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双环功率控制的突发模式激光驱动器

朱铁柱,  莫太山,  叶甜春

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朱铁柱, 莫太山, 叶甜春. 双环功率控制的突发模式激光驱动器[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205001-0205001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
引用本文: 朱铁柱, 莫太山, 叶甜春. 双环功率控制的突发模式激光驱动器[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(2): 205001-0205001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
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Zhu Tiezhu, Mo Taishan, Ye Tianchun. Burst-mode laser diode driver with dual-loop power control[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 205001-0205001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
Citation: Zhu Tiezhu, Mo Taishan, Ye Tianchun. Burst-mode laser diode driver with dual-loop power control[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(2): 205001-0205001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
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双环功率控制的突发模式激光驱动器

doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
  • 1.

    中国科学院微电子研究所,北京 100029

基金项目: 

国家科技重大专项课题（2013ZX02310）

详细信息
    作者简介:

    朱铁柱(1988-),男,博士生,主要从事光电混合集成电路方面的研究。Email:jinmulu@163.com

  • 中图分类号: TN433

Burst-mode laser diode driver with dual-loop power control

  • 1.

    Institute of Microelectronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China

  • 摘要: 设计了一款应用于无源光网络（PON）的突发模式激光驱动器及其双环功率控制电路。提出一种电荷补偿和动态偏置电路，减小了激光驱动器电流上升和下降时间，提高了输出电流能力；提出一种双环功率控制的反馈电路，解决了平均功率和消光比随温度变化的问题。基于0.18m RF CMOS工艺完成流片，激光驱动器芯片面积为1 600m800m。测试结果表明，激光驱动器的输出偏置电流和调制电流分别可达90 mA。激光驱动器突发响应开启时间小于2 ns，关断时间小于1 ns，发送数据速率高达2.5 Gbit/s，抖动大小为41 ps。激光驱动器输出平均光功率稳定性为0.26 dB，消光比稳定性为1 dB。该激光驱动器满足了PON系统对激光器的输出功率和稳定性要求。
    Abstract: A burst-mode laser diode driver(LDD) with dual-loop power control circuit was designed for the passive optical network(PON) applications. The charge compensation and dynamic bias circuit was employed to reduce the rising and falling time of the output current and enlarge the output current capability. A dual-loop power control feedback circuit was proposed to avoid the variations of average power and the extinction ratio with temperature. The proposed laser diode driver was implemented in a 0.18m RF CMOS technology and the chip area was 1 600m800m. Experiment results show that the output bias current and the modulating current can reach 90 mA. The burst-on time of the LDD is less than 2 ns and the burst-off time is less than 1 ns with 2.5 Gbit/s data transmitting rate and 41 ps magnitude. The average power stability and the extinction ratio stability of the LDD is 0.26 dB and 1 dB, respectively. The proposed LDD meets the needs of the optical power and stability of the laser for PONs.
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    [8] 刘鑫, 孔梅, 徐亚萌, 王雪萍.  微环谐振器中各参数对光速控制输出脉冲畸变的影响仿真分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 918002-0918002(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0918002
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    [19] 纪亚飞, 赵柏秦, 罗达新.  双波长激光驱动接收专用集成电路设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 705004-0705004(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0705004
    [20] 李乾坤, 李德华, 周薇, 马建军, 鞠智鹏, 屈操.  单缝双环结构超材料太赫兹波调制器 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1553-1556.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-05
  • 修回日期:  2016-07-10
  • 刊出日期:  2017-02-25

双环功率控制的突发模式激光驱动器

doi: 10.3788/IRLA201746.0205001
  • 1. 中国科学院微电子研究所,北京 100029
    • 作者简介:

    朱铁柱(1988-),男,博士生,主要从事光电混合集成电路方面的研究。Email:jinmulu@163.com

  • 收稿日期: 2016-06-05
  • 修回日期: 2016-07-10
  • 刊出日期: 2017-02-25
基金项目:

国家科技重大专项课题（2013ZX02310）

  • 中图分类号: TN433

摘要: 设计了一款应用于无源光网络（PON）的突发模式激光驱动器及其双环功率控制电路。提出一种电荷补偿和动态偏置电路，减小了激光驱动器电流上升和下降时间，提高了输出电流能力；提出一种双环功率控制的反馈电路，解决了平均功率和消光比随温度变化的问题。基于0.18m RF CMOS工艺完成流片，激光驱动器芯片面积为1 600m800m。测试结果表明，激光驱动器的输出偏置电流和调制电流分别可达90 mA。激光驱动器突发响应开启时间小于2 ns，关断时间小于1 ns，发送数据速率高达2.5 Gbit/s，抖动大小为41 ps。激光驱动器输出平均光功率稳定性为0.26 dB，消光比稳定性为1 dB。该激光驱动器满足了PON系统对激光器的输出功率和稳定性要求。

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