此，由於降低了對雷射二極體102的電壓擺動的需求，再加上對跟隨器級的低Vcc需求，設計出具有低電源電壓的未冷卻光發射器成為可能，而且與從傳輸線經過阻抗匹配電阻直接驅動雷射二極體相比，減少了總功率損耗。
而且，與雷射驅動器IC非常接近雷射二極體相比，降低了功率損耗和在雷射二極體附近的發熱。例如，一個傳統的差分驅動器工作在3.3V電源電壓下，並向雷射器提供80mApp的調製電流，那麼只是調製電流本身就將產生80mA×3.3V＝264mW的功率損耗。典型的驅動器還將增加幾百毫瓦的內部增益級和用於其它功能的額外功率損耗。
對於同樣的80mApp的調製電流，在具有電晶體的上述實施例中，由於調製電流在一半的時間都為零，所以平均功率損耗只有40mA×3.3V＝132mW。跟隨器驅動器的單端性質使得非常接近雷射二極體108的調製伴生功率損耗減半。另外，為了將發熱效應降至最低，雷射驅動器102可以遠離雷射二極體108。
由於減少了所需要的雷射驅動器102的電流擺動，額外的優點是將保留有附加功率。例如，當驅動50Ω負載加上50Ω反向終止電阻時，為了獲得驅動電晶體106所需要的1.12Vpp，驅動器電流需要為1.12V/25Ω＝44.8mA。雷射驅動器102的調製伴生功率損耗為44.8mA×3.3V＝147.8mW。電晶體106和雷射驅動器102的調製伴生功率損耗之和為147.8mW+132mW＝279.8mW，它僅稍大於雷射驅動器102直接驅動雷射二極體106所需的功率264mW。
因此，本質上並沒有增加總功率損耗，而電晶體106實質上減少了在雷射二極體緊密周圍的功率損耗。該功率損耗的減少可以極大地簡化熱量設計和減少雷射器封裝的成本。另外，由於電晶體106需要很少的無源元件和外部連接，可以將它和雷射二極體108共同封裝在一個很小的只有少量外部電連接的外殼內。在另外的實施例中，可以在Vcc和電晶體106的漏極之間加上電阻，以減少雷射二極體(例如在TO罐內)的功率損耗。
在另一個示範性實施例中，可以將附加的電感與電晶體106的源極連接，以向除電晶體106提供的直流電流之外的雷射二極體偏流提供通道。該附加電感的另一端可以與雷射器偏壓控制信號連接。如果採用這種配置，電晶體106發送的直流電流將會降低。因此，總功率損耗和雷射二極體108周圍的伴生發熱也會降低。
可以在附加電感和電晶體106的源極之間加上電容。另外，還可以在電晶體的源極和地面之間布置另一個電感。在這種方式下，經過電晶體106和雷射二極體108的直流電壓降不會連續地增加，所以每個設備都分別有可以在工作中應用的充分電源電壓。如果電晶體106和雷射二極體108直接串聯連接，那麼當電源電壓降低時便不能提供足夠的工作電壓。當電源電壓降低時，例如電源電壓降低到1.8V或者1.2V(例如從3.3V下降)時，這種結構非常有用。
在另一個示範性實施例中，在電晶體106(例如配置為共集電極放大器的NPN雙極性電晶體)的基極和正電源電壓Vcc之間增加阻抗匹配電阻，正電源電壓Vcc可以為3.3V。在這種情況下，需要選擇合適的阻抗匹配電阻和電阻114，以使得該阻抗匹配電阻和電阻114的並聯組合可以在電晶體106的輸入阻抗和傳輸線104的特徵阻抗之間實現實際匹配。由於使用兩個阻抗匹配電阻，它們的值大於只使用一個終接電阻(例如電阻114)的情況。因此，當基極電壓一定時，它們吸收更少的電流，所以將會減少總功率損耗。
另外，在又一個示範性實施例中，並不用共集電極放大器來替換電晶體106，而是用配置為共發射極放大器的NPN雙極性電晶體來替換電晶體106。換句話說，雷射二極體108布置在正電源電壓Vcc和NPN雙極性電晶體的集電極之間，而不是布置在NPN雙極性電晶體的發射極和地之間。在這種方式下，對於相同的雷射器調製電流擺動，可以使用更低的驅動電壓。不過，對於給定的電晶體，可能會導致更高的有效輸入電容，並且會產生高輸出阻抗，高輸出阻抗會限制電晶體減少雷射二極體驅動電流波形振蕩的能力。當使用FET(例如PHEMT)時，電晶體也可以配置為共源極。
除了電容154串聯連接電阻114和用電阻152替換電感120之外，圖4所示的光發射器150和圖3所示的光發射器100相同。增加的電容154允許在電晶體106的柵極處的電路節點有對地的高直流阻抗。因此，雷射器偏壓控制電路只需要少量電流，並且可以使用電阻152來替代電感120。
去掉電感120後，可以改善高頻性能，這是因為實際中的電感通常有大量的寄生電容，而寄生電容限制了頻率範圍，這樣它們表現為對於傳輸線104的高阻抗。同電感相比較，電阻可以在更寬的頻率範圍內提供高阻抗，所以可以獲得更簡單和更節約成本的設計。
和圖3所示的光發射器100一樣，也可以用雙極性電晶體(例如NPN雙極性電晶體)或者本領域技術人員所公知的其它合適電晶體來替換光發射器150的電晶體106。
在另一個示範性實施例中，圖4中的光發射器可以包括附加元件。例如，可以加上與電容154並聯的電阻，也就是，在電阻114和電容154之間的一個節點和地面之間加上該電阻。另外，可以在電容116和傳輸線104之間增加並聯電阻和電容(一個並聯RC網絡)。在這種方式下，同圖4中的結構相比，電容154的電容值可以更小，所以物理尺寸也更小。
