[发明专利]使用激光器驱动器信号的线性放大器

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及光发送器。更具体地，本发明涉及用于在光发 送组件(“TOSA”)中对差分输入信号进行线性放大的放大器电路。

背景技术

计算和联网技术已改变了我们的世界。随着网络上传送的信息量的增 加，高速传输变得更加关键。许多高速数据传输网络依赖于用来便于发送 和接收以光纤上的光信号形式实施的数字数据的光收发器和类似的设备。 因此，可发现光网络存在于从普通的小型局域网(LAN)到宏大的互联网 (Internet)骨干网的各种高速应用中。

一般地，通过光发送器(也称作电光换能器)来实现此类网络中的数 据传输，所述光发送器例如是安装在光发送组件(“TOSA”)的头部上的 激光器或发光二极管(LED)。当电流流过电光换能器时，电光换能器发 光，所发出的光的强度是流过换能器的电流的量值的函数。通常，通过光 接收器(称作光电子换能器)来实现数据接收，光接收器的一个示例是发 光二极管，其通常容纳在光接收组件(“ROSA”)内。光电子换能器接收 光并产生电流，所产生的电流的量值是接收到的光的强度的函数。一般地， 以上所描述的TOSA和ROSA均包括在光收发器模块中以代表其中可操 作地接纳该收发器的主设备来使得光信号能够被发送和接收。

光收发器(“收发器”)还使用各种其它组件以帮助控制光发射和接收 组件以及对各种数据和其它信号的处理。例如，这种光收发器一般包括被 配置以响应于各种控制输入来控制电光换能器的运行的电光换能器驱动 器(例如，当用于驱动激光信号时被称为“激光器驱动器”)。光收发器通 常还包括被配置以对光电子换能器接收到的数据信号的特定参数来执行 各种操作的放大器(例如，常被称作“后置放大器”)。

传统的光收发器使用包含处于外罩中的激光器的上述TOSA，其中所 述外罩被配置以将激光器的光输出耦合到光纤。TOSA连接到被包括在光 收发器中的印刷电路板组件(“PCBA”)，该印刷电路板组件包含电路(例 如激光器驱动器)以对激光器进行偏置和调制。PCBA上的电路相对远离 TOSA及其所包含的激光器。

使激光器驱动器或其它驱动电路相对显著远离激光器可产生保持良 好的信号完整性方面的问题。对于较高的比特率尤其如此。具体地说， TOSA和激光器驱动器电路在理想情况下被阻抗匹配以避免沿传输路径 的信号反射和失真。一般而言，这将导致超出激光器自身所需的最小功率 耗散的过度功率耗散。

与激光器驱动电路和激光器之间的相对较大距离相关的另一问题表 现为来自收发器的电磁干扰(“EMI”)的辐射增大。所产生的EMI的量 与激光器驱动器向激光器提供的驱动电流和其间形成的电流环路两者成 比例。

已经提出或尝试了各种方案，其用于通过在TOSA内结合位于激光 器附近的放大器来保持从激光器驱动器到激光器的信号保真度和/或减小 收发器的驱动电流和功率消耗。

图1示出放大器电路100，其被设计以减小收发器所耗散的功率。电 路100安装在头部105上并接地到头部105，并包括用于通过传输线110 接收单端信号的输入节点，单端信号被提供给双极晶体管120的基极端。 与晶体管120的发射极端耦合的返回地130提取流经晶体管的电流，从而 提取流经与电压源150耦合的电光换能器140的电流。所提取的流经电光 换能器140的电流的量取决于经由传输线110在双极晶体管120的基极端 处施加的单端信号。

尽管具有减小激光器驱动器电流并由此降低EMI和整体功率消耗的 能力，但是图1所示的放大器电路100具有很多缺点。首先，难以保持单 端信号的信号保真度，这是因为需要高保真度射频(“RF”)地以提供信 号的返回路径。这要求信号返回路径中具有极低的电感地。此外，由于 RF地连接到头部而头部通常需要连接到收发器的机壳地以帮助散热，这 可在要求收发器的机壳与信号地分离的系统中导致适应性问题。其次，放 大器120的线性范围是有限的。当晶体管120在其线性范围之外运行时， 放大后的输出信号中不保持单端接收信号的波形整形。