应用于10Gbit/s光通信系统的激光二极管驱动器的设计
发布时间：2021-10-26 02:26
光纤拥有快的信息传输速度以及强的抗干扰能力等诸多优点,成为了互联网优质的传输媒体,所以设计出应用于光纤通讯系统的高速集成电路对于我国的信息化建设来说有着非常重要的意义。光发射模块是光通讯系统的重要模块,本次所要设计的1OGb/s激光二极管驱动器是光发射模块的关键电路。本论文分析了激光二极管驱动器的理论知识与工作原理,并介绍了0.18um SiGe BiCMOS工艺,并且分析了基于该工艺的应用于1OGb/s光通信的激光二极管驱动电路的电路构成以及设计流程。在本次设计中主要是针对激光二极管驱动电路进行了研究和设计,创造性地在调制电路中引入负反馈电路以增大激光驱动电路工作带宽,进而提高其工作速率。本次设计使用简化的高频信号等效模型来推导和分析调制电路的增益,从而得出能够体现调制电路物理意义的表达公式,帮助实现电路的设计及仿真。在完成电路原理图的设计之后开始绘制版图,同时要进行后仿真实验,检验电路各方面的性能及工作情况。本次设计的激光二极管驱动电路的各项性能和实验结果都满足实际应用要求。
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１光纤通信系统的构造简图??
度的影响要远小于激光二极管ＬＤ，所以在实际应用中使用发光二极管ＬＥＤ的光发??送机里面可以没有特殊的自动温度控制（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ，?ＡＴＣ）电路，??这有利于简化电路的设计以及提高系统的可靠性。图２－３是发光二极管ＬＥＤ的Ｐ－Ｉ??特性图。??Ｐ个??跺?２５°Ｃ??１／＾??０?注入ＬＥＤ的电流丨??图２－３发光二极管的Ｐ－Ｉ特性图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｉ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＬＥＤ??－１０－??
激光二极管主要由谐振腔、工作物质和激励源构成。另外，大部分半导体激光二极??管能够包含光纤通信系统的整个使用的波长范围。??图２－４是激光二极管ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性图，可知当注入到激光二极管ＬＤ的电流低??于阈值电流Ｉｔｈ时，激光二极管ＬＤ的输出光功率很小，此时其输出光功率随电流的??增大而缓慢增加；当注入到激光二极管ＬＤ的电流比阈值电流Ｉｔｈ大时，激光二极管??ＬＤ输出的光功率随着注入电流的增加快速增加，并且二者基本上呈线性关系。当??激光二极管ＬＤ的阈值电流越小时光纤通信系统越能够实现稳定可靠的工作。??▲??Ｐ?／??＾?／??８?／??§?／??ｌｉｈ?？??注入ＬＤ的电流｜??图２－４?ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性图??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｉ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＬＤ??图２－５是激光二极管ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性与温度的关系图，可知激光二极管的Ｐ－Ｉ特??性对温度是很敏感的，温度升高时会导致激光二极管ＬＤ的阈值电流变大，同时也??使激光二极管ＬＤ的输出光功率降低。另外，温度的变化也会导致激光二极管ＬＤ??的输出光谱的峰值波长发生改变。因而，为了能使光纤通信系统正常工作，可以采??用自动温度控制电路来使激光二极管的输出光功率以及阈值电流保持稳定。??－１１?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CSMC 0.5微米CMOS工艺加固版图设计及实现[J]. 李湘君. 微处理机. 2017(06)
[2]Design of low power 4×40 Gb/s laser diode driver for parallel optical transmission systems[J]. Yingmei CHEN,Zhen ZHANG,Jiquan LI,Hui WANG,Pengxia WANG,Yanwei LI. Science China（Information Sciences）. 2017(08)
[3]双环功率控制的突发模式激光驱动器[J]. 朱铁柱,莫太山,叶甜春. 红外与激光工程. 2017(02)
[4]10 Gbit/s-FP激光二极管芯片的设计及制备[J]. 张晓光,赵润,曹晨涛,车相辉,李庆伟. 半导体技术. 2016(11)
[5]集成电路版图设计技巧[J]. 孙丽莉,史小波. 电子世界. 2016(09)
[6]基于LDMOS的可调窄脉冲半导体激光器驱动源研究[J]. 李涛,祝连庆,刘锋,张荫民. 红外与激光工程. 2016(01)
[7]SoC芯片版图的设计与验证[J]. 任俊香. 科技与创新. 2015(19)
[8]模拟集成电路版图设计[J]. 裴星星. 电子制作. 2015(09)
[9]一种激光二极管精密驱动电路[J]. 罗治福,付婷婷,张莹,谭中奇. 电子技术. 2014(09)
[10]集成电路版图设计的技巧[J]. 齐俊玮. 黑龙江科技信息. 2014(19)
博士论文
[1]面向RoF系统的电光—光电转换接口芯片设计[D]. 陈燕.天津大学 2012
硕士论文
[1]10Gb/s GaAs/SiGe激光驱动器设计[D]. 何康.东南大学 2006
本文编号：3458641
【文章来源】：福建师范大学福建省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１光纤通信系统的构造简图??
