一個4PAM可操作於Gbps具有主動式阻抗匹配的雷射二極體驅動電路

Abstract

傳統的雷射驅動電路是採用被動性負載做為阻抗匹配，但是會消耗額外功率在被動性負載上，在這篇論文中，提出利用主動性元件作為負載，來取代被動性負載的雷射驅動電路，除了有作為阻抗匹配的功能之外，相較於傳統採用被動性負載的雷射驅動電路，它能減少傳統的雷射驅動電路功率消耗。雷射二極體其發光的功率大小，是由電流大小來決定，可將雷射二極體輸出光功率代表數位訊號一和數位訊號零，為了能於有限頻寬內傳送更多的資料，於此利用脈衝振幅調變(Pulse Amplitude Modulation, PAM)的方式，將欲傳送的資料先進行調變，將流過雷射二極體的電流振幅劃分成四種不同大小的振幅，其中每種振幅大小分別代表兩個位元的資料，如此可達到總資料傳送量為頻寬的兩倍。編碼上在此使用葛雷碼(Gray Code)，每一等份的振幅變化只改變一個位元，如此一來可降低位元錯誤率(Bit Error Rate, BER)。 在論文中我們所實現的雷射二極體驅動電路以tsmc018的製程來完成設計，在1.8V的操作電壓下，量測到的資料傳輸速率為4Gbps；功率消耗約為200mW；晶片大小為1600x800μm2。