Optički
Optička C ommunication C hip
Optički čipovi i električni čipovi najvažniji su uređaji koji određuju performanse optičkih modula.
Optički čipovi i električni čipovi glavna su komponenta optičkih uređaja.
U optičkim uređajima optički čipovi se koriste za pretvorbu fotoelektričnih signala. Prema različitim vrstama, može se podijeliti na aktivne optičke čipove i pasivne optičke čipove.
Aktivni optički čipovi dijele se na laserske čipove (odašiljač) i detekcijske čipove (prijemnik). Na kraju odašiljanja (laserski čip) optički odašiljački modul pretvara električni signal u optički signal; na kraju prijema (čip detektora) se optički signal vraća u električni signal i uvodi u elektronički uređaj. Učinkovitost i brzina prijenosa optičkog čipa izravno određuju učinkovitost prijenosa komunikacijskog sustava optičkih vlakana.
Vrijednost laserskih čipova je velika, a tehničke prepreke velike. To je "biser" optičkih čipova. Prema vrsti svjetlosne emisije dijeli se na površinsku i bočnu emisiju. Među njima su površinski laseri uglavnom VCSEL (vertikalni laseri s površinskim odašiljanjem); postoje mnogi tipovi lasera koji uključuju emitovanje rubova, uključujući FP (Fabry-Pérot, Fabry-Perot laser), DFB (Laser distribuirane povratne informacije, laser za distribuciju povratnih informacija) i EML (Laser s elektroslačnim modulacijama), a tradicionalni FP laserski čipovi se postepeno sužavaju njihove primjene u području optičke komunikacije zbog velikih gubitaka i kratkih udaljenosti prijenosa. Postoje tri glavne vrste jezgrenih laserskih čipova: DFB i EML i VCSEL.
(1) DFB je najčešće korišteni laser za izravnu modulaciju, koji se temelji na FP-u kroz ugrađenu Bragg-ovu rešetku, tako da je laser visoko monokromatski, smanjujući gubitke i povećavajući daljinu prijenosa. Trenutno se DFB laseri uglavnom koriste za prijenos na srednje i duge udaljenosti. Glavni scenariji aplikacije uključuju: pristupnu mrežu FTTx, prijenosnu mrežu, bežičnu baznu stanicu i unutarnju povezanost podatkovnih centara.
(2) EML laseri dodaju elektro-apsorpcijski list (EAM) kao vanjski modulator na temelju DFB-a. Učinkovitosti usitnjavanja i disperzije bolji su od DFB-a, a pogodniji su za prijenos na veće udaljenosti. Glavni primjenjivi scenariji EML-a su: brza, dugotrajna telekomunikacijska okosnička mreža, gradska mreža i međusobno povezivanje podatkovnog centra (DCI mreža).
(3) VCSEL ima karakteristike jednostrukog uzdužnog načina rada, kružni izlazni spot, nisku cijenu i jednostavnu integraciju, ali svjetlosna udaljenost prijenosa je kratka, pogodna za prijenos na kratke udaljenosti unutar 500 m. Glavni scenariji aplikacije su: interni podatkovni centar, potrošačka elektronika (3D).
Postoje dvije vrste detekcijskih čipova: PIN (PN diodni detektor) i APD (lavinski diodni detektor). Prva ima relativno nisku osjetljivost, koja se koristi na kratkim i srednjim udaljenostima, a druga ima visoku osjetljivost, koja se koristi na srednjim i dugim udaljenostima.
S jedne strane, električni čip ostