Optisch
Optische communicatie C heup
Optische chips en elektrische chips zijn de belangrijkste apparaten die de prestaties van optische modules bepalen.
Optische chips en elektrische chips zijn de kerncomponenten van optische apparaten.
In optische apparaten worden optische chips gebruikt voor de conversie van foto-elektrische signalen. Volgens verschillende typen kan het worden onderverdeeld in actieve optische chips en passieve optische chips.
Actieve optische chips zijn onderverdeeld in laserchips (zender) en detectorchips (ontvanger). Aan het zendende uiteinde (laserchip) zet de optische zendmodule het elektrische signaal om in een optisch signaal; aan het ontvangende uiteinde (detectorchip) wordt het optische signaal hersteld tot een elektrisch signaal en ingevoerd in een elektronisch apparaat. De prestaties en transmissiesnelheid van de optische chip bepalen rechtstreeks de transmissie-efficiëntie van het communicatiesysteem met optische vezels.
De waarde van laserchips is groot en de technische barrières zijn hoog. Het is de "parel" van optische chips. Afhankelijk van het type lichtemissie is het onderverdeeld in oppervlakte-emissie en zijemissie. Onder hen zijn oppervlakte-emitterende lasers voornamelijk VCSEL (oppervlakte-emitterende lasers met verticale holte); er zijn veel soorten edge-emitting lasers, waaronder FP (Fabry – Pérot, Fabry-Perot laser), DFB (Distributed Feedback Laser, Distributed Feedback Laser) Lasers) en EML (Electroabsorption Modulated Laser), traditionele FP laserchips zijn geleidelijk versmald hun toepassingen op het gebied van optische communicatie vanwege grote verliezen en korte transmissieafstanden. Er zijn drie hoofdtypen kernlaserchips: DFB en EML en VCSEL.
(1) DFB is de meest gebruikte directe modulatielaser, die is gebaseerd op de FP via het ingebouwde Bragg-rooster, zodat de laser zeer monochromatisch is, waardoor verlies wordt verminderd en de transmissieafstand wordt vergroot. Momenteel worden DFB-lasers voornamelijk gebruikt voor transmissie op middellange en lange afstand. De belangrijkste toepassingsscenario's zijn: FTTx-toegangsnetwerk, transmissienetwerk, draadloos basisstation en interne onderlinge verbinding van datacenters.
(2) EML-lasers voegen een elektro-absorptielaag (EAM) toe als externe modulator op basis van DFB. De chirp- en dispersieprestaties zijn beter dan DFB en zijn geschikter voor transmissie over lange afstanden. De belangrijkste toepassingsscenario's van EML zijn: high-speed, langeafstands telecommunicatie-backbone-netwerk, grootstedelijk netwerk en datacenter-interconnectie (DCI-netwerk).
(3) VCSEL heeft de kenmerken van enkele longitudinale modus, cirkelvormige outputspot, lage prijs en gemakkelijke integratie, maar de lichtgevende transmissieafstand is kort, geschikt voor korte afstandstransmissie binnen 500 m. De belangrijkste toepassingsscenario's zijn: intern datacenter, consumentenelektronica (3D). EEN
Er zijn twee soorten detectorchips: PIN (PN diode detector) en APD (lawine diode detector). De eerste heeft een relatief lage gevoeligheid, die wordt gebruikt op korte en middellange afstanden, en de laatste heeft een hoge gevoeligheid, die wordt gebruikt op middellange en lange afstanden.
Enerzijds realiseert de elektrische chip ondersteunende ondersteuning voor de werking van de optische chip, zoals LD (laserstuurprogramma), TIA (transimpedantieversterker), CDR (klok- en dataherstelcircuit), enerzijds realiseert het de kracht aanpassing van het elektrische signaal, zoals MA (hoofdversterker), Aan de andere kant, om een aantal complexe digitale signaalverwerking te bereiken, zoals modulatie, coherente signaalcontrole, seriële parallel / parallel-seriële conversie, enz. Er zijn ook enkele optische modules met DDM (Digital Diagnostic Function), overeenkomend met MCU en EEPROM. Elektrische chips worden meestal samen gebruikt, en reguliere chipfabrikanten zullen over het algemeen een set producten introduceren voor een bepaald type optische module.
Ongeacht of het een optische chip of een elektrische chip is, afhankelijk van het substraat (substraat) materiaal, kan het worden onderverdeeld in de volgende categorieën: indiumfosfide (InP), galliumarsenide (GaAs), op silicium gebaseerd (Si), enz .:
Passend gebruik van optische chip en elektrische chip: Aan het zendende uiteinde wordt het elektrische signaal intern of extern gemoduleerd door CDR, LD en andere signaalverwerkingschips, waardoor de laserchip wordt aangestuurd om de elektro-optische conversie te voltooien; aan de ontvangende kant wordt het optische signaal door de detectorchip omgezet in elektrische pulsen, en vervolgens wordt amplitudemodulatie uitgevoerd door middel van stroomverwerkende chips zoals TIA en MA, en tenslotte wordt een continu elektrisch signaal uitgevoerd dat door de terminal kan worden verwerkt. De samenwerking van de optische chip en de elektronische chip realiseert de realisatie van de belangrijkste prestatie-indicatoren zoals transmissiesnelheid, extinctieverhouding en verzonden optisch vermogen, en is het belangrijkste apparaat dat de prestaties van de optische module bepaalt.
Chips voor optische apparaten hebben extreem hoge technische belemmeringen en gecompliceerde processtromen, en vormen dus het grootste deel van de kostenstructuur van de optische module. De kosten van optische chips zijn meestal 40% -60% en de kosten van elektrische chips zijn meestal 10% -30%. Hoe hoger de snelheid, hoe hoger de kosten van hoogwaardige optische module elektrische chips.