石泾波　祁楠

摘要：提出了一个基于互补金属氧化物半导体（CMOS）65 nm工艺、可用于100 G直接调制光互连系统的激光器驱动电路，此电路可以以差分形式驱动分布反馈式（DFB）激光二极管（LD）并使其在25 Gbit/s的速率下工作。电路采用了预加重技术即通过电容耦合的方式将一系列精确控制的脉冲信号输出到负载，从而减小由于阻抗不匹配所导致的数据损耗。此外，电路还包括了线性连续时间均衡（CTLE）电路和并联电感峰化电路来扩展信号的带宽。测试结果表明：此驱动器电路可以为激光器提供60 mApp的调制电流和60 mA的偏置电流（DC），获得1.2 mW光输出功率，电路的功耗为480 mW。同时，还观测到了25 Gbit/s的眼图，消光比为4.4 dB和抖动2.9 ps。

关键词： 直接调制；DFB驱动电路；电容耦合

Abstract： The laser drive circuit in 65 nm complementary metal oxide semiconductor （CMOS） is proposed in this paper， which can be used for 100 G direct modulation optical interconnection system. This circuit can drive distributed feedback （DFB） laser diodes （LD） to operate in differential forms at a rate of 25 Gbit/s. To suppress the data reflection due to discontinuous loading impedance， a shifted pulse pre-emphasis technique is proposed， which precisely generates the pulse from a tunable delay line， and delivers it to the load through capacitive coupling. Linear continuous time linear equalization （CTLE） and inductive shunt peaking are adopted to further extend the signal-path bandwidth. Measurement results show that the driver can provide 60 mApp modulation current with additional 60 mA direct current （DC） bias to the laser， which leads to 1.2 mW optical output power， and 480 mW power consumption. The 25 Gbit/s clean eye-diagrams is also observed， with 4.4 dB extinction rate （ER） and 2.9 ps jitter.

Key words： directly modulated； DFB driver； capacitively-coupled

1 激光器驅动电路概述

随着物联网、大数据和云计算技术的飞速发展，数据通信的带宽呈现出爆炸式的增长，而传统的电互连技术已经无法满足高速信息传输的需求。在此背景下，为了实现信息更高速率的传输，一种利用光纤作为传输介质，光信号作为信息载体的通信方案即光互连应运而生。光互连可以理解为光通信技术在短距离场景替代传统的电通信技术的一种实现形式，具备光通信的所有技术优点，但要求更高性能的集成化、低功耗、低成本。总之，光互连能够实现超低功耗、长距离、超高速、超高密度的数据通信，同时还具备无电磁干扰、短延时、长寿命、安全可靠等特点。因此，光互连技术代表了未来数据通信技术的发展方向。……