一种应用于直接调制激光器的驱动电路的制作方法

1.本实用新型属于直接调制激光器（direct modulated laser，dml）驱动技术领域，涉及一种应用于直接调制激光器的驱动放大电路。


背景技术：

2.光通信因为传输频带宽、通信容量大、传输损耗小、中继距离长等优点被广泛应用于包括数据中心，移动网络以及企业市场。在光通信的发送端，需要使用激光器将调制信息发送出去，而与电调制或需要外部激光器的马赫曾德调制器相比，直接调制激光器在成本和功耗上更有优势，因此直接调制激光器被广泛的应用于光通信中。
3.传统的直接调制激光器驱动电路通常是使用分流驱动方式来达到调制的目的，但驱动器本身需要消耗一定的电流，因此传统的直接调制激光器驱动电路的功耗会比较高。
4.现有技术中还有一种低功耗架构，如图2所示，在此架构中，驱动器的调制电流全部流入激光器，因此驱动器的功耗可以做的更低；同时由于驱动器的输出级直接与dml的负极相连，驱动器本身不需要额外的与电源相连通路，因此此种驱动器架构与传统架构相比，还具有体积小的优点。然而，由于此种驱动器的驱动管需要为直接调制激光器同时提供直流电流和交流电流，当直接调制激光器需要大的直流电流时会导致驱动管尺寸过大，从而造成驱动管前级电路驱动能力不足，导致整个驱动器的带宽下降；同时，由于驱动管的源极直接接地，导致整个驱动器的线性度受限于驱动管本身的线性度，不利于为dml提供高线性的交流信号。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种应用于直接调制激光器的驱动电路，与传统架构相比，本实用新型电路的功耗更低，架构更简单，体积更小，同时与上述低功耗架构相比，本实用新型电路具有更宽的带宽和更高的线性度。
6.本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：
7.本实用新型提供一种应用于直接调制激光器的驱动电路，包括直流单元、驱动单元、射频输入端和偏置电压输入端， 直流单元和驱动单元分别外接dml二极管的阴极，驱动单元连接射频输入端和偏置电压输入端，驱动单元用于为dml二极管提供交流电流信号，直流单元连接偏置电压输入端，直流单元用于为dml二极管提供直流电流信号。
8.进一步地，直流单元包括直流电流管m2，直流电流管m2的栅极连接偏置电压输入端，源极接地，漏极连接dml二极管的阴极。
9.进一步地，直流单元还包括偏置电阻r4和滤波电容c2，直流电流管m2的栅极通过偏置电阻r4连接偏置电压输入端，直流电流管m2的栅极还通过滤波电容c2接地。
10.进一步地，直流单元还包括反馈电阻r1，直流电流管m2的源极通过反馈电阻r1接地。
11.进一步地，所述驱动单元包括驱动管m1，驱动管m1的栅极连接射频输入端，源极接
地，漏极连接dml二极管的阴极。
12.进一步地，所述驱动单元还包括隔直电容c1，驱动管m1的栅极通过隔直电容c1连接射频输入端。
13.进一步地，所述驱动单元还包括反馈电阻r2，驱动管m1的源极通过反馈电阻r2接地。
14.进一步地，所述驱动单元还包括电阻r3，电阻r3的一端连接隔直电容c1，另一端连接偏置电压输入端。
15.进一步地，还包括电源和滤波电路，电源通过滤波电路外接dml二极管的阳极。
16.本实用新型具备的有益效果：
17.由于dml的直流电流由驱动单元和直流单元两部分组成，当dml所需直流电流较大时，得益于直流单元的分流作用，驱动单元中驱动管的尺寸只需选取足够大小来提供dml所需交流电流即可，因此驱动管m1的尺寸不需要特别大，从而可以降低前级rf input的负载压力，进而获得更高的带宽；同时，得益于驱动单元源极电阻r2的使用，驱动电路的线性度不再受限于驱动管m1，从而可以获得更高的线性度；综上，本实用新型电路可以同时获得更高的带宽和线性度。
附图说明
18.图1是本实用新型优选实施例结构示意图；
19.图2传统的直接调制激光器驱动电路结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
21.如图1所示，为本实用新型提供的一种应用于直接调制激光器的驱动电路，包括电源、滤波电路、直流单元、驱动单元、射频输入端和偏置电压输入端，dml二极管的阳极通过滤波电路连接电源，dml二极管的阴极分别连接直流单元和驱动单元，直流单元连接偏置电压输入端，驱动单元连接射频输入端和偏置电压输入端。
22.直流单元包括直流电流管m2、电阻r4、滤波电容c2和反馈电阻r1，直流电流管m2的源极与反馈电阻r1一端相连，反馈电阻r1的另一端直接接地，直流电流管m2的漏极分别与dml二极管的阴极以及驱动管m1的漏极相连，直流电流管m2的栅极分别与滤波电容c2的一端以及偏置电阻r4的另一端相连，滤波电容c2的另一端直接接地；
23.驱动单元包括驱动管m1、隔直电容c1、反馈电阻r2和电阻r3，驱动管m1的源极与反馈电阻r2一端相连，反馈电阻r2的另一端直接接地，驱动管m1的漏极分别与dml二极管的阴极以及直流电流管m2的漏极相连，驱动管m1的栅极分别与输入隔直电容c1的一端以及电阻r3的一端相连，输入隔直电容c1的另一端与射频输入端（rf input）直接相连，电阻r3的另一端分别与偏置电压输入端vbias以及偏置电阻r4的一端相连；
24.dml二极管的阴极分别与驱动管m1的漏极以及直流电流管m2的漏极直接相连，dml二极管的阳极与滤波电路的一端相连，滤波电路的另一端与电源vcc相连。
25.本实用新型提出的一种应用于直接调制激光器的驱动电路具体原理如下：
26.输入信号rf input通过隔直电容c1后进入到驱动管m1的栅极，随后通过驱动管m1的放大后，为dml提供所需的交流电流信号，由于驱动管m1的跨导具有非线性，并且其非线性随着输入信号的增大而增大，为了提高此交流电流信号的线性度，本实用新型电路在驱动管m1的源极串联了一个反馈电阻r2，由于反馈电阻r2的加入，驱动单元的跨导由驱动管m1的跨导和反馈电阻r2两部分组成，由于电阻不具有非线性，所以驱动单元的整体跨导的非线性得到改进，由此为dml提供所需的高线性交流电流信号。
27.由于dml工作时通常需要一定的直流电流，当此电流较大时，若全部由驱动单元提供，则会导致驱动管m1的尺寸过大，当前级输入信号的驱动能力无法提高时，会导致驱动电路的带宽大幅下降，为了克服此问题，本实用新型电路加入了直流单元来提供dml所需的部分直流电流，从而使得驱动管的尺寸可以减小到一个不影响带宽的合理范围内，进而使得整个驱动电路可以在一个更高的带宽下工作。
28.直流电流管m2的栅极输入偏置电阻r4和滤波电容c2组成了一个低通滤波电路，用于滤除射频输入信号，以保证直流电流管m2的栅极只有直流电压信号vbias，同时在直流电路管m2的源极加入了反馈电阻r1，进一步降低直流单元的小信号增益，使得其不具备小信号放大能力，避免对dml交流信号造成影响。
29.在本实用新型驱动电路架构中，dml二极管的阳极需要与驱动电路内部的电源相连，为了避免dml的交流信号对芯片内部单元造成影响，dml二极管的阳极先经过滤波电路将交流信号滤波后，再与芯片内电源vcc相连。
30.综上，本实用新型提供了一种具有高线性和高带宽的应用于直接调制激光器的驱动电路。
31.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。