王佳;边强;王韩;宋小敬;张志伟
【摘 要】主要介绍激光驱动器的作用与性能,以MAX3656为例,详细分析了它的主要功能模块以及APC环路.对它的电性能进行了研究与测试,并用示波器观测调制模块与偏置模块的输出信号的实测图.通过对其电性能的研究,了解它的工作能力,以及在光模块的实际应用中,调制电流和偏置电流的设定范围和整个APC环路的作用. 【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2014(000)001
【总页数】3页(P88-90)捞泥
【关键词】激光驱动器;电测试;APC环路
【作 者】王佳;边强;王韩;宋小敬;张志伟
【作者单位】中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051;北京微电子技术研究所,北京100076;北京微电子技术研究所,北京100076;北京微电子技术研究所,北京100076;中北大学信息与通信工程学院,山西太原030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051;中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原030051
【正文语种】中 文
【中图分类】TN249
随着信息化的快速发展，人们的工作、生活、娱乐离不开网络。从现有的网络传输来看，有无线传输和有线传输，无线网络盛行的同时，人们对有线网络的速度要求也越来越高，有线网络的受众面依然很广，现在的有线传输基本都采用光纤传输。光模块分为光发射和光接收两部分，本文重点探讨光模块的发射部分，以MAX3656 为例阐述激光驱动器的主要功能。
1 激光驱动器的介绍
在光纤通信中，光模块的作用很重要，激光驱动器用于光发射前端，实现对激光器的偏置
和调制。将高速的电压信号转换为高速的电流信号以调制激光器，产生高速的光信号，将光信号耦合进光纤进行传输。
激光驱动器其实就是一个高速开关电流，它的功能主要有以下几部分:(1)高速调制电路——向LD 输出调制电流;(2)高速偏置电流驱动电路——向LD 提供直流偏置电流;(3)自动功率控制(APC)电路——在不同温度和LD 老化的情况下，改变IBIAS，保持PAVG不变。
1.1 高速信号的调制驱动
高速信号调制驱动电路主要是高速信号处理通道，是实现高速信号理想眼图的核心。当携带要传输的数据通过激光驱动器时，调制驱动就开始它作用，对信号进行调制解调。整个高速信号通道要有足够高的带宽，MAX3656 激光驱动器的速率达到2.5 Gbps，在其工作时，要保证对称，足够宽的信号范围。
硅胶加热膜一般在使用激光驱动器工作时，我们要求输入的信号电压满足在一定范围内，要求共模电压在VCC－1.49～VCCVIN/4 之间，差分电压200 mV～1.6 V 之间［1］，这样才能保证信号的稳定。当信号进入驱动器，驱动器里的调制电路就开始工作，对高速信号进行处理，
为LD 提供调制电流，调制电流在10～85 mA 范围内可调，可通过激光驱动器引脚MODSET 来实现。
1.2 高速偏置电流驱动电路
为了获得好的光信号，要选择合适的偏置电流，保证光信号调制在激光器工作的线性区，因此激光器的偏置电流设置应大于阈值电流ITH。当温度改变时，ITH会随着温度的变化也会改变，除了温度的变化，再加上器件老化也会引起阈值电流增大，很有可能ITH会高达60～70 mA。因此，不同的激光器所需的偏置电流也不相同，所以，为了使激光驱动器能正常工作，它的偏置电流IBIAS要设置的比激光器的阈值电流要大。MAX3656 的偏置电流在1～70 mA 范围内可调，可通过激光驱动器引脚BIASMAX 来实现。
1.3 自动功率控制(APC)电路
为了信号的可靠发送，光纤数据通讯要求激光器的输出功率稳定在一个很窄的范围内。MAX3656 集成了一个数字自动功率的控制(APC)环路来补偿由于激光器的阈值电流随温度和寿命的变化。LD 的封装后面安装一个监控光电二极管MD，从LD 后端透出的光通过MD，
把光流转换成光电流，构成自动功率控制APC 回路，APC 环路调整激光器偏置电流，使监控电流与RAPCSET设置的参考电流相匹配。APC环路来保持激光器的平均光功率，激光器的平均光功率跟调制电流和偏置电流有关系，当LD 输出光功率发生变化时，MD 的输出电流IMD 就减少，APC 环路工作，作用在激光器上的偏置电流IBIAS产生变化，使LD 的发射光功率保持不变［1］。
