40 Gbit/s多路并行光收發(fā)模塊的研制
發(fā)布時(shí)間：2021-11-19 18:09
基于VCSEL激光器陣列和PIN探測(cè)器陣列,設(shè)計(jì)和制作了40Gbit/s甚短距離的4通道發(fā)射4通道接收并行光收發(fā)模塊。通過(guò)高速電路信號(hào)仿真設(shè)計(jì),解決了信號(hào)完整性、串?dāng)_和電磁兼容等問(wèn)題;通過(guò)鍵合金絲長(zhǎng)度設(shè)計(jì)增加了通道帶寬。光模塊單通道傳輸速率可達(dá)到5Gbit/s,8通道并行總傳輸速率達(dá)到40Gbit/s,實(shí)現(xiàn)了并行光收發(fā)模塊高速率、高密度、高可靠性以及小體積設(shè)計(jì),為甚短距離高速數(shù)據(jù)處理和傳輸提供了高可靠的多路數(shù)據(jù)鏈接。
【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體光電. 2017,38(01)北大核心
【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)
【部分圖文】：
圖１模塊的電路原理圖模塊接收部分單通道可獨(dú)立完成一個(gè)信道的
經(jīng)光纖耦合部件輸入至４通道ＰＩＮ探測(cè)器陣列，轉(zhuǎn)變成差分電信號(hào)，經(jīng)ＰＩＮ驅(qū)動(dòng)器（包括前置和增益放大器），放大整形為高速數(shù)字信號(hào)，由模塊引腳輸出。２ 模塊的光路設(shè)計(jì)ＶＣＳＥＬ陣列發(fā)送光信號(hào)的發(fā)光面和ＰＩＮ陣列接收光信號(hào)的光敏面與ＭＴ光纖傳輸方向設(shè)計(jì)成９０°的折角，通過(guò)ＭＴ－硅Ｖ形槽４５°反射面來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的變向傳輸，如圖２、３所示。４５°反射面設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)４通道光信號(hào)的發(fā)射和４通道光信號(hào)的接收，是并行光收發(fā)模塊的光路設(shè)計(jì)和制作難點(diǎn)。ＭＴＶ采用玻璃蓋片將光纖固定在Ｖ形槽中，并用膠排走Ｖ形槽中空氣。將固定好的玻璃蓋片、Ｖ形槽和扁帶光纖一起安裝至研磨機(jī)上，經(jīng)過(guò)粗磨、精磨和拋光工藝，完成扁帶光纖４５°反射面的制作。反射面研磨要求均勻，一致性好，無(wú)缺齒、斷裂等現(xiàn)象，達(dá)到光學(xué)級(jí) 表 面 光 潔 度。之 后 對(duì) 光 纖４５°反 射 面 鍍 制８５０ｎｍ波長(zhǎng)的高反膜來(lái)增大端面的反射率，使入射光束 盡 可 能 多 耦 合 到ＶＣＳＥＬ／ＰＩＮ陣 列 芯 片 的發(fā)光面／光敏面上，以提高耦合效率。ＭＴ－硅Ｖ形槽如圖５。
驅(qū)動(dòng)激光器陣列發(fā)光，電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后通過(guò)光耦合部件，由ＭＴ光纖連接器輸出。圖１模塊的電路原理圖模塊接收部分單通道可獨(dú)立完成一個(gè)信道的光－電轉(zhuǎn)換，光信號(hào)由ＭＴ光纖連接器傳輸至模塊，經(jīng)光纖耦合部件輸入至４通道ＰＩＮ探測(cè)器陣列，轉(zhuǎn)變成差分電信號(hào)，經(jīng)ＰＩＮ驅(qū)動(dòng)器（包括前置和增益放大器），放大整形為高速數(shù)字信號(hào)，由模塊引腳輸出。２模塊的光路設(shè)計(jì)ＶＣＳＥＬ陣列發(fā)送光信號(hào)的發(fā)光面和ＰＩＮ陣列接收光信號(hào)的光敏面與ＭＴ光纖傳輸方向設(shè)計(jì)成９０°的折角，通過(guò)ＭＴ－硅Ｖ形槽４５°反射面來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的變向傳輸，如圖２、３所示。４５°反射面設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)４通道光信號(hào)的發(fā)射和４通道光信號(hào)的接收，是并行光收發(fā)模塊的光路設(shè)計(jì)和制作難點(diǎn)。圖２光路示意圖圖３光路變向圖２．１ＭＴ－硅Ｖ形槽的設(shè)計(jì)方案ＭＴ－硅Ｖ形槽由扁帶光纖（帶ＭＴ連接器）、硅Ｖ形槽和玻璃蓋片組成。高精度硅Ｖ形槽的主要作用是固定多路扁帶光纖，硅Ｖ形槽精度要求嚴(yán)格，以保證扁帶光纖２５０μｍ的間距。選用了ＩＣＰ電感耦合等離子體刻蝕方法來(lái)刻蝕Ｖ形槽，硅Ｖ形槽如圖４。圖４硅Ｖ形槽示意圖為實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸變向，設(shè)計(jì)研磨角度為４５°，通過(guò)分析計(jì)算出研磨角度允許一定的正向公差。將扁帶光纖（帶ＭＴ連接器）放入硅Ｖ形槽內(nèi)，采用玻璃蓋片將光纖固定在Ｖ形槽中，并用膠排走Ｖ形槽中空氣。將固定好的玻璃蓋片、Ｖ形槽和扁帶光纖一起安裝至研磨機(jī)上，經(jīng)過(guò)粗磨、精磨和拋光工藝，完成扁帶光纖４５°反射面的制作。反射面研磨要求均勻，一致性好，無(wú)缺齒、斷
