激光驱动器与激光二极管接口优化调试
激光器结构调试实验
激光器结构调试实验激光器（laser）是一种能够产生单色、相干、高强度光束的设备，它在科研、医疗、通信等领域有广泛的应用。
激光器的结构调试实验是激光器研发和应用的基础工作，本文将介绍一种常见的激光器结构调试实验流程。
一、激光器结构调试实验前的准备工作在进行激光器结构调试实验前，首先需要对激光器的工作原理和结构有一定的了解，了解激光器的主要组成部分和各部分的功能。
同时，还需要准备实验所需的设备和器材，如激光器主体、电源、波长计、功率计等。
二、激光器泵浦源调试激光器的泵浦源是激活激光材料的能源，泵浦源调试是激光器结构调试的第一步。
首先，需要根据激光器的工作波长选择合适的泵浦源。
然后，将泵浦源与激光器主体连接，并设置合适的泵浦功率。
通过调节泵浦功率和泵浦持续时间，观察激光器的输出功率和光束质量的变化，找到合适的泵浦参数。
三、激光腔调试激光器的腔内是激光材料和反射镜的组合，用于产生激光。
激光腔调试是激光器结构调试的重要环节。
首先，需要调节激光腔的长度，使得腔内产生的激光波长与激光器设计的波长相匹配。
其次，需要调整反射镜的位置和角度，以实现激光在腔内的多次反射，增强激光的放大效应。
最后，通过调整腔内的激光材料的浓度和温度，进一步提高激光器的输出功率和光束质量。
四、激光器输出光束调试激光器的输出光束质量直接影响到激光器的应用效果，因此，激光器输出光束调试是激光器结构调试的最后一步。
首先，需要使用波长计测量激光器的输出波长和光谱宽度，以确定激光器的工作状态是否满足需求。
其次，使用功率计测量激光器的输出功率，以评估激光器的性能。
最后，观察激光器的光束质量，利用光束质量测试仪或干涉仪检测激光器的光束直径、发散角等参数，以评估激光器的光束质量。
在进行激光器结构调试实验时，需要注意以下几点。
首先，要确保实验操作安全，避免对眼睛产生伤害，必要时需要佩戴防护眼镜。
其次，要仔细阅读激光器的使用说明书，并按照说明书进行实验。
影响发射眼图的一些关键因素
影响发射眼图的一些关键因素2006.3.28关键词:阈值电流(I th) 调制电流(I MOD) 偏置电流(I BIAS) 反射(reflection) 振铃（ringing）过冲（overshoot）欠冲(undershoot) 反向不归零制(NZR)本文主要通过分析在实际调试过程中出现的现象及其解决方法来说明对眼图影响较大的一些主要因素，以供在设计及调试中引起注意。
激光驱动器和激光二极管间采用直流耦合方式,电路示意图如下:激光驱动器的输出结构如下图所示:R MOD决定调制电流(I MOD)的大小,下面对调试中常见的一些波形进行分析并提出相应的解决办法。
1、现象：波形混杂压缩在一起，没有出现清晰可变的眼图，波形底部太低。
原因：由于偏置电流(I BIAS)设得太小造成的。
解决方法：增加偏置电流，直到波形底部向上移动，此时波形会渐渐变清晰。
关键因素：偏置电流(I BIAS)2、现象：过冲，波形上升沿过冲超过1电平，。
原因：上升沿速度太快解决方法：A、插入一个低通滤波器RC电路，截至频率位速率的75％，减缓上升和下降沿。
B、调节串联阻尼电阻R D的值，使驱动器输出阻抗匹配。
关键因素：串联阻尼电阻R D和低通滤波器RC电路。
现象：欠冲，波形上升或下降沿没有到达高或低电平位置。
原因：过阻尼解决方法：调节串联阻尼电阻R D的值，使输出阻抗匹配减小衰减。
关键因素：串联阻尼电阻R D。
4现象：波形上升或下降沿出现振铃现象。
原因：阻抗不连续，电路中有过多的自感应而产生共振。
解决方法：尽可能排除阻抗不连续，尽可能减小组件引脚长度来减小寄生电感。
关键因素：阻抗不连续，寄生电感。
现象：由于传输线阻抗不连续造成的反射。
原因：接口电路中阻抗不连续。
解决方法：A、尽可能减小激光驱动器和激光二极管间的距离。
