[发明专利]激光驱动电路及光发射系统

说明书

本发明提供一种激光驱动电路及光发射系统，包括：阳极、阴极输入晶体管接收差分输入信号，源端相连后经过第一电流源接地；直流工作点匹配模块分别连接于阳极、输入晶体管的漏端，用于对直流工作点进行匹配，使得流过阳极、阴极输入晶体管的电流相等；阳极负载晶体管的栅端连接反相输入信号及阳极偏置信号；阴极负载晶体管的栅端连接正相输入信号及阴极偏置信号。本发明采用源跟随器作为输出负载，避免功耗的浪费，打破低功耗与大带宽之间存在矛盾；且采用阳极、阴极偏置环路进行偏置，使得直流工作点匹配，进而确保输出至发光二极管的偏置电流精度。

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是涉及一种激光驱动电路及光发射系统。

背景技术

随着数据中心、高性能超算逐渐使用光互连来取代铜互连来满足日益增长的带宽需求，不管是直接调制激光器还是外部调制激光器，光发射机芯片的功耗都占模块整体功耗很大一部分，所以提高光发射机芯片的能效是目前研究和发展的主要方向。而激光驱动电路是光发射机芯片的主要功耗消耗模块，大约占比50%以上，所以降低激光驱动电路的功耗能显著降低整体发射机芯片的功耗。同时，带宽对于激光驱动电路也是一项重要的指标。

如图1所示为传统的激光驱动电路结构1，差分对管N1’、N2’的源极相连并连接电流源S1’后接地，差分对管N1’、N2’的栅极分别连接一输入信号，差分对管N1’、N2’的漏极分别通过一组电阻Rload（有源反向端接电阻）连接电源；电源与电流模电路的输出端之间连接电流源S2’，发光二极管的正极连接电流模电路的输出端、负极接地。由于电阻Rload与VCSEL的调制电流分流，造成功耗的浪费，且电阻Rload越小分流越大，而为了获得大的带宽电阻Rload越小越好，因此，低功耗与大带宽之间存在矛盾。此外，PVT（压强、体积、温度）对于电阻的阻值影响比较大，当激光驱动电路所处的环境比较恶劣时，电阻的阻值就会发生比较大的变化，导致整个系统的性能下降。

因此，如何克服有源反向端接电阻对激光驱动电路的功耗、性能影响，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光驱动电路及光发射系统，用于解决现有技术中激光驱动电路功耗高、性能差等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光驱动电路，所述激光驱动电路至少包括：

阳极输入晶体管、阴极输入晶体管、阳极负载晶体管、阴极负载晶体管、直流工作点匹配模块、阳极工作电压产生模块及阴极工作电压产生模块；

所述阳极输入晶体管的栅端连接正相输入信号，所述阴极输入晶体管的栅端连接反相输入信号，所述阳极输入晶体管与所述阴极输入晶体管的源端相连后经过第一电流源接地；

所述直流工作点匹配模块分别连接于所述阳极输入晶体管及所述阴极输入晶体管的漏端，用于对直流工作点进行匹配，使得流过所述阳极输入晶体管的电流与流过所述阴极输入晶体管的电流相等；

所述阳极负载晶体管的源端连接所述直流工作点匹配模块，漏端连接所述阳极工作电压产生模块，栅端连接所述反相输入信号及阳极偏置信号；

所述阴极负载晶体管的源端连接所述直流工作点匹配模块，漏端连接所述阴极工作电压产生模块，栅端连接所述正相输入信号及阴极偏置信号。

可选地，所述激光驱动电路还包括用于提供所述阳极偏置信号的阳极偏置环路，所述阳极偏置环路基于所述阳极负载晶体管的源端电压及所述阳极负载晶体管的漏端预设电压自适应产生所述阳极负载晶体管的阳极偏置信号，并将所述阳极负载晶体管的漏端预设电压作为所述阳极工作电压产生模块的参考电压。