本文編號(hào)：3505581
【文章來(lái)源】：半導(dǎo)體光電. 2017,38(01)北大核心
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【部分圖文】：
圖１模塊的電路原理圖模塊接收部分單通道可獨(dú)立完成一個(gè)信道的
經(jīng)光纖耦合部件輸入至４通道ＰＩＮ探測(cè)器陣列，轉(zhuǎn)變成差分電信號(hào)，經(jīng)ＰＩＮ驅(qū)動(dòng)器（包括前置和增益放大器），放大整形為高速數(shù)字信號(hào)，由模塊引腳輸出。２ 模塊的光路設(shè)計(jì)ＶＣＳＥＬ陣列發(fā)送光信號(hào)的發(fā)光面和ＰＩＮ陣列接收光信號(hào)的光敏面與ＭＴ光纖傳輸方向設(shè)計(jì)成９０°的折角，通過(guò)ＭＴ－硅Ｖ形槽４５°反射面來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的變向傳輸，如圖２、３所示。４５°反射面設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)４通道光信號(hào)的發(fā)射和４通道光信號(hào)的接收，是并行光收發(fā)模塊的光路設(shè)計(jì)和制作難點(diǎn)。ＭＴＶ采用玻璃蓋片將光纖固定在Ｖ形槽中，并用膠排走Ｖ形槽中空氣。將固定好的玻璃蓋片、Ｖ形槽和扁帶光纖一起安裝至研磨機(jī)上，經(jīng)過(guò)粗磨、精磨和拋光工藝，完成扁帶光纖４５°反射面的制作。反射面研磨要求均勻，一致性好，無(wú)缺齒、斷裂等現(xiàn)象，達(dá)到光學(xué)級(jí) 表 面 光 潔 度。之 后 對(duì) 光 纖４５°反 射 面 鍍 制８５０ｎｍ波長(zhǎng)的高反膜來(lái)增大端面的反射率，使入射光束 盡 可 能 多 耦 合 到ＶＣＳＥＬ／ＰＩＮ陣 列 芯 片 的發(fā)光面／光敏面上，以提高耦合效率。ＭＴ－硅Ｖ形槽如圖５。
驅(qū)動(dòng)激光器陣列發(fā)光，電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)后通過(guò)光耦合部件，由ＭＴ光纖連接器輸出。圖１模塊的電路原理圖模塊接收部分單通道可獨(dú)立完成一個(gè)信道的光－電轉(zhuǎn)換，光信號(hào)由ＭＴ光纖連接器傳輸至模塊，經(jīng)光纖耦合部件輸入至４通道ＰＩＮ探測(cè)器陣列，轉(zhuǎn)變成差分電信號(hào)，經(jīng)ＰＩＮ驅(qū)動(dòng)器（包括前置和增益放大器），放大整形為高速數(shù)字信號(hào)，由模塊引腳輸出。２模塊的光路設(shè)計(jì)ＶＣＳＥＬ陣列發(fā)送光信號(hào)的發(fā)光面和ＰＩＮ陣列接收光信號(hào)的光敏面與ＭＴ光纖傳輸方向設(shè)計(jì)成９０°的折角，通過(guò)ＭＴ－硅Ｖ形槽４５°反射面來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的變向傳輸，如圖２、３所示。４５°反射面設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)４通道光信號(hào)的發(fā)射和４通道光信號(hào)的接收，是并行光收發(fā)模塊的光路設(shè)計(jì)和制作難點(diǎn)。圖２光路示意圖圖３光路變向圖２．１ＭＴ－硅Ｖ形槽的設(shè)計(jì)方案ＭＴ－硅Ｖ形槽由扁帶光纖（帶ＭＴ連接器）、硅Ｖ形槽和玻璃蓋片組成。高精度硅Ｖ形槽的主要作用是固定多路扁帶光纖，硅Ｖ形槽精度要求嚴(yán)格，以保證扁帶光纖２５０μｍ的間距。選用了ＩＣＰ電感耦合等離子體刻蝕方法來(lái)刻蝕Ｖ形槽，硅Ｖ形槽如圖４。圖４硅Ｖ形槽示意圖為實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸變向，設(shè)計(jì)研磨角度為４５°，通過(guò)分析計(jì)算出研磨角度允許一定的正向公差。將扁帶光纖（帶ＭＴ連接器）放入硅Ｖ形槽內(nèi)，采用玻璃蓋片將光纖固定在Ｖ形槽中，并用膠排走Ｖ形槽中空氣。將固定好的玻璃蓋片、Ｖ形槽和扁帶光纖一起安裝至研磨機(jī)上，經(jīng)過(guò)粗磨、精磨和拋光工藝，完成扁帶光纖４５°反射面的制作。反射面研磨要求均勻，一致性好，無(wú)缺齒、斷
本文編號(hào)：3505581
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