B、布线时考虑正确的阻抗控制。
C、调整RC补偿网络，使传输线负载终端获得好的阻抗匹配。
关键因素：阻抗阻抗及连续性，RC补偿网络。
Maxim 激光驱动器和激光二极管的接口(1)
Maxim 激光驱动器和激光二极管的接口Maxim 高频/光纤通信部一概述 用激光驱动器驱动高速商用激光二极管是设计人员所面临的一项挑战本文旨在就这一主题为光学系统设计者提供参考以尽可能地简化设计过程激光管接口电路的设计难点在于 激光驱动器的输出电路 激光二极管的电气特性和 二者之间的接口 (通常采用印刷电路板实现) 以下首先讨论激光二极管和激光驱动器的电气特性然后再结合二者讨论印刷电路板的接口以Maxim 的 2.5 Gbps 通信激光驱动器 MAX3867 和 MAX3869为例来说明典型的应用二激光二极管特性 流过激光管的电流超过它的门限值时半导体激光二极管产生并保持连续的光输出对于快速开关操作激光二极管的偏置需略高于门限以避免开关延迟激光输出的强弱取决于驱动电流的幅度电流-光转换效率或激光二极管的斜率效率门限电流和斜率效率取决于激光器结构制造工艺材料和工作温度图1给出了典型激光二极管的电压-电流特性和光输出与驱动电流的关系当温度升高时门限电流将以指数方式增加可近似用下式表示I T T I th e K I T I ⋅+=0)( (1)式中 I 0, K I 和 T I 是激光器常数例如对DBF 激光器 I 0 = 1.8mA, K I = 3.85mA, T I = 40°C 激光器的斜率效率(S) 是输出光功率 (mW) 与输入电流mA)的比值温度升高将导致斜率效率降低下式较好地表示了斜率效率与温度的函数关系ST T S e K S T S ⋅−=0)((2) 对上述同样的DFB 激光器特征温度T S 近似等于40°C 其它两个参数 S 0 = 0.485mW/mA K S = 0.033mW/mA 激光管工作电压正向电压V 和电流I 的关系可由二极管的电压和电流特性模型来表示 T V VS e I I ⋅⋅≈η, (3)其中 I S 是二极管饱和电流 V T 是热电压η是结构常数当激光二极管被驱动至门限上下时电压和电流的关系近似为线性如图1所示图2是激光二极管的简化模型图中直流偏置电压V BG 是激光二极管的带隙电压 R L 是二极管的动态电阻当驱动激光管至门限以上时激光管的输出光功率P 0 (图2)可由下式来表示)(0th I I S P −⋅=(4)图2. 简化的激光二极管等效电路 激光管电流注意对封装好的激光管模型化时还应考虑一些寄生因素例如引线电感三 激光驱动器的输出结构激光驱动器的基本功能是给激光二极管提供适当的偏置电流和调制电流如图3所示恒定偏置电流使激光二极管工作于门限以上的线性区交变的调制电流与输入电压同步理想状态偏置电流应随门限电流而变调制电流应随斜率效率而变MAX3867/MAX3869激光驱动器可用于驱动共阳激光二极管的设计中通过外部电阻将偏置电流设置在最小值典型值为1-5mA 与最大值典型值为60-100mA 之间在激光二极管的阴极保持恒定的阻抗很关键它能够使高速输出电路的负载相对于频率保持稳定 输出电路负载的不稳定可能引起反射振铃降低光学波形的质量与偏置电流源相关的分流电容会产生与频率有关的阻抗(Z BIAS )为了减小阻抗变化的影响激光二极管阴极和偏置电路间外置一隔离电感或磁珠该电感对直流偏置电路没有影响但对调制电流将呈现高阻抗 调制电流的大小取决于外部电阻R MOD (图4)此电阻控制差分输出级的电流源激光驱动器由输出级晶体管的集电极输出大多数情况下集电极开路输出的上拉元件电阻或电感没有集成在激光驱动器内部需外接上拉元件四 PC 板接口目前光通信系统要求在工作速率传输距离和能量损耗上进行改进这需要提高边缘速率增加键A. 