隨著5G時(shí)代的到來,光通信技術(shù)作為推動(dòng)信息化社會(huì)前進(jìn)的基礎(chǔ),勢(shì)必會(huì)迎來新一輪的蓬勃發(fā)展和技術(shù)變革。信息化時(shí)代,用戶始終保持著對(duì)更高傳輸速率和傳輸容量的渴望,伴隨著波分復(fù)用技術(shù)（WDM）和相關(guān)調(diào)制技術(shù)在骨干網(wǎng)應(yīng)用上的日趨成熟,使得在接入網(wǎng)領(lǐng)域引入WDM技術(shù)來提高傳輸帶寬和容量變得勢(shì)在必行。但是相對(duì)高昂的WDM設(shè)備依舊限制了其快速推廣,因此如何降低設(shè)備成本,同時(shí)保持高性能傳輸已成為業(yè)內(nèi)研究的熱點(diǎn)。作為WDM技術(shù)核心的光收發(fā)一體模塊,是WDM系統(tǒng)優(yōu)化成本的關(guān)鍵所在�；诖�,本論文采用了一種V型腔可調(diào)諧激光器為發(fā)射端光源來設(shè)計(jì)可調(diào)諧光模塊。本論文調(diào)研了V型腔可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器,一種低成本可調(diào)諧激光器。由于無需光柵,工藝簡單,且實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧所需控制的諧振腔只有三個(gè),因此從制作上降低了成本,簡化了使波長可調(diào)諧的控制算法。通過對(duì)V型腔可調(diào)諧激光器高速性能的分析（包括S參數(shù)、眼圖）,提出不同封裝類型和調(diào)制方式的應(yīng)用場(chǎng)景。本論文著重分析光模塊的高速硬件電路設(shè)計(jì),從高速光收發(fā)一體芯片的選型、傳輸線的設(shè)計(jì)優(yōu)化、匹配電路設(shè)計(jì)、濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、均衡電路設(shè)計(jì)等。并通過仿真軟件加以優(yōu)化分析,確定可行性方案,并最終提出... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１光模塊整體市場(chǎng)規(guī)模的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)圖??

ｔｅｄ?Ｂｒａｇｇ?Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ，??ＤＢＲ）?［１２］、外腔可調(diào)諧激光器（ＥｘｔｅｍａｌＣａｖｉｔｙＬａｓｅｒ，?ＥＣＬ）和垂直腔面發(fā)射可調(diào)??諧激光器（Ｖｅｒｔｉｃａｌ?Ｃａｖｉｔｙ?Ｓｕｒｆａｃｅ?Ｅｍｉｔｔｉｎｇ?Ｌａｓｅｒ，?ＶＣＳＥＬ）等。??對(duì)于ＤＦＢ，其特點(diǎn)在于內(nèi)置了布拉格光柵（ＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ），屬于側(cè)面發(fā)射的??半導(dǎo)體激光器。通過將光柵集成到激光器內(nèi)部的有源層中，即增益介質(zhì)中，通過在??諧振腔中形成選模結(jié)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)一個(gè)邊模抑制比（ＳＭＳＲ）較好的單模。圖１．２表??示了一個(gè)ＤＦＢ激光器的基本結(jié)構(gòu)，注入到激光器的電流經(jīng)過有源區(qū)后，電子與空??穴結(jié)合輻射出一定能量的光子，并通過在位于有源層的表面等間隔光柵反射，形成??縱模。由于光柵是以特殊結(jié)構(gòu)存在，導(dǎo)致不同波長的光獲得的反射強(qiáng)度不一樣，只??有特定波長的光才能獲得強(qiáng)反射，從而實(shí)現(xiàn)單縱模輸出。這種激光器最大的特點(diǎn)就??是單色性好，其線寬窄，可以達(dá)到１ＭＨｚ以內(nèi)，同時(shí)ＳＭＳＲ能達(dá)４５ｄＢ以上。此外??還具有高輸出功率，可靠性高，因此被廣泛應(yīng)用于光通信領(lǐng)域。???有源區(qū)??????光柵??圖１．２?ＤＦＢ激光器結(jié)構(gòu)圖??ＤＦＢ激光器實(shí)現(xiàn)可調(diào)主要是通過改變有源區(qū)的折射率來改變其工作波長，而??改變折射率是由注入電流大小和控制工作溫度來控制實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)于ＤＦＢ激光器，??主要是磷化銦（ＩｎＰ）、砷化鎵（ＧａＡｓ）、銻化鉀（ＧａＳｂ）、硫化鋅（ＺｎＳ）等半導(dǎo)體??材料為介質(zhì)，其溫度調(diào)諧系數(shù)一般為Ｏ．ｌｎｍＴＣ，在正常工作狀態(tài)下其調(diào)諧范圍一??般不超過ｌＯｍｎ，調(diào)諧能力有限，調(diào)諧速率較低，同時(shí)由于注入電流需要較大的改??變量才能使其折射

