[实用新型]VCSEL偏置电路及相关设备

说明书

本申请公开了一种VCSEL偏置电路及相关设备，当该电路中运算放大器、晶体管M0、电阻Rt、参考电压源Vref、滤波电阻Rf和滤波电容Cf构成的反馈回路稳定时，运算放大器的同相输入端的电压和反相输入端的电压相等；当差分电路的第一输入端口和第二输入端口之间的电压为第一电压时，激光二极管上的电流与电阻Rt上的电流相同，当差分电路的第一输入端口和第二输入端口之间的电压为第二电压时，激光二极管上的电流为电阻Rt上的电流与调制电流源输出电流之差；其中，第一电压大于第二电压。采用申请实施例不影响输出级带宽，同时避免出现因阻抗不连续导致光眼图失真的问题。

技术领域

本申请涉及电路设计领域，尤其涉及一种VCSEL偏置电路及相关设备。

背景技术

随着社会的发展，5G、虚拟现实(virtual reality，VR)、人工智能(artificialintelligence， AI)等新技术不断演进，海量数据对于带宽的需求也在不断上升，光纤通信相比传统铜线通信，具有高带宽、不受电波干扰以及传输质量高等优点，已经成为有线通信网络布线首选。光通信系统一般由光纤、光收发器以及无源光器件构成，其中光收发器模块完成电光转换功能。垂直腔面激光发射器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)作为一种主要应用于短距离激光通信的激光二极管技术，在数据中心、光纤通道存储等领域广泛应用，具有成本低廉、易于集成等优点。

传统VCSEL驱动电路包括交流耦合和直流耦合，交流耦合需要电容、电感等外部元器件配合使用，成本较高，不利于优化PCB设计；直流耦合又可以分为共阴极和共阳极两种驱动方式，由于物理结构限制，市场上共阴极VCSEL激光二极管占据主流地位。

传统共阴极VCSEL激光二极管偏置电路，主要采用电阻偏置或者PMOS电流源作为偏置电流源。然而采用电阻为激光二极管提供偏置电流，需要系统引入第二电源才能有效控制偏置电流，给系统应用带来不便；采用PMOS电流源作为偏置电流，PMOS电流源引入的器件寄生电容较大，影响了输出级带宽，限制了高速通信应用，而且PMOS电流源的输出阻抗较高，当VCSEL激光二极管和芯片之间距离较长时，信号路径阻抗不连续引入反射，光眼图会出现明显失真。

实用新型内容

本申请实施例提供一种VCSEL偏置电路及相关设备，采用申请实施例不影响输出级带宽，同时避免出现因阻抗不连续导致光眼图失真的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种VCSEL偏置电路，包括：差分电路、电阻Rd、电阻Rt、PMOS晶体管M0、参考电压源Vref、调制电流源、运算放大器、滤波电阻Rf、滤波电容Cf和激光二极管；

所述PMOS晶体管M0的源极连接至直流电压源VCC，所述PMOS晶体管M0的漏极连接至所述电阻Rd的第一端口、所述电阻Rt的第一端口和所述参考电压源Vref的正极，所述参考电压源Vref的负极连接至所述运算放大器的同相输入端，所述运算放大器的输出端口连接至所述PMOS晶体管M0的栅极，所述电阻Rd的第二端口连接至所述差分电路的第一端口，所述电阻Rt的第二端口连接至所述差分电路的输出端口，所述差分电路的输出端口连接至所述激光二极管的阳极和所述滤波电阻Rf的第一端口，所述滤波电阻Rf的第二端口连接至所述运算放大器的反相输入端和所述滤波电容Cf的第一端口，所述差分电路的第二端口连接至所述调制电流源的正极，所述调制电流源的负极、所述激光二极管的阴极和所述滤波电容Cf的第二端口均接地；

当所述运算放大器、所述PMOS晶体管M0、电阻Rt、参考电压源Vref、滤波电阻Rf 和滤波电容Cf构成的反馈回路稳定时，所述运算放大器的同相输入端的电压和反相输入端的电压相等；

当所述差分电路的第一输入端口和第二输入端口之间的电压为第一电压时，所述激光二极管上的电流Ivcsel＝Ibias，