直流耦合的电压余量问题 驱动器和激光管之间用直流耦合的方式连接是一种简单的接口方式如图5所示 但当电源电压降到+3.3V 时驱动器的电压余量不足以使驱动器快速切换(电压余量 指供电电压Vcc 与电路上压降和的差) 含有激光二极管电路的电压余量的计算必须考虑激光器的压降和激光器封装造成的寄生电感上的暂态压降和阻尼电阻R D 上的压降典型的长波Fabry-Perot 类激光二极管需要1.2V 到1.8V 的正向偏置电压该正向电压等于带隙电压和激光二极管等效串联电阻上的压降和(见图 2)这种类型的激光管其等效串联电阻典型值是4至6欧姆激光管的封装产生寄生电感因此高速开关电流在寄生电感上将产生暂态电压降该电压可由V L = L ∆i/∆t 来近似估算 假定典型的激光管封装其寄生电感是1.5 nH 最大调制电流60mA 上升/下降时间为80ps (对2.5Gbps 而言)我们可计算出V L 的近似值 (注意在20%-80% 上升时间内∆i 近似等于最大调制电流的60% 即0.6×60mA = 36mA.) 在上述假定情况下V L ≈ (1.5nH)(36mA/80ps) = 0.68V 针对图5的直流耦合接口我们可以估算电压余量值考虑到封装好的激光二极管的最大正向电压V F (图2中的V BG + IR L )为1.6V 同样假设封装寄生电感1.5nH 60mA 调制电流和80ps 的20%-80%上升速率 V L = 0.68V (参见前一小节的计算) 同时我们还必须包括串联阻尼电阻R D 上的压降I MOD R D = 1.2V (假设R D = 20Ω)驱动器输出低电压应为V LOW = V CC – 1.2V – 0.68V – 1.6V = V CC – 3.48V 所以采用3.3V 工作将非常困难 B. 交流耦合 上述的电压余量问题在驱动器和激光二极管采用交流耦合的情况下将大大改善交流耦合增加了串联电容C D 和上拉电感L P 如图6中所示 交流耦合的电压降由以下三部分组成 (1) 激光二极管的交流压降仅仅是其等效串联电阻(而不是带隙)上压降的函数等于调制电流与等效串联电阻的乘积 (2)寄生电感引起的暂态电压降 (3) 串联阻尼电阻R D 上的压降等于调制电流与R D 乘积的一 半流过C D 的电流为0到峰值电流摆幅I MOD 之间在激光输出强的时候平均有1/2 I MOD 电流从激光管流图 5. 直流耦合接口电路C D 流向激光管因此流过激光管的电流I L 等于从激光二极管阴极处流出电流的和即在激光输出强时I L = I BIAS + I MOD /2 在激光输出弱时I L = I BIAS – I MOD /2高低输出时的电流差正好等于 (I BIAS + I MOD /2) – (I BIAS – I MOD /2) = I MOD .交流耦合情况下假设激光管的等效串联电阻为5Ω则电压余量为 V LOW = V CC – (60mA)(5Ω) – 0.68V – (60mA/2)(20Ω) = V CC – 1.58V 当V CC = 3.3V 时给驱动器留下了1.72V 的电压余量这就允许在驱动器的输出级以更快的电流开关速率输出件这些分立元件包括耦合电容和用于驱动器晶体管偏置的上拉电感或电阻(如图6所示)由于这些元件处于高速信号通道可能会导致信号失真因此必须采用很好的高频印刷电路板布线技术交流耦合电容同时会阻断低频输出它会影响系统的位像抖动pattern dependent jitter 性能为了减少长常1或常0比特流造成的位像抖动, 交流耦合电容应尽可能大用Maxim 2.5Gbps 激光管驱动器来设计时通常使用0.056µF 至0.1µF 的电容交流耦合接口中上拉电感或电阻用来正确偏置输出驱动三极管(感性上拉时通常采用小铁氧磁珠)使用电阻的缺点(相对电感而言)是(1) 上拉电阻(R pull-up ) 分流了激光管的部分调制电流 (2)采用电阻上拉时输出电压是V CC – (I MOD /2)R pull-up 而采用电感上拉时输出电压为V CC (图7所示)C.C. 