Óptico
C omunicación óptica C cadera
Los chips ópticos y los chips eléctricos son los dispositivos más importantes que determinan el rendimiento de los módulos ópticos.
Los chips ópticos y los chips eléctricos son los componentes centrales de los dispositivos ópticos.
En dispositivos ópticos, los chips ópticos se utilizan para la conversión de señales fotoeléctricas. Según los diferentes tipos, se puede dividir en chips ópticos activos y chips ópticos pasivos.
Los chips ópticos activos se dividen en chips láser (transmisor) y chips detectores (receptor). En el extremo de transmisión (chip láser), el módulo de transmisión óptica convierte la señal eléctrica en una señal óptica; En el extremo receptor (chip detector), la señal óptica se restaura a una señal eléctrica y se introduce en un dispositivo electrónico. El rendimiento y la velocidad de transmisión del chip óptico determinan directamente la eficiencia de transmisión del sistema de comunicación de fibra óptica.
El valor de los chips láser es grande y las barreras técnicas son altas. Es la "perla" de los chips ópticos. Según el tipo de emisión de luz, se divide en emisión superficial y emisión lateral. Entre ellos, los láseres emisores de superficie son principalmente VCSEL (láseres emisores de superficie de cavidad vertical); Existen muchos tipos de láseres de emisión de bordes, incluidos FP (láser Fabry-Pérot, Fabry-Perot), láser láser de retroalimentación distribuida, láser de retroalimentación distribuido (EMB) y EML (láser modulado por electroabsorción), los chips láser FP tradicionales se han reducido gradualmente sus aplicaciones en el campo de la comunicación óptica debido a grandes pérdidas y cortas distancias de transmisión. Hay tres tipos principales de chips láser de núcleo: DFB y EML y VCSEL.
(1) DFB es el láser de modulación directa más utilizado, que se basa en el FP a través de la rejilla Bragg incorporada, de modo que el láser es altamente monocromático, lo que reduce la pérdida y aumenta la distancia de transmisión. En la actualidad, los láseres DFB se utilizan principalmente para la transmisión de media y larga distancia. Los escenarios de aplicación principales incluyen: red de acceso FTTx, red de transmisión, estación base inalámbrica e interconexión interna de centros de datos.
(2) Los láseres EML agregan una lámina de electroabsorción (EAM) como modulador externo sobre la base de DFB. El rendimiento del chirrido y la dispersión son mejores que los del DFB y son más adecuados para la transmisión a larga distancia. Los principales escenarios de aplicación de EML son: red troncal de telecomunicaciones de alta velocidad y larga distancia, red de área metropolitana e interconexión de centros de datos (red DCI).
(3) VCSEL tiene las características de modo longitudinal único, punto de salida circular, bajo precio y fácil integración, pero la distancia de transmisión luminosa es corta, adecuada para la transmisión de corta distancia dentro de 500 m. Los principales escenarios de aplicación son: centro de datos interno, electrónica de consumo (3D). UNA
Hay dos tipos de chips detectores: PIN (detector de diodos PN) y APD (detector de diodos de avalancha). El primero tiene una sensibilidad relativamente baja, que se usa en distancias cortas y medias, y el segundo tiene una alta sensibilidad, que se usa en distancias medias y largas.
Por un lado, el chip eléctrico obtiene soporte de soporte para la operación del chip óptico, como LD (controlador láser), TIA (amplificador de transimpedancia), CDR (reloj y circuito de recuperación de datos), por un lado, se da cuenta de la potencia ajuste de la señal eléctrica, como MA (amplificador principal), por otro lado, para lograr un procesamiento complejo de la señal digital, como la modulación, el control coherente de la señal, la conversión en serie en paralelo / en serie en paralelo, etc. También hay algunos Módulos ópticos con DDM (Función de diagnóstico digital), correspondientes a MCU y EEPROM. Los chips eléctricos generalmente se usan juntos, y los fabricantes de chips convencionales generalmente presentarán un conjunto de productos para un cierto tipo de módulo óptico.
Independientemente de si se trata de un chip óptico o un chip eléctrico, dependiendo del material del sustrato (sustrato), se puede dividir en las siguientes categorías: fosfuro de indio (InP), arseniuro de galio (GaAs), a base de silicio (Si), etc .:
Uso coincidente de chip óptico y chip eléctrico: en el extremo de transmisión, la señal eléctrica es modulada interna o externamente por CDR, LD y otros chips de procesamiento de señal, impulsando el chip láser para completar la conversión electroóptica; en el extremo receptor, el chip detector convierte la señal óptica en pulsos eléctricos, y luego la modulación de amplitud se realiza a través de chips de procesamiento de potencia como TIA y MA, y finalmente se emite una señal eléctrica continua que puede ser procesada por el terminal. La cooperación del chip óptico y el chip electrónico se da cuenta de la realización de los principales indicadores de rendimiento, como la velocidad de transmisión, la relación de extinción y la potencia óptica transmitida, y es el dispositivo más importante que determina el rendimiento del módulo óptico.
Los chips de dispositivos ópticos tienen barreras técnicas extremadamente altas y flujos de proceso complicados, por lo que son la mayor parte de la estructura de costos de la lista de materiales del módulo óptico. El costo de los chips ópticos suele ser del 40% al 60%, y el costo de los chips eléctricos suele ser del 10% al 30%. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será el costo de los chips eléctricos de módulos ópticos de alta gama.