10Gb/s GaAs/SiGe激光驱动器设计

摘要

随着社会的发展，信息交换量与日俱增。近年来，以光波为载体、光纤为传输媒质的光纤通信异军突起，发展十分迅速，已成为信息高速公路的主体。光纤通信适用于多种综合数据业务，具有容量大、传输距离远、节省能源、抗干扰、抗辐射等诸多优点，发展势头迅猛，是未来宽带网络的发展方向。开发具有自主知识产权、用于光纤传输的高速集成电路对我国信息化建设具有重大意义。 用于光纤传输系统的光发射芯片包括复接器和激光驱动器两块关键电路。作为光发射芯片的关键电路，激光驱动器电路的作用是提供一定的增益，放大复接器输出的高速信号，驱动后面的激光二极管。由于它是光纤传输系统中实现从数字信号向模拟信号转变、电压信号向电流信号转变、电信号向光信号转变的关键电路，因此在国内外都得到了广泛而深入的研究。 本文分析了激光驱动器的基本原理，并分别介绍了基于0.2μm GaAs PHEMT工艺和0.35μm SiGe BiCMOS工艺的10GbA激光驱动器电路的工艺背景、电路结构、应用技术、设计过程，比较了两种工艺激光驱动器的各项性能指标及实验结果。全部电路经验证基本功能正常，各项性能符合设计要求，并希望进一步改进后送交芯片制造厂商流片。 本次毕业设计的课题得到国家863计划支持，国家863课题为10-40Gb/s光收发关键器件芯片技术研究(续)。

目录

文摘

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第一章概述

1.1光纤通信系统和SDH标准

1.2光发射/接收模块描述

1.3光发射芯片性能

1.4工艺选择

0.2um GaAs PHEMT工艺

0.35um HBT BiCMOS工艺

1.5集成电路设计流程

1.6集成电路的设计要求

1.7激光驱动器设计和论文结构安排

第二章光发射机系统

2.1光纤

2.2调制方式

2.3光源

2.3.1发光二极管(LED)

2.3.2激光二极管(LD)

2.3.3垂直腔面发射激光器

2.3.4光调制器

2.4光纤通信系统设计

第三章超高速激光驱动器电路设计

3.1概述

3.2超高速激光驱动器集成电路的基本结构

3.2.1差分放大器设计

3.2.2源级跟随器设计

3.2.3传统结构激光驱动器调制电路设计

3.2.4带宽拓展技术

3.3 10Gb/s PHEMT激光驱动器设计与实现

3.3.1电路结构与分析

3.3.2电路仿真结果

3.3.3仿真小结

3.4 10Gb/s BiCMOS激光驱动器设计与实现

3.4.1 AMS BiCMOS工艺库介绍

3.4.2 10Gb/s BiCMOS激光驱动器电路结构

3.4.3电路仿真结果

第四章版图设计

4.1概述

4.2版图设计要点

4.2.1叉指结构MOS管

4.2.2寄生电容

4.2.3寄生电阻

4.2.4闩锁效应

4.2.5衬底串扰噪声

4.2.6天线效应

4.2.7线电流密度

4.2.8其它因素

4.3激光驱动器电路版图设计

第五章芯片测试方案

第六章总结

致谢

参考文献