激光管与驱动器的连接驱动器和激光管的连接性能取决于两者的距离如果距离小于几毫米 (对2.5Gbps 速率), 不必用传输线尽可能减少寄生因素引线和激光管封装连线电感造成的感性负载可能需要电阻(R F )和电容(C F )组成的RC 分流网络 (见图6)来补偿RC 分流网络的目的是为了消除寄生电感从而保持纯电阻性负载减少过冲和振铃串联阻尼电阻 (R D ) 有两个作用既抑制了导致输出失真的反射又建立了一个稳定的负载激光管自身的负载一般在5Ω上下波动20% (1Ω/5Ω ≈ 20%)总负载包括R D 变化只有4% (1Ω/25Ω ≈ 4%)这就提高了负载的稳定度对封装好的MAX3867和MAX3869假定使用同轴封装的激光管这些器件的初始参数为R D = 20Ω, R F = 75Ω, 和C F = 3pF 由于不同的激光管其封装电感不同应对用于分流网络的元件值进行调整以达到最优工作状态另外偏置电感应直接连接到激光管的阴极这样R D 就不会在驱动器的偏置级引起电压余量问题(图8)图7. 直流耦合和交流耦合时的输出电压 (V OUT+) 和 激光管电流 (I L )D. 其它电路板设计注意事项对高速差分驱动器而言两个输出之间需保持负载平衡负载阻抗的幅度和相位都必须保持平衡 (图8)为了保持平衡负载阻抗驱动器的正输出驱动一传输线该传输线通过匹配电阻或激光二极管(25Ω组合负载)连接负载终端Vcc 驱动器的负输出通过一25Ω电阻连接到Vcc退耦电容提供了从激光管阳极到地和负输出端25Ω电阻到地的交流通路高频通路可分为几个部分(参照图9)第一部分(A)从驱动器的正输出通过传输线的顶端导体到终端电阻第二部分(B)从终端电阻到激光二极管第三部分(C)是接地的退耦电容第四部分D是从退耦电容的接地端到传输线镜像第五部分(E)是传输线在地平面上的镜像第六部分(F)是从传输线镜像到负输出端退耦电容的接地端第七部分(G)是负输出端的退耦电容第八部分(H)是负输出端的电阻由于高频回路包括地平面因此在正输出和负输出端提供良好的Vcc 到地的退耦就显得非常重要正输出端的退耦电容(C) 确保电流能沿传输线镜像返回使传输线正常工作负输出端的退耦电容 (G) 使电流返回负端通常使用体积小的电容来达到好的高频退耦性能B, D, F, 和 H 部分的连线(它们不是传输线)越短越好以减少两驱动器输出间的传输延迟因为两差分输出间的传输延迟将导致两差分输出到达终端后的相位不平衡避免这种情况的一个方法是采用体积小的终端电阻同时还应该使印刷电路板上驱动器输出引脚处的连线不作为传输线的那部分尽可能的短Maxim北京办事处金国峰编译摘自LightwaveR DTop ConductorFA图9. 驱动器和激光二极管之间的高频信号通路。
激光驱动电路
激光器驱动电路及其外部接口的设计摘要近几年以来，随着全球信息化的高速发展，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD正在不断的发展，光接点离我们越来越近。
在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。
模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。
LED和LD的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL三种。
激光器驱动电路调制输出接口电路是光模块核心电路之一，它主要包括激光器调制输出终端匹配和旁路RC匹配滤波以及激光器直流偏置三个部分电路，每一部分电路的设计将直接关系到模块光信号的输出质量。