度的影响要远小于激光二极管ＬＤ，所以在实际应用中使用发光二极管ＬＥＤ的光发??送机里面可以没有特殊的自动温度控制（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ?Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?Ｃｏｎｔｒｏｌ，?ＡＴＣ）电路，??这有利于简化电路的设计以及提高系统的可靠性。图２－３是发光二极管ＬＥＤ的Ｐ－Ｉ??特性图。??Ｐ个??跺?２５°Ｃ??１／＾??０?注入ＬＥＤ的电流丨??图２－３发光二极管的Ｐ－Ｉ特性图??Ｆｉｇ．２－３?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｉ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＬＥＤ??－１０－??
激光二极管主要由谐振腔、工作物质和激励源构成。另外，大部分半导体激光二极??管能够包含光纤通信系统的整个使用的波长范围。??图２－４是激光二极管ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性图，可知当注入到激光二极管ＬＤ的电流低??于阈值电流Ｉｔｈ时，激光二极管ＬＤ的输出光功率很小，此时其输出光功率随电流的??增大而缓慢增加；当注入到激光二极管ＬＤ的电流比阈值电流Ｉｔｈ大时，激光二极管??ＬＤ输出的光功率随着注入电流的增加快速增加，并且二者基本上呈线性关系。当??激光二极管ＬＤ的阈值电流越小时光纤通信系统越能够实现稳定可靠的工作。??▲??Ｐ?／??＾?／??８?／??§?／??ｌｉｈ?？??注入ＬＤ的电流｜??图２－４?ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性图??Ｆｉｇ．２－４?Ｔｈｅ?Ｐ－Ｉ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ?ｇｒａｐｈ?ｏｆ?ＬＤ??图２－５是激光二极管ＬＤ的Ｐ－Ｉ特性与温度的关系图，可知激光二极管的Ｐ－Ｉ特??性对温度是很敏感的，温度升高时会导致激光二极管ＬＤ的阈值电流变大，同时也??使激光二极管ＬＤ的输出光功率降低。另外，温度的变化也会导致激光二极管ＬＤ??的输出光谱的峰值波长发生改变。因而，为了能使光纤通信系统正常工作，可以采??用自动温度控制电路来使激光二极管的输出光功率以及阈值电流保持稳定。??－１１?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CSMC 0.5微米CMOS工艺加固版图设计及实现[J]. 李湘君. 微处理机. 2017(06)
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[3]双环功率控制的突发模式激光驱动器[J]. 朱铁柱,莫太山,叶甜春. 红外与激光工程. 2017(02)
[4]10 Gbit/s-FP激光二极管芯片的设计及制备[J]. 张晓光,赵润,曹晨涛,车相辉,李庆伟. 半导体技术. 2016(11)
[5]集成电路版图设计技巧[J]. 孙丽莉,史小波. 电子世界. 2016(09)
[6]基于LDMOS的可调窄脉冲半导体激光器驱动源研究[J]. 李涛,祝连庆,刘锋,张荫民. 红外与激光工程. 2016(01)
[7]SoC芯片版图的设计与验证[J]. 任俊香. 科技与创新. 2015(19)
[8]模拟集成电路版图设计[J]. 裴星星. 电子制作. 2015(09)
[9]一种激光二极管精密驱动电路[J]. 罗治福,付婷婷,张莹,谭中奇. 电子技术. 2014(09)
[10]集成电路版图设计的技巧[J]. 齐俊玮. 黑龙江科技信息. 2014(19)
博士论文
[1]面向RoF系统的电光—光电转换接口芯片设计[D]. 陈燕.天津大学 2012
硕士论文
[1]10Gb/s GaAs/SiGe激光驱动器设计[D]. 何康.东南大学 2006
本文编号：3458641
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