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用于共模抑制比估算的垂直腔面发射激光器差分电光等效电路模型

DOI：10.1109/jlt.2019.2947368 期刊：Journal of Lightwave Technology 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 垂直腔面发射激光器（VCSEL）可用于实现高电磁噪声环境下系统运行的电隔离。本文提出了一种区别于常规单端模型的VCSEL小信号差分电光等效电路模型，该模型不仅描述了信号的电光与光电转换过程，还模拟了VCSEL芯片的电气特性。该电路模型采用Y参数与混合模S参数相结合的方法构建。相较于旨在描述激光器内部动态特性的传统模型，本模型主要聚焦于差分VCSEL配置中非对称寄生参数的建模。研究模拟了五引脚VCSEL TOSA封装与测试印刷电路板之间的寄生参数，并分析了激光器阳极/阴极对地寄生参数非对称性的影响。通过该差分VCSEL模型可估算差模与共模输入信号的传输系数，以共模抑制比（CMRR）表征有用信号与干扰信号的比值。该模型覆盖了集成电路EMC和ESD测试所需的4GHz频率带宽。
作者： Hrvoje Stimac，Raul Blecic，Renaud Gillon，Adrijan Baric
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研究目的

为了提出一种垂直腔面发射激光器（VCSEL）的小信号差分电光等效电路模型，重点在于对差分VCSEL配置中的非对称寄生参数进行建模，并估算共模抑制比（CMRR）。

研究成果

所提出的VCSEL差分等效电路模型能准确预测差模信号传输电平，并估算共模信号传输电平。该模型可用于评估寄生参数不对称性对共模抑制比（CMRR）的影响，且覆盖了电磁兼容（EMC）和静电放电（ESD）应用所需的频率带宽。

研究不足

该模型的频率带宽限制在1 MHz至4 GHz之间。共模信号传输模型的精度受共模特性中的噪声和低频测量不确定性的影响。

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