关键词：激光器；驱动电路；光模块；温度控制；外部接口电路目录第1章半导体激光器概述第2章激光发射模块2.1 激光发射模块概述2.2 信标光发射模块的设计2.2.1 激光器驱动电路设计2.2.2 温度控制（ATC）电路设计第3章激光器驱动电路外部接口3.1 激光器驱动电路直流BLAS输出隔离3.2 激光器驱动电路调制匹配3.2.1 激光器直流耦合驱动3.2.2 激光器交流耦合驱动3.2.3 激光器直耦与交耦驱动方式的比较第4章激光器驱动电路调制输出信号分析与接口电路设计4.1 传输线理论概述4.2 激光器直流偏置4.3 RC补偿网络第5章结束语参考文献第一章：半导体激光器概述半导体激光器作为常用的光发射器件，其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便，且大部分激光器无需制冷，是光纤通信系统理想的光源。
激光器有两种基本结构类型：（1）边缘发射激光器，有FP（Fabry-Perot）激光器和分布反馈式（DFB）激光器。
运放斜率调整电路
运放斜率调整电路一、原理运放斜率调整电路是通过改变运放的输入输出特性，来调整电路的传输特性和增益。
在运放的输入输出特性曲线中，斜率表示了输入电压和输出电压之间的关系。
通过调整斜率，可以改变电路的放大倍数和线性度。
运放斜率调整电路通常由一个或多个二极管和电阻组成。
二极管的导通特性和电阻的阻值可以被设计成可以调节的，从而改变运放的输入输出特性。
通过合理的选择和连接二极管和电阻，可以实现对运放的斜率进行调整。
二、设计运放斜率调整电路的设计需要考虑以下几个方面：1. 选择合适的运放：首先需要选择适合的运放芯片，根据具体的应用需求选择增益、输入输出电压范围和工作电流等参数。
2. 电路连接方式：根据需求设计合适的电路连接方式，可以选择串联二极管、并联电阻等方式来实现斜率调整。
3. 二极管和电阻的选择：根据具体的应用需求，选择合适的二极管和电阻，使得电路的斜率调整范围和精度达到要求。
4. 偏置电压调整：由于二极管和电阻的非线性特性，会引入偏置电压。
在设计过程中需要考虑如何调整偏置电压，以保证电路的线性度和稳定性。
5. 电源和接地：为了保证电路的正常工作，需要合理设计电源和接地，减小电源噪声和干扰。
三、应用运放斜率调整电路在实际应用中有广泛的应用场景，以下列举了其中几个常见的应用：1. 激光驱动器：在激光驱动器中，由于激光二极管的非线性特性，需要使用运放斜率调整电路来改善激光驱动信号的线性度和稳定性。
2. 音频放大器：在音频放大器中，运放斜率调整电路可以用来调整不同音频信号的线性度和失真程度，提高音频信号的质量。
3. 通信系统：在通信系统中，运放斜率调整电路可以用来调整调制解调器的传输特性，提高通信信号的传输速率和可靠性。
4. 传感器信号处理：在传感器信号处理中，运放斜率调整电路可以用来调整传感器信号的灵敏度和动态范围，提高信号的测量精度。
总结：运放斜率调整电路是一种常用的电路设计技术，通过调整运放的输入输出特性，可以改变电路的传输特性和增益。
激光二极管技术在物理实验中的应用探究与优化方法分享
激光二极管技术在物理实验中的应用探究与优化方法分享激光二极管技术是一种重要的光学器件，广泛应用于物理实验中。
它具有小型化、低成本和高效能的特点，可实现高精度的光束控制和测量。
本文将探究激光二极管技术在物理实验中的应用，并分享一些优化方法。
首先，我们来讨论激光二极管技术在光学实验中的应用。
在光学实验中，激光二极管可用于研究光的干涉、衍射和偏振等现象。
例如，在干涉实验中，我们可以利用激光二极管产生一束平行的光束，并通过干涉装置观察干涉条纹的形成。
这种激光二极管具有狭窄的频谱宽度和高亮度，可使干涉条纹更加清晰。
此外，激光二极管技术还可以应用于激光束的调制。
