激光器建模与CMOS光前放电路设计

摘要

该文着重进行了如下研究:1)通过对描述激光器电光特性的速率方程的分析,该文详细讨论了激光器传统的电路模型建模及模拟,给出了分布反馈量子阱(DFB-QW)激光器的电路模型及其Pspice子电路描述.2)该文选择了MathWorks公司的Matlab作为仿真平台研究了激光器建模的新途径.利用Matlab及Simulink的优点,建立了DFB-QW半导体激光器的Simulink仿真模型.3)针对高速光通信应用,该文在单环跨阻前置放大器电路的基础上引入了双反馈环结构,并率先推导出了CMOS工艺双反馈环放大器的电压增益、输入/输出回波损耗、跨阻增益等的理论分析表达式.理论分析和模拟仿真结果十分接近,表明这种双反馈环结构适用于高速光通信系统,并且具有很好的功率传递性能.4)针对光无线应用,该文详细研究了漫射红外无线通信系统的特殊性,分析了接收机电路的结构,提出了具有宽动态范围、抑制背景光、低电压供电工作的CMOS跨阻前放电路的实现方案.并建议,根据信噪比和灵敏度的标准,肖特基光电二极管及跨阻前置放大器组成的接收机前端电路比较适合漫射红外无线通信系统.特别地研究了一种基于镜像电流源的电流放大器,加之跨阻反馈结构后的一个新型电路.理论分析表明这一电流型跨阻前放电路,具有低电压工作的能力,可以满足保持尽可能大的光电二极管反向偏置的同时获得较大的信号摆幅输出.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1概述

1.2论文安排

参考文献

第二章半导体激光器的器件建模与仿真

2.1半导体激光器的发展历程及OEIC简介

2.2 OEIC模型与仿真

2.3半导体激光器电路模型

2.3.1半导体激光器的速率方程

2.3.2分布反馈量子阱半导体激光器电路模型的构造

2.3.3电路模型用PSPICE描述

2.3.4小信号分析及模型应用

2.4半导体激光器的MATLABSIMULINK仿真模型

2.4.1速率方程的简单回顾

2.4.2 DFB-QW激光器SIMULINK模型的构造

2.4.3模拟实例与结果分析

参考文献

第三章光接收机前置放大器电路分析

3.1前置放大器的选择

3.1.1三种前置放大器电路结构的比较

3.1.2前放电路噪声特性分析

3.2红外无线通信系统接收机前端电路分析

3.2.1漫射系统的特殊性

3.2.2漫射系统接收机前端的电路结构

3.2.3跨阻抗型前置放大器电路设计

3.3反馈电路的分析方法

3.3.1电压串联负反馈放大器的节点电压分析实例

3.3.2负反馈电路的方框图分析方法

参考文献

第四章CMOS前放电路设计

4.1 CMOS器件物理简介

4.2高速CMOS前放电路设计

4.2.1单反馈环跨阻前放电路

4.2.2双反馈环跨阻前放电路

4.3低电压工作CMOS前放电路设计

参考文献

第五章结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