淺談激光二極管和激光驅(qū)動(dòng)器的特性

以高信息速率將激光驅(qū)動(dòng)器電路與可工業(yè)訪問(wèn)的激光二極管接口連接可能會(huì)造成混亂和困惑。本應(yīng)用筆記旨在快速解決這一主題，目的是為光學(xué)系統(tǒng)愛(ài)好者提供有用的參考，這將使此過(guò)程更容易執(zhí)行。

激光接口難題的三個(gè)主要部分包括：（1）激光驅(qū)動(dòng)器的輸出電路；（2）激光二極管的電氣特性；（3）它們之間的接口（通常使用印刷電路板實(shí)現(xiàn)） ）。在本應(yīng)用筆記中，首先將分別討論激光二極管和激光驅(qū)動(dòng)器的特性，然后將它們組合在一起以檢查印刷電路板的接口。此外，還合并了一個(gè)精簡(jiǎn)區(qū)域，該區(qū)域概述了各種基本界面問(wèn)題的可能答案。

激光二極管的特性

通常，只有當(dāng)激光電流高于其閾值時(shí)，相干光輸出才能在半導(dǎo)體激光二極管中生成并保持。對(duì)于快速開(kāi)關(guān)操作，通常的做法是將激光二極管偏置到略高于閾值的水平，以避免導(dǎo)通和關(guān)斷延遲。激光的光輸出取決于驅(qū)動(dòng)電流幅度以及激光二極管的電流到光的轉(zhuǎn)換效率或斜率效率。

閾值電流和斜率效率都與激光結(jié)構(gòu)，制造工藝，制造材料和工作溫度密切相關(guān)。圖1表示典型激光二極管的電壓-電流特性和光輸出-驅(qū)動(dòng)電流關(guān)系。

激光驅(qū)動(dòng)器輸出結(jié)構(gòu)

激光驅(qū)動(dòng)器的主要功能是為激光二極管的偏置和調(diào)制提供適當(dāng)?shù)碾娏鳎▓D2）。偏置是恒定電流，它將激光二極管的工作范圍推到其閾值之外，并進(jìn)入線性區(qū)域。

調(diào)制是與輸入電壓波形同步打開(kāi)和關(guān)閉的交流電。理想情況下，偏置電流應(yīng)跟蹤閾值電流的變化，而調(diào)制電流應(yīng)跟蹤斜率效率的變化。

重要的是要在激光二極管的陰極處保持恒定的阻抗，以使高速輸出電路上的負(fù)載與頻率的關(guān)系保持穩(wěn)定。輸出電路上不穩(wěn)定的負(fù)載會(huì)引起反射，振鈴等，這會(huì)降低光波形的質(zhì)量。與偏置電流源相關(guān)的并聯(lián)電容產(chǎn)生的阻抗（ZBIAS）是頻率的函數(shù)。為了最小化此阻抗變化的影響，通常在激光二極管的陰極和偏置電路之間連接一個(gè)外部隔離電感器（或鐵氧體磁珠）。該電感器對(duì)直流偏置電流沒(méi)有影響，但對(duì)調(diào)制電流表現(xiàn)為高阻抗。

調(diào)制電流的大小由外部電阻器RMOD確定（圖3）。該電阻器控制與差分輸出級(jí)相關(guān)的電流源。激光驅(qū)動(dòng)器的輸出連接到輸出級(jí)晶體管的集電極。在大多數(shù)情況下，與集電極開(kāi)路輸出一起使用的上拉組件（電阻或電感器）在激光驅(qū)動(dòng)器的外部。

結(jié)論

如果對(duì)激光二極管的特性和激光驅(qū)動(dòng)器的輸出結(jié)構(gòu)進(jìn)行了很好的探索，則使激光驅(qū)動(dòng)器與激光二極管的接口連接變得更加容易。本文檔介紹了一些步驟或過(guò)程，可以以更簡(jiǎn)單的方式執(zhí)行此接口。討論了交流耦合和直流耦合，并提供了故障排除方案。

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