通过改变激光二极管的电流和温度，我们可以实现对激光束的强度和频率进行调控。
这对于实现激光研究和应用非常重要，例如激光雷达和光纤通信等领域。
在物理实验中，如何优化激光二极管技术，以提高实验的精度和可重复性，是一个重要的问题。
下面我们分享一些优化方法。
首先，优化激光二极管的环境条件。
激光二极管对环境的温度和湿度非常敏感，所以在实验过程中应尽量保持恒定的温湿度。
可以使用温湿度控制装置或者隔离设备来稳定环境条件。
此外，由于激光二极管对电磁辐射也敏感，应尽量减少外部电磁干扰。
其次，优化激光二极管的供电电源。
为了保证激光二极管的稳定工作，供电电源的稳定性和纹波要求较高。
可以使用直流电源或稳压电源，并采取适当的滤波和稳压措施，以减小供电纹波和噪声。
另外，考虑到激光二极管的散热问题也是优化的关键。
过高的温度会导致激光二极管的性能下降甚至损坏，因此需要合理设计散热系统。
可以使用散热片或散热风扇等散热设备，确保激光二极管的温度控制在安全范围内。
此外，定期的维护和校准也是优化激光二极管技术的重要步骤。
定期清洁激光二极管的光学元件，并使用合适的校准工具进行校准，以确保激光二极管的性能稳定和准确。
综上所述，激光二极管技术在物理实验中具有重要的应用价值。
通过优化激光二极管的环境条件、供电电源和散热系统，可以提高实验的精度和可重复性。
激光二极管驱动安全操作及保养规程
激光二极管驱动安全操作及保养规程前言激光二极管是一种常见的激光器件，主要用于激光打印、激光切割、激光雕刻等领域。
在使用激光二极管时，必须严格遵守操作规程，防止安全事故的发生。
本文将详细介绍激光二极管的驱动安全操作及保养规程。
驱动安全操作1. 激光二极管驱动电路的接线正确接线可以提高激光器的稳定性和工作效率，以下是正确接线的步骤：1.将激光二极管的正极和负极连接到恰当的电源上；2.连接电源时，先连接负极，后连接正极，避免自身引起短路；3.在连接过程中，应保证电流不超过激光二极管的额定电流，以防止激光二极管受损或导致灾害发生。
2. 激光二极管驱动电路的调试应在确保安全的情况下进行激光器的调试，以下是调试的具体步骤：1.使用电流表或万用表，按照万用表所示的方式连接，调试激光器的工作电压和工作电流；2.在调试过程中，应逐渐增加工作电流，确保激光二极管能够正常工作；3.在激光二极管工作时，不要将激光照射到眼睛或其他敏感部位，以避免受伤或眼睛失明等问题的发生。
3. 激光二极管驱动电路的维护为了延长激光器的使用寿命，应保证激光器驱动电路的清洁，以下是维护的具体方法：1.周期性清洁器件的尘垢和杂物，以确保良好的导热性和电导率；2.及时更换烧坏的器件，以确保系统的正常工作；3.在运输激光器时，应注意包装的安全，并确保激光器处于关闭状态。
保养规程1. 激光二极管驱动电路的保护为了避免激光器受到损害，以下是对激光器的保护方法：1.在长时间或未使用状态下，应该关闭激光器；2.在激光器工作时，应该安排专人进行监控，及时发现故障并进行处理；3.保持室内环境清洁和干燥，防止灰尘和潮湿影响激光器的工作效能。
2. 激光二极管的清洁和维护为保证激光器的正常工作，以下是对激光器的清洁和维护方法：1.用箔纸或软布轻轻擦拭，避免使用硬刷和多余的水擦拭；2.在激光器运作时，应避免将水或其他液体溅到激光器上；3.应定期检查激光二极管的电源线、散热器、相连线路和机壳，确保其连接牢固。
双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片-概述说明以及解释
双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片-概述说明以及解释1.引言1.1 概述引言部分是文章开头的重要内容，它需要对文章主题进行简要介绍，概括文章的内容，并引起读者的兴趣。
