越是基础的原理,反而越难写。就拿今天想聊的“差分信号&共模抑制”来说吧,让我一时不知该从何切入。
因为相关的优秀文章实在太多了。
没办法,这个东西在我们光器件领域的应用太普遍了,下面我们直接从实际案例来说说。
比如我们之前介绍过的““华工正源的差分封装光模块方案””其核心就是一套基于差分信号驱动的封装结构。

再比如,Lumentum在OFC 2025上展示的226G EML芯片,同样采用了差分驱动架构。

所以今天,我们不铺开讲那些教科书上的基础定义,而是紧扣光器件的实际应用。先来看两张最基本的示意图,建立个直观印象:


为了让大家更好理解,我们从一个非常实用的场景切入,这也是我写文章的风格哈。
在光模块的接收端,光信号经过探测器转换成电流,这个电流随后送入TIA(跨阻放大器),被转换成电压信号。

探测器产生的电流信号非常微弱,直接送给后面的数字电路(比如限幅放大器或时钟恢复电路)是处理不了的。
TIA的核心任务,就是把这个微弱的电流信号,线性地、低噪声地放大成一个干净且幅度足够的电压信号。
但如果沿用传统的单端系统,问题就来了:放大过程中,不仅有用信号被放大了,那些从外部耦合进线路的各种噪声也会被一并放大。

这就像在嘈杂的地铁站里接电话,周围环境噪音太大,让你很难听清对方在说什么。
那如果用差分信号的方式呢?差分信号通过两根线,传输一组幅度相同、但相位正好相反的信号。
信号在传输过程中,我们可以把它分解为两种成分:差模信号(有用的信息)和共模噪声(无用的干扰)。

差分TIA对两根线上共同存在的噪声(共模噪声)具有很强的抑制能力,只响应两根线之间的电压差(差模信号)。即,线路中产生的共模噪声被抑制了。
没错,刚才提到的Lumentum EML芯片强调的共模噪声抑制,利用的就是这个基本原理。
所以,在高速光器件中引入差分信号驱动,一个核心目的就是为了有效抑制共模噪声。
除此之外,利用差模信号和共模噪声在磁场感应特性上的差异,还有一种常用的无源器件共模滤波器,也叫共模扼流圈,可以专门用来抑制线路上传输的共模噪声。
对共模噪声,则呈现出很高的阻抗:

而对信号电信则是“透明”的:

感谢阅读,若有理解不准确的地方,请谅解并指点!
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