VCSEL工作时需要提供恒定的驱动电流，由于VCSEL的阈值电流很低，驱动电流为毫安量级，而且VCSEL阵列可以 通过控制材料生长技术和制备工艺条件获得比较均匀的阈值电流和开启电压。VCSEL驱动电路设计可以相对简单。 驱动电路由三个模块组成：偏置模块、调制模块和输入电路（输入保护电路和输入耦合电路）。图1是VCSEL的单 路CMOS驱动电路原理图。

图1 单路VCSEL的驱动电路原理图

　　图2是多路并行VCSEL的CMOS驱动电路原理图。

　　偏置模块可以简单地利用工作在饱和区的一个MOS管实现。这时这个MOS管相当于一个恒流源对VCSEL提供一个恒 定偏置电流，使VCSEL工作在亚阈值附近，VCSEL能很快地响应调制电流，使之工作速度更快。如果要求偏置电流 可调，可以通过一个外接的分压电阻来实现这个功能。偏置模块的电路图如图3所示。

图2 多路并行VCSEL的驱动电路原理图

　　简单的调制模块可以由一个工作在饱和区的MOS管组成。由于管子的宽长比较大，所以具有很大的跨导值。此 时可以通过较小的栅压变化来控制电流的变化，实现调制功能。

　　调制模块的电路图如图4所示。

                                               
    图3 电路偏置模块电路图　　                                                      图4 驱动电路调制模块电路图

　　输入保护部分由两个二极管和一个输入电阻组成。由于输入的电压可能会出现电压的尖峰从而导致电路的失效， 或者性能的降低。高电压的出现而导致电路失效的方式主要有两种：其一为栅氧化层被强场击穿，为了避免出现 这种情况的出现，采用了将两个二极管串联起来的保护方式如图5所示。通过二极管的箝位作用将输入电压固定在 VSS-VF到VDD＋VF之间，这样就避免了栅氧化层被击穿。第二种损坏方式为相连的pn结或多晶硅连线被烧毁。为了 确保不被烧毁，输入部分串联一个足够宽和足够长的多晶硅电阻，限制了电压箝位后的电流，由于流过二极管D（ 和D，的电流均被电阻限流，所以pn结二极管不会被烧毁。

　　在高频电路中，为了减少信号的损失，必须在接口电路中采用阻抗匹配，使每个电路的输入与输出阻抗都是50Ω 。保护二极管的等效电路如图6所示。

　　在高频时保护二极管就相当于一条导线，即在交流状态下为虚地，这样就短路了两个分压电阻，直接通过50Ω的 电阻实现了阻抗匹配，使电路的输入阻抗为50Ω。输入部分的电路既实现了阻抗的匹配和输入过冲电压的保护， 又实现了设置直流工作点的目的。

                                     
图5 保护电路　                                                                            　图6 保护二极管的等效电路图

　　由上述几个功能模块组成的单信道驱动电路如图7所示。多信道的驱动电路只需要在此基础上简单地叠加。

图7 驱动电路图

　　在驱动VCSEL时，信号线需要与驱动电路进行阻抗匹配。如果源端阻抗太小，VCSEL工作电压随内阻的变化就会越 大。因为当激光器的工作频率变化和输入信号开关状态转换时，其内阻也会随之变化，影响工作电流的稳定性。 所以一股都采用电流驱动，从而有着较高的输入阻抗，也正因为这样激光器和驱动电路之间的阻抗匹配很难实现 。

　　连接驱动电路和激光器之间的金属导线会产生谐振，谐振的频率大小由导线的长度所决定，如果和系统的工作频 率接近，将会降低光的响应速度并增加了电磁辐射。因此，缩短该导线的长度，使其传播延迟远小于驱动信号的 上升和下降沿时间，就可以将谐振频率排除在工作频率之外。也可以考虑增加阻尼电阻来控制谐振频率，但是一 个负面的作用就是增加了功耗。

　　倒装焊工艺的出现为人们提供了新的选择方案，通过将激光器封装为倒装焊结构，电极做在出射光孔的背面，再通过倒装焊工艺直接将激光器的电极焊接在驱动电路表面的电极上，大大缩短了电极间的金属连接长度。

　　光发射模块与电信号的接口需要参考电互连的标准，电互连的信号标准的发展趋势是多信道、高速度以及低功耗。差分信号的采用相对于过去的单端连接，在相同信噪比的情况下，功耗只有一半。现在国际上通常采用低电压差分信号（LVDS），信道串扰和辐射的情况都大大降低。

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