[发明专利]一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构及其应用

说明书

本发明公开了一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构及其应用，结构中直接调制激光器和驱动器串联连接；其中，直接调制激光器的阳极作为射频接地，直接调制激光器的阴极与所述驱动器射频连接节点连接；所述直接调制激光器的电流全部沉入、流入、或吸入到所述驱动器中，并且驱动器电流与所述直接调制激光器的电流相等，所述结构应用于10Gbs以上激光器驱动电路中，驱动器电流全部用于调制激光器，能够降低电流消耗并提高驱动器的高速性能。

本案是发明专利《一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构及其应用》（申请号：CN201810835574.9，申请日：2018年07月26日）的分案申请。

技术领域

本发明涉及直接调制激光器（Directly Modulated Laser，DML）驱动技术领域，尤其涉及一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构及其应用。

背景技术

直接调制激光器在使用单模光纤的光通信中广泛应用。DML 在成本和功率上与其它解决方案相比更有优势，例如与电调制（Electrically Modulated Laser，EML）或需要外部激光器的马赫曾德（Mach-Zehnder，MZ）调制器相比。随着光通信市场上光模块封装结构的不断缩小（例如，从100Gbs 应用下的CFP 到QSFP28），减少光模块中功耗以在更小的空间内实现更有效的热量管理的需求与日俱增。

DML 中的电流调制产生光调制，以用于通过光纤传输数据。激光器中的电流通常是使用分流驱动方式来调制的，其间驱动器中的调制电流在驱动器和激光器之间共享。此种结构通常要求更高的功耗，因为驱动器中的一些电流没有被完全用于调制激光器。而在光纤通信中减少功耗非常重要，因为光模块的密度越来越高，因此提高电源效率对减少模块中的散热量至关重要。此种驱动器的应用包括数据中心，移动网络以及企业市场。所有这些应用都要求光模块具有最低的功耗。

申请公布号为CN104767117A 的中国发明专利申请公开了一种高速激光器驱动电路，能够解决较高速率（10Gbs 以上）下激光器驱动电路的高频阻抗匹配问题。然而，包括该专利申请在内的现有激光器驱动技术，驱动激光器的典型电路拓扑结构均是通过提供差分分流路径（在激光器的阴极-和阳极节点+之间，参见图1），或者作为驱动器与激光器之间的单端分流路径（参见图2）。图1 示出了用于驱动直接调制激光器DML 的驱动器DRIVER 的典型的差分分流拓扑结构。驱动器内部的阻抗（Rdriver）可以取值为40~120 欧姆（差分）。传输线路阻抗（Rline）确定，驱动器内部阻抗Rdriver 越低，驱动器基于射频输入RF INPUT产生相同调制电流Ilaser 的功耗就越高。跨导阶段可以使用差分晶体管拓扑结构来实现。图2 示出了单端分流式驱动器的典型接口。DML 的阴极节点接地，而阳极节点经历射频调制。图中驱动器的内部阻抗表示为Rdriver。其典型取值范围是20~60 欧姆（单端）。在这两种配置中，驱动器因其中的电流调制而消耗额外的电流Idriver，导致驱动器的电流消耗更高。驱动器中的此项额外电流消耗增加了驱动器电路的功耗。

发明内容

本发明的目的之一至少在于，针对如何克服上述现有技术存在的问题，提供一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构及其应用，能够降低驱动器的功耗并提高驱动器的高速（例如从几Gbs 到数Gbs）性能，且集成度高、体积小。此种驱动器拓扑结构对于调制DML的电流是最为有效的，其可以用于调制高速DML 激光器的电流，并被用于非归零（NRZ）以及脉冲幅度调制（PAM）等各种高速光通信应用中。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案包括以下各方面。

一种下沉式直接调制激光器与驱动器的结构，所述结构中直接调制激光器DML 和驱动器串联连接；

其中，DML 的阳极作为射频接地， DML 的阴极与驱动器射频连接节点连接；射频输入信号经由驱动器转换为驱动器电流来对DML 电流进行调制；DML电流全部沉入、流入、或吸入到驱动器中，并且驱动器电流与DML 电流相等。