?浙江大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文???放大器（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ，?ＳＯＡ）、ＤＦＢ微陣列和多模干涉耦合器??（ＭＭＩ）構(gòu)成，微陣列中是每個(gè)激光光源對(duì)應(yīng)的調(diào)諧區(qū)域均不相同，通過對(duì)其中一??個(gè)光源的選定然后加以控制其工作溫度和電流來輸出需要的波長，同時(shí)為了補(bǔ)償??耦合帶來的功率損耗，加以ＳＯＡ進(jìn)行功率放大。ＤＦＢ激光器集成陣列本質(zhì)就是將??八個(gè)ＤＦＢ激光器耦合進(jìn)同一個(gè)激光器上，并沒有改變ＤＦＢ的調(diào)諧機(jī)理，雖然拓展??了調(diào)諧范圍，但其實(shí)現(xiàn)方式依舊是靠控制工作溫度，調(diào)諧速率較低。同時(shí)由于是八??個(gè)激光光源耦合到一起，其工藝制作難度加大，成本太高。??８?ＤＦ巳?ＬＤ?Ａｒｒａｙ??圖１．３?ＤＦＢ陣列激光器結(jié)構(gòu)示意圖??而基于分布式布拉格反射器的可調(diào)諧激光器ＤＢＲ，其具有結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)諧速??率快和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)相對(duì)于ＤＦＢ陣列縮小了體積，簡化了封裝，制作成??本上更低，因此基于ＤＢＲ的可調(diào)諧激光器一度成為研究的熱點(diǎn)。??Ｉ?Ｉ?１?Ｉｐ?｜?Ｉｄｂｒ??Ｉ?．?．?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ?Ｉ????Ｉ＇ｌｌ．ｌＬ．?ｖｖｗｗ＼??光柵區(qū)．??圖１．４ＤＢＲ激光器的結(jié)構(gòu)示意圖??圖１．４展示了?ＤＢＲ激光器的一般結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可以看出ＤＢＲ激光器??主要由有源區(qū)、相位區(qū)和光柵區(qū)構(gòu)成，電流Ｉ注入有源區(qū)，電子和空穴結(jié)合形成光??子，提供光增益；電流注入光柵區(qū)通過布拉格反射定理實(shí)現(xiàn)選模，只有特定波??４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]5G前傳技術(shù)及發(fā)展探討[J]. 俞興明,徐冬梅,李亮亮.  現(xiàn)代傳輸. 2019(06)
[2]5G承載光模塊發(fā)展分析[J]. 劉璐,吳冰冰.  通信世界. 2019(30)
[3]5G驅(qū)動(dòng) 2019年光模塊將迎來美好的春天[J]. 張賀,石志堅(jiān),張學(xué)勇,江毅.  通信世界. 2019(03)
[4]高速PCB設(shè)計(jì)中的阻抗匹配與方式研究[J]. 吳紅芳,姚騰飛,張建寧.  通信電源技術(shù). 2018(02)
[5]高速電路設(shè)計(jì)研究[J]. 黃繼承,黃繼文,彭星波,張?zhí)?  通信電源技術(shù). 2015(06)
[6]深入剖析眼圖及高速串行設(shè)計(jì)中的眼圖測(cè)試[J].   國外電子測(cè)量技術(shù). 2011(04)
[7]可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的發(fā)展及應(yīng)用[J]. 郝秀晴,陳根祥.  光通信技術(shù). 2010(11)
[8]可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器的發(fā)展[J]. 余永林.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2007(02)
[9]光模塊部署的現(xiàn)狀和未來發(fā)展[J]. Mike Furlong,Gary Paules,東華.  電子產(chǎn)品世界. 2002(06)
[10]密集波分復(fù)用技術(shù)在城域網(wǎng)中的應(yīng)用[J]. 許進(jìn),董天臨.  光通信研究. 2001(06)

博士論文
[1]高速直接調(diào)制半導(dǎo)體激光器的研究與設(shè)計(jì)[D]. 柯程.華中科技大學(xué) 2017
[2]V型腔可調(diào)諧激光器高速調(diào)制性能的研究[D]. 孟劍俊.浙江大學(xué) 2017
[3]基于V型耦合腔的數(shù)字式波長可切換半導(dǎo)體激光器研究[D]. 金嘉亮.浙江大學(xué) 2012

碩士論文
[1]基于DFB激光器陣列的低成本可調(diào)諧SFP模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王穎穎.南京大學(xué) 2019
[2]10Gb/s EML同軸激光發(fā)射組件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張亮.大連理工大學(xué) 2018
[3]一種10Gbps高速串行數(shù)據(jù)發(fā)送器電路的研究[D]. 王磊.西安電子科技大學(xué) 2017
[4]利用電吸收調(diào)制器進(jìn)行光信號(hào)波分復(fù)用到時(shí)分復(fù)用的轉(zhuǎn)換研究[D]. 高培瑞.天津大學(xué) 2017
[5]用于下一代以太網(wǎng)的可調(diào)諧半導(dǎo)體激光器研究[D]. 蘭凌軒.浙江大學(xué) 2016
[6]高速PCB板傳輸線信號(hào)完整性分析[D]. 賀嬌.華中科技大學(xué) 2015
[7]10G可調(diào)諧SFP PLUS光通信模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 張臣.武漢郵電科學(xué)研究院 2015
[8]基于10Gbps的SFP+光通信系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 聶嵩.北京工業(yè)大學(xué) 2014
[9]高速互連設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性分析[D]. 郝麗翠.南京理工大學(xué) 2009
[10]10G小型化熱插拔光收發(fā)模塊高速電路設(shè)計(jì)與研究[D]. 王斌.武漢理工大學(xué) 2008



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