2 激光驱动器的电测试
LDD 为激光器提供驱动电流，完成电光转换，它本身是有电性能和光性能两个方面。LDD 本身产生合适的偏置电流和调制电流，控制激光二极管发光，电流满足大于激光二极管的阈值电流。因此，激光二极管的调制电流和偏置电流的控制很重要。如图为激光驱动器的电测试。
图1 电测试示意图
2.1 调制电流的测试
鞋架在电测试的过程中，我们将放大器代替激光器与驱动器耦合形成闭合回路，返回MD 脚。
流入MD 引脚的探测电流很小，在0.05～1.5 mA 之间，放大器使探测电流IMD满足此关系:IMD/IBIAS=1/11［2］，得出IMD大小符合规定范围。因为驱动器调制输出(OUT +，OUT－)电的最佳驱动负载为15 Ω［1，2］，因此，要满足RD++RL=RO，在电测试中，没有激光器工作时，RL=0，
当突发模式时，BIAS 输出电流快速的开关，因此，BIAS+脚与LD 阴极之间连接的电阻等同于上文提到的RD［3］。
调制电流测试时，要求输入的高速信号电压满足一定范围内，在此实验中，选取差分电压1.2 V，共模电压2 V 的差分高速信号。差分突发使能输入(BEN +和BEN－)可以快速打开和关闭调制电流［1］，突发使能输入端电平的高低转换可以使LDD 工作在连续模式或突发模式下。如图2 所示。
图2 调制电流输出波形
生物三节律
当BEN+高BEN－低时，快速打开调制电流，如图3 所示;BEN－高BEN+低时，关闭调制电流，电压保持在一定电平值。当BEN+，BEN－高低转换时，LDD 工作在突发模式下，如
图2 所示。驱动器调制输出给LDD 提供调制电流，大小由外部电阻RMODSET确定。根据实测，它的电压范围在0.215 V～1.48 V 之间，IMOD=实测电压/15 Ω(最佳驱动负载)。根据LD 的特性，选择合适的调制电流，一般激光器需要的调制电流大约在40 mA 左右。
图3 开启调制电流
2.2 偏置电流的测试
偏置电流测试时，输入信号满足要求，当BEN+高BEN－低时，快速打开偏置电流，电压为高电平，如图3 所示;BEN－高BEN+为低时，关闭偏置电流，电压保持在低电平。当BEN+，BEN－高低转换时，LDD 工作在突发模式下，如图4 示。驱动器偏置输出给LDD 提供偏置电流，大小由外部电阻RBIASMAX确定。根据实测，在闭环的情况下，BIAS+的电压范围在315 mV～3.0 V 之间，IBIAS=(3.3－VBIAS+)/30 Ω［2］。根据LD 的特性，选择合适的偏置电流，一般激光器的偏置电流大小满足IBIAS=Ith+40 mA。
合规管理系统图4 偏置电流输出
2.3 APC 环路
在激光驱动器工作时，当偏置电流不能维持激光器的平均光功率时，APC 开始工作。实验中，APC 环路主要和RAPCSET和RBIASMAX有关，调节这两个电阻，使APC 环路开始工作，D1 灯亮;当APC 回路无法保持恒定的平均光功率时，FAIL 为低，D1 灭。为了使灯D1 亮，可调节RBIASMAX的大小，再改变RAPCSET的大小，重新使APC 环路开始工作。因此设计一个激光发射器时，根据激光二极管的特性，设置所需的调制电流、偏置电流以及平均光功率所对应的RMODSET、RBIASMAX和RAPCSET的大小［3］。
3 结束语
通过本次实验，了解激光驱动器的特性，调制电流和偏置电流满足激光驱动器的设计要求，APC 环路能正常工作。激光驱动器能使激光二极管工作在合适的工作范围内，在实际应用中，选择性能良好的激光二极管，再根据激光二极管的特性设定合理的参数，使激光器工作在最佳状态，获得理想的光信号。
参考文献
［1］MAX3656 Datesheet［DB］.Maxim Integrated Products，2010.
［2］MAX3656 Evaluation Kit［DB］.Maxim Integrated Products，2010.
［3］Application Note：“Interfacing Maxim Laser Drivers with Laser Diodes.”– HFAN－2.0 ［DB］.MAXIM Integrated Products，May 2000.
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