引用本文:

马晓明,张志利,刘春平,等. 半导体激光器驱动电路的设计[J]. 光通信技术,2021,45(7):1-4.

半导体激光器驱动电路的设计

马晓明,张志利,刘春平,高慧敏

(天津中德应用技术大学 智能制造学院,天津 300350)

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摘要:当前成熟的激光器驱动芯片均为针对数字光输出的数字驱动芯片,无法满足卫星通信、雷达等领域对于宽带模拟激光器驱动的要求。采用蝶形封装分布反馈式激光器组件,通过对自动功率控制(APC)电路、自动温度控制(ATC)电路和工作参数检测电路的改进,设计了适用于模拟激光器的驱动电路。实验结果表明:驱动电路的幅度响应增益均值为2 dB、不平坦度为0.6 dB,输入电压驻波比和输出电压驻波比最大值分别为1.37和1.3。

关键词:激光器;驱动电路;光传输;宽带;模拟

中图分类号:TN915.62 文献标志码:文章编号:1002-5561(2021)07-0001-04

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.07.001

0 引言
      当前激光器驱动芯片种类较多且技术成熟,但其输出是脉冲型激光,仅适用于数字光通信的驱动,不满足射频调制的连续型激光输出的要求。因此,射频光传输市场对于模拟激光器驱动电路的需求较大[1]。一般地,激光器驱动应达到3个技术指标的要求,即恒定的光功率、稳定的波长输出和高可靠性等。但是,由于半导体型激光器具有电冲击承受能力差、对环境温度和器件老化率敏感等缺点[2],单独使用的激光器很难在实际应用中满足上述3个技术指标。电冲击、外界环境温度的改变和器件老化给激光器带来的不稳定因素主要包括:①激光器电冲击承受能力差的缺点导致如下结果:电流的微小改变会导致输出光功率和器件参数的变化,不利于器件的安全使用[3]。
②阀值电流与器件温度和老化率分别成指数函数、正比例函数关系。激光器输出光功率随阀值电流的变化而改变。③激光器的电/光转换效率受环境温度和器件老化率的影响,随环境温度和老化率的升高而降低,因此会导致激光器输出功率的改变。④环境温度的改变会导致激光器发光波长的变化。合格的激光器驱动模块必须具备2个方面的功能:一是通过电路设计消除温度的改变和器件老化率的影响;二是通过保护电路防止瞬间电压或电流增大等电冲击,防止损毁激光器。
为此,本文设计一种可实现连续、稳定且可靠的低噪声模拟调制激光器驱动电路。

3 结束语
     针对当前市场上缺乏宽带模拟激光器驱动芯片的现状,本文提出了基于全模拟器件搭建的激光器驱动模块设计的方案。研究结果表明:该方案通过改进APC和ATC等关键电路模块的参数,制作出的激光器驱动电路幅度响应增益均值为2 dB、不平坦度为0.6 dB,输入电压驻波比和输出电压驻波比最大值分别为1.37和1.3,该电路成本低、稳定性高,可广泛应用于射频和微波等宽带模拟激光器的光传输设备,满足了激光器市场对宽带模拟激光器驱动模块的需求,并已在多款相关产品中应用。