例如，對於圖4中的光發射器150，電容154的典型電容值為0.1μf(微法)。增加連接上面所述的電容和電阻後，電容154的電容值可以為100pf(皮法)。由於諸如TO罐等雷射器封裝的可利用空間有限，電容尺寸的這個差異在實際設計中非常有用。
例如，即使電容154的電容值很小，在電容116和傳輸線104之間的並聯RC網絡可以提供均衡以保持總體平坦的頻率響應。與電容154並聯的電阻應該足夠高，從而可以不使用電感而繼續使用電阻152。如果並聯RC網絡中的電阻的阻值和與電容器154並聯的電阻的阻值相同，並且並聯RC網絡中的電容的電容值和與電容器154的電容值相同，那麼可以保持平坦的頻率響應。
和圖4所示的光發射器150一樣，也可以用雙極性電晶體(例如NPN雙極性電晶體)或者本領域技術人員所公知的其它合適電晶體來替換電晶體。
雖然通過一些具體的示範性實施例對本發明進行了描述，但是本領域技術人員顯而易見可以對本發明做出許多附加修改和變化。因此可以理解，可以不按照已描述的方式實踐本發明。所以，本發明中的各具體實施例應該是示範性的，而並不是限制性的，本發明的範圍由附屬權利要求及其變化來確定。
權利要求
1.一種光發射器，包括驅動電路，用於接收數據並應用該數據驅動雷射二極體；具有第一端和第二端的傳輸線，該第一端連接到驅動電路的輸出；和具有第一接頭和第二接頭的放大器，該第一接頭與傳輸線的第二端連接，第二接頭與雷射二極體連接，其中施加在第一接頭的信號幅度控制雷射二極體的光輸出幅度。
2.根據權利要求1所述的光發射器，其中該放大器包括電晶體。
3.根據權利要求2所述的光發射器，其中該放大器包括配置為共集電極放大器的雙極性電晶體。
4.根據權利要求2所述的光發射器，其中該放大器包括配置為共發射極放大器的雙極性電晶體。
5.根據權利要求2所述的光發射器，其中該放大器包括配置為共漏極放大器的FET。
6.根據權利要求5所述的光發射器，其中該FET包括PHEMT。
7.根據權利要求2所述的光發射器，其中該放大器包括配置為共源極放大器的FET。
8.根據權利要求7所述的光發射器，其中該FET包括PHEMT。
9.根據權利要求2所述的光發射器，進一步包括設置在傳輸線第一端和正電源電壓之間的第一電阻和設置在傳輸線第二端和地之間的第二電阻，其中該第一電阻和第二電阻分別實現驅動電路的輸出阻抗和放大器的輸入阻抗與傳輸線的特徵阻抗之間的實際匹配。
10.根據權利要求1所述的光發射器，其中該傳輸線從由共平面傳輸線和微波傳輸帶組成的組中所選擇。
11.根據權利要求1所述的光發射器，其中該驅動電路接收用於控制雷射二極體輸出的調製幅度的雷射器調製幅度控制信號。
12.根據權利要求1所述的光發射器，其中該放大器接收用於控制雷射二極體輸出的直流偏壓的雷射器偏壓控制信號。
13.根據權利要求12所述的光發射器，進一步包括連接在雷射器偏壓控制信號和放大器之間的電感。
14.根據權利要求12所述的光發射器，進一步包括連接在雷射器偏壓控制信號和放大器之間的電阻。
15.根據權利要求12所述的光發射器，進一步包括設置在驅動電路輸出和傳輸線之間的電容，其中該電容執行直流阻隔，以將雷射器偏壓控制信號同驅動電路隔開。
16.根據權利要求1所述的光發射器，其中驅動電路和雷射二極體不在同一封裝中，從而降低在雷射二極體附近的熱耗。
17.根據權利要求1所述的光發射器，進一步包括設置在雷射二極體和雷射器偏壓控制信號之間的電感，其中該電感向雷射二極體提供直流電流通道，使得放大器傳送電流的需求降低。
18.根據權利要求1所述的光發射器，進一步包括在放大器的第二接頭和雷射二極體之間的電容；在放大器第二接頭和地之間的電感，放大器和雷射二極體都具有可用於工作的正電源電壓。
19.根據權利要求9所述的光發射器，進一步包括設置在傳輸線第二端和正電源電壓之間的第三電阻，其中第二電阻和第三電阻的並聯組合實現所述在放大器的輸入阻抗與傳輸線的特徵阻抗之間的實際匹配。
20.根據權利要求9所述的光發射器，進一步包括與第二電阻串聯的交流耦合電容，從而減少功率損耗並提高頻率性能。
全文摘要
一種光發射器(50)，包括能夠接收數據、並經過傳輸線(54)應用該數據驅動雷射二極體(58)的雷射驅動器(52)，傳輸線(54)具有第一端和第二端。傳輸線(54)的第一端連接到雷射驅動器(52)的輸出。放大器(56)的第一接頭與傳輸線(54)的第二端連接。放大器(56)的第二接頭與雷射二極體(58)連接。施加在第一接頭的信號幅度控制雷射二極體(58)的光輸出幅度。
文檔編號H04B10/14GK1669249SQ03817054
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月11日 優先權日2002年7月15日
發明者拜倫·林恩·卡斯帕, 伊娃·派若爾, 約翰尼斯·G·瑞斯金 申請人:特裡奎恩特技術控股公司