以下是针对"双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片"这个主题的概述部分内容："双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片"是一种重要的电子器件，它能够提供高稳定性和可调性的电流输出，用于驱动激光二极管和其他光电器件。
激光二极管广泛应用于激光打印、激光显示、激光通信等领域，对于其驱动电流的精准稳定控制具有关键作用。
因此，设计一种高性能、可编程的激光二极管电流源驱动芯片显得尤为重要。
本文旨在研究与探讨双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片的原理、设计与实现方法，以及其在实际应用中的作用和前景。
首先，我们将介绍双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片的原理，包括其输入信号处理、稳定电流输出和功耗控制等关键特性。
其次，我们将详细描述双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片的设计与实现方法，包括电路结构设计、芯片布局、信号调理电路和数字控制等方面内容。
最后，我们将探讨该驱动芯片在激光打印、激光切割等领域的应用，并对其未来的发展前景进行展望。
通过本文的研究，我们可以提高对激光二极管电流驱动的精确控制，并实现更高效、稳定的激光器驱动。
同时，该驱动芯片在激光打印、光通信、高速数据传输等领域的应用前景广阔。
我们希望通过本文的阐述，能够为相关领域的学者和工程师提供有益的参考，促进该领域的技术进步和应用发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式编写：文章结构部分的主要目的是为读者提供对整篇文章的概览，从而使他们能够更好地理解文章的内容和组织结构。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
（1）引言部分是文章的开篇，用于引入主题并概述文章的内容。
在该部分，我们将简要介绍双通道可编程激光二极管电流源驱动芯片的背景和基本概念。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
激光驱动器与激光二极管接口优化调试
Maxim高频/光纤通信部
一、概述:
在激光驱动器与激光二极管的接口电路设计中,即使是对电路做了仔细、周密的考虑,也很难达到最优状态,系统调试过程中仍需对各部分电路加以调整、优化,图1是采用Maxim的2.5Gbps激光驱动器MAX3869构成的激光驱动器典型连接电路。
本文以该电路为例,以激光二极管的输出通过光电(O/E)转换后显示在示波器上的波形为基础,列举了一些通用接口问题和可能的解决办法。
二、优化设计
以下列举了八个常见激光管接口问题,激光管的输入是伪随机比特流(PRBS)。
A. 眼图不清晰(图2):
图2中,在显示的眼图最下面有黑色水平线。
当减少偏置电流时,波形会被压缩,波形上端下移,底端固定不变。
导致这一问题的原因可能是偏置电流设置得太低,数字零电平低于激光管的门限。
可以提高激光管的偏置电流,直到示波器上的波形开始上移(表示数字零电平已高于激光管门限),当偏置电流增加时,眼图会变得清晰可辨。
B. 欠阻尼振荡(图3):
在波形图上有较大的过冲,示波器显示的眼图最下方有黑色水平线。
减小偏置电流使数字1电平下移,但过冲幅度保持不变,甚至增大。
偏置电流减小时波形底端(数字0电平)保持不变。
造成这一现象的可能原因是偏置电流设得太低。
数字0电平低于激光管的门限。
当激光管从低于门限电平向高电平切换时需要额外的时间,从而导致了上升边沿的延迟。
开关延迟使电势积累增加,一旦克服了门限就冲过数字1电平(被称作欠阻尼振荡)。
