Óptica
C omunicação óptica C
Os chips ópticos e os chips elétricos são os dispositivos mais importantes que determinam o desempenho dos módulos ópticos.
Os chips ópticos e os chips elétricos são os componentes principais dos dispositivos ópticos.
Em dispositivos ópticos, os chips ópticos são usados para a conversão de sinais fotoelétricos. De acordo com diferentes tipos, ele pode ser dividido em chips ópticos ativos e chips ópticos passivos.
Os chips ópticos ativos são divididos em chips de laser (transmissor) e chips de detector (receptor). Na extremidade de transmissão (chip de laser), o módulo de transmissão óptica converte o sinal elétrico em um sinal óptico; na extremidade receptora (chip detector), o sinal óptico é restaurado para um sinal elétrico e introduzido em um dispositivo eletrônico. O desempenho e a taxa de transmissão do chip óptico determinam diretamente a eficiência da transmissão do sistema de comunicação por fibra óptica.
O valor dos chips de laser é grande e as barreiras técnicas são altas. É a "pérola" dos chips ópticos. De acordo com o tipo de emissão de luz, é dividido em emissão de superfície e emissão lateral. Entre eles, os lasers de superfície são principalmente VCSEL (lasers de cavidade vertical); existem muitos tipos de lasers que emitem bordas, incluindo FP (laser Fabry – Pérot, laser Fabry-Perot), lasers DFB (laser de feedback distribuído, laser de feedback distribuído) e EML (laser modulado por eletroabsorção), os tradicionais lasers a laser FP diminuíram gradualmente suas aplicações no campo da comunicação óptica devido a grandes perdas e curtas distâncias de transmissão. Existem três tipos principais de chips de laser principais: DFB e EML And VCSEL.
(1) DFB é o laser de modulação direta mais comumente usado, que é baseado no FP através da grade de Bragg integrada, de modo que o laser é altamente monocromático, reduzindo as perdas e aumentando a distância de transmissão. Atualmente, os lasers DFB são usados principalmente para transmissão de média e longa distância. Os principais cenários de aplicação incluem: rede de acesso FTTx, rede de transmissão, estação base sem fio e interconexão interna de data centers.
(2) Os lasers EML adicionam uma folha de eletroabsorção (EAM) como modulador externo com base no DFB. O desempenho de chilrear e dispersão é melhor que o DFB e é mais adequado para transmissão a longa distância. Os principais cenários de aplicação da EML são: rede backbone de telecomunicações de alta velocidade e longa distância, rede de área metropolitana e interconexão de data center (rede DCI).
(3) O VCSEL possui as características do modo longitudinal único, ponto de saída circular, preço baixo e fácil integração, mas a distância de transmissão luminosa é curta, adequada para transmissão de curta distância dentro de 500m. Os principais cenários de aplicação são: data center interno, eletrônicos de consumo (3D). UMA
Existem dois tipos de chips de detecção: PIN (detector de diodo PN) e APD (detector de diodo de avalanche). O primeiro possui sensibilidade relativamente baixa, usada em distâncias curtas e médias, e o segundo possui alta sensibilidade, usada em distâncias médias e longas.
Por um lado, o chip elétrico obtém suporte de suporte para a operação do chip óptico, como LD (driver a laser), TIA (amplificador de transimpedância), CDR (clock e circuito de recuperação de dados), por um lado, percebe a potência ajuste do sinal elétrico, como MA (amplificador principal), por outro lado, para obter um processamento complexo de sinais digitais, como modulação, controle coerente de sinal, conversão serial-paralela / paralela-serial, etc. módulos ópticos com DDM (função de diagnóstico digital), correspondentes ao MCU e EEPROM. Os chips elétricos geralmente são usados juntos, e os principais fabricantes de chips geralmente apresentam um conjunto de produtos para um determinado tipo de módulo óptico.
Independentemente de ser um chip óptico ou um chip elétrico, dependendo do material do substrato (substrato), ele pode ser dividido nas seguintes categorias: fosfeto de índio (InP), arseneto de gálio (GaAs), à base de silício (Si), etc .:
Uso adequado de chip óptico e chip elétrico: Na extremidade da transmissão, o sinal elétrico é modulado interna ou externamente por CDR, LD e outros chips de processamento de sinal, acionando o chip a laser para concluir a conversão eletro-óptica; na extremidade receptora, o sinal óptico é convertido em pulsos elétricos pelo chip detector, e então a modulação de amplitude é realizada através de chips de processamento de energia, como TIA e MA, e finalmente um sinal elétrico contínuo que pode ser processado pelo terminal é emitido. A cooperação do chip óptico e do chip eletrônico realiza a realização dos principais indicadores de desempenho, como taxa de transmissão, taxa de extinção e potência óptica transmitida, e é o dispositivo mais importante que determina o desempenho do módulo óptico.
Os chips de dispositivos ópticos possuem barreiras técnicas extremamente altas e fluxos de processos complicados, portanto, são a maior parte da estrutura de custos da BOM do módulo óptico. O custo dos chips ópticos é geralmente de 40% a 60%, e o custo dos chips elétricos é de 10% a 30%. Quanto maior a velocidade, maior o custo dos chips elétricos de módulo óptico de última geração.