高速激光驱动电路的设计与测试

iC212是特别为此类测量而设计的光电接收器，它是第一个此类装置，结合一个带宽范围从直流到1.4GHz的宽光谱灵敏度，波长从320到1000nm（见图5）。它可以测量连续波和脉冲光功率，瞬态低至280ps。

图5：光电接收器频谱灵敏度

iC212 在波长760nm的增益因数是1.625V/mW。这允许光学功率测量低至子毫瓦范围。激光脉冲的上升沿和下降沿时长可以直接从示波器读出。然后光学功率可以由测量得到的幅度除以相关波长的灵敏度得出。

图6：测量功率

图6所示的示波器测量波长为635nm.灵敏度由图5得出，在635nm处，S=1.34V/mW.光学功率有下面的式子计算，其中，U是从示波器读出的幅度。

Popt（iC212） = U / S = 0.803 V / 1.34 V/mW = 0.60 mW

除了激光二极管和激光模块的光学测量，iC212也可以用来测量玻璃纤维传输线，光学传输时间，照度或者激光系统的光学触发或者错误检测测试。

4.2从计算机到USB光学仪器

另一个选择是iC227数字示波器，通过USB连接到实验计算机。它是一个非常快速和精确的双通道8GHz顺序采样示波器，基于微控制器和高速ECL差分电路。微控制器经过隔离的全速USB接口通信，全速速率12Mbits/s.顺序工作范围是由在触发和采样电路之间插入增量时延完成。ADC转换随着一个触发事件开始以10皮秒增量采样。图7所示的是iC227配置成4GHz双通道示波器的功能原理。连接到iC212的被测部件来构成一个完整的光学计算机仪器。

图7：USB示波器的功能原理

iC227的主要特性如下：

- 8 GHz 带宽在CH1和CH2上
- 触发输入带宽2GHz
- 时基范围25 ps至100 μs
- 垂直12位分辨率
- 时基精度0.5% FS +/-10 ps
- 垂直精度随着CH1/CH2输入 3% FS
- 最小触发频率10 kHz
- 垂直刻度10到1000 mV
- 最大输入采样电压2 Vpp，触发输入4 Vpp

由于采样原理，iC227会重复信号工作。因此，需要一个数字脉冲发生器来完成测试装置。图8所示的是iC149脉冲发生器。它产生脉冲宽度从1到64ns，步长增量0.25ns。固定频率1MHz以及提供LVDS和TTL输出。管脚连接兼容iC-HG和iC-NZN/NZP评估板。

图8：脉冲发生器管脚连接使用iC-HG/NZN/NZP评估板

脉冲宽度可由两位十六进制码旋转开关设置。举个例子，一个完整的测试装置如图9所示。它由一个光学测试台组成，包括iC-NZN评估板和脉冲发生器iC149。接收器方iC212光电接收被用来和iC227一起工作，iC227带宽设置为8GHz，iC212光电接收器直接连接到通道1。"Inputvia Trigger"复选框必须保持未选。

图9：光学测量采用计算机USB光学仪器

iC212光电接收器输出直接连接到"SAMPLER IN1"。"Input via Trigger"复选框必须保持未选。

5）设计检查

对于高速激光驱动器设计，推荐注重考虑以下项目：
o PCB板布局参照第3项
o 示波器带宽要充分考虑快速跃迁和过冲
o iC-HG在LDKx的过冲输出不应该超过最大值12V
o iC-NZN在LDK的过冲输出不应该超过15V，正常值为12V

6）概要

新一代基于iC-HG的激光驱动器电路能够产生高功率激光脉冲，脉宽低于3.5ns。为了在相关应用中能精确达到这个目标，需要优化PCB设计来减小分布电感。需要专用工具来测量光学输出的上升沿和下降沿时长。光电接收器iC212，脉冲发生器iC149和数字USB示波器iC227是测量设备新的选择。这同时也将示波器和计算机改变成一个测量实际激光二极管输出的光学仪器。

6）文献

[1] 50 years of the laser – a technology that has changed the world (http://www.50-years-laser.com/ )
[2] Discrete vs. integrated, Application Note 3
[3] Uwe Malzahn, Driving diode lasers is straightforward, EuroPhotonics, 8/2004
[4] Laser Webinar Handout

iC-Haus 简介

iC-Haus 是一家领先的独立德国制造商，具备标准ICs（ASSP）并可定制ASiC 半导体解决方案。该公司已经积极在工业、汽车和医学技术领域设计、生产和销售特定应用型集成电路超过25 年，其分支机构与业务遍布全球。iC-Haus 在CMOS，双极和BCD 技术方面的单元库配备齐全，可实现传感器，驱动器集成电路，激光/光电子集成电路，光学编码器电路，驱动电路和其他混合信号组件的设计。这些IC 采用标准塑料包装或精密封装技术来加工成完整的微系统，多片模块和optoBGATM，后者与传感器相结合。