可通过提高激光管的偏置电流解决,提高激光管的偏置电流直到示波器上的波形开始上移(表示数字零电流已高于激光管门限)。
当数字0电平高于门限值后,过冲将显著减少。
C. 过冲(图4)：
图4所示,波形的上升沿冲过了数字1电平。
当偏置电流和调制电流变化时过冲的相对幅度没有变化。
没有明显的振铃。
可能原因有两个:(a)上升太快,(b)用于上拉的铁氧体磁珠Q 值太高。
解决的方法是:(a)插入截止频率为75%数据率的低通滤波器,减慢上升和下降沿,减小过冲。
(b)降低与铁氧体磁珠并联的电阻(图1中的RP)阻值,使Q值降低。
(c)调整串联阻尼电阻(图1中的RD)。
D. 欠冲(图5):
当输出电路过阻尼会造成欠冲现象,示波器显示波形的上升或下降沿在单个间隔的前半部分不能到达高或低电平。
这是由置于OUT+ 和OUT-间的0.5pF 电容(用来阻尼某些振铃)引起的。
解决途径有:(a)如果可能,减小OUT+和OUT-间的电容。
(b) 减小OUT+的负载电容。
(c)减小串联阻尼电阻(图1中的RD)的值。
E. 振铃(图6):
振铃指的是眼图的上升或下降沿相对于正确电平出现振荡、振幅逐渐衰减的现象。
可能原因是: 阻抗不匹配,电路中电感过大,电路元件产生谐振。
在图6显示的图像中,振铃是由拿
走铁氧体磁珠的并联电阻(图1中的RP)引起的。
解决方法是:(a)尽可能消除阻抗不匹配。
(b)尽可能缩短激光二极管的引线长度,以减少寄生电感。
(c)减小铁氧体磁珠的并联电阻(图11中的RP)的阻值。
(d)调整RF和CF(参见图1)以补偿激光管的寄生因素。
F.反射(图7):
传输线阻抗不匹配造成的反射可能以过冲、欠冲、振铃或其它失真的方式出现。
通过降低比特率,并展宽示波器的时间尺度观察稍宽的波形,就可以看出反射导致的信号叠加(如图7所示)。
解决方法是: (a)激光驱动器和激光二极管的距离要尽可能的短。
(b)确保在PC板布线时采用正确的阻抗控制。
(c)用时域反射计来定位阻抗不连续点,提高PC板布线质量。
(d)调整补偿网络各个元件(图1中RF和CF)的值,使传输线的负载端达到最佳阻抗匹配。
G. 眼图出现双线(码型相关抖动) (图8)
图8所示:眼图的某些部分分离成明显的两条线。
当输入数据码型改变时,双线效应会相应变化。
产生原因是:NRZ数据流中包含的连续比特数(长1或长0)变化范围很大,而系统带宽有限,从而导致码型相关抖动(PDJ),很多情况下均会引起这种效应。
图8中的失真是由调制电流增加使输出晶体管饱和而限制了其高速开关的能力引起的。
确定低频端-3dB 截止点很重要,必须保证与长连续比特流(图9)有关的低频通过,从而消除PDJ。
高频带宽不够同样会出现PDJ(图10)。
如果放大器响应速度不够快,在单比特图像时不能完成过渡过程。
或者放大器没有充足的建立时间,就会产生高频PDJ。
解决的方法是:(a)增大交流耦合电容(图1中的CD)。
(b)增大串联阻尼电阻(图1中的RD)。
(c)增大VCC。
(d)降低调制电流。
H.不对称眼图(图11):
图11中上升时间与下降时间明显不同,眼图的交叉零点高于或低于中点(脉宽失真PWD)。
造成波形不对称的原因是由于上升和下降时电流通路不同而引起的,因为不同的路径可能有不同的充放电特性。
由于直流偏移,0-1转换的中点和1-0转换的中点不在相同的电平上(图12),也会产生PWD。
上升下降速度不一致、直流偏移都会使眼图上出现不对称。
具体的解决方法是:(a)消除输入数据流本身的失真(可以采用时钟和锁存的方法来达到),(b)采用上升和下降时间相等的激光管。
(c)调整阻尼电阻的值(图1中的RP和RD)。
(d)用低通滤波器来降低较快的边沿,滤波器的截止频率设在数据率的75%。
Maxim北京办事处金国峰编译摘自《Lightwave》。