芯片性能的增长速度远远超越了互连性能的增长速度，传统的芯片间电互连存在带宽受限、串扰严重、功耗过高等问题，不能满足大容量数据传输、新一代通信设备、高性能计算机等方面的系统应用需求。光互连作为一种新的互连方式，具有带宽高、功耗低、延迟小、抗干扰等许多电互连不可比拟的优点，是解决高速芯片之间互连性能瓶颈的重要手段，已经成为各国的研究热点。 本论文研究了光互连系统中发射机关键模块垂直腔面发射激光器（VCSEL）驱动电路，其作用是为VCSEL激光器提供合适的驱动电流和驱动电压。论文利用0．18μm RF CMOS工艺分别实现了10Gb/s速率VCSEL激光器电流驱动电路（LDCD）和电压驱动电路（LDVD），并讨论了12通道并行驱动设计中为防止通道间的串扰，版图设计时所采用的隔离方法。 在设计VCSEL激光器电流驱动电路时，考虑深亚微米CMOS工艺的特点和并行设计要求，摒弃了拓展带宽常用的电感并联峰化技术和源级跟随器结构，而采用新型的低负载阻抗多级级联放大器结构。仿真结果满足设计指标后，进行了版图设计并流片，芯片面积为510μm×515μm。测试结果表明该电路最大工作速率可达12Gb/s、输出调制电流可达30mA、核心功耗73．56mW，10Gb/s速率工作时，上升沿时间37．8ps、下降沿时间38．2ps、均方根抖动6．12ps。测试结果优于设计指标，可以用于驱动共阳VCSEL激光器。 VCSEL激光器电压驱动电路设计中，沿用了设计电流驱动电路时所采用的超宽带放大结构。在设计输出级时，采用了电容耦合电流放大器（C3A）电路，有效地减小了下降沿时间，使得VCSEL激光管可以迅速关断，提高消光比。该芯片面积为620μm×510μm。测试结果表明电路最大工作速率可达12Gb/s，输出调制电压摆幅峰峰值大于800mV，核心功耗72．76mW，10Gb/s速率工作时，上升沿时间37．9ps，下降沿时间31．2ps，均方根抖动3．91ps，其中下降沿时间明显小于上升沿时间，与理论分析一致。测试结果同样优于设计指标，可以用于驱动共阴VCSEL激光器。 论文详细讨论了VCSEL激光器电流驱动电路和电压驱动电路的设计理论、设计指标、具体电路实现、仿真结果、版图设计方法和测试方案。为CMOS工艺超高速集成电路设计积累了宝贵的设计经验。 本论文得到国家863项目“高速芯片之间光互连技术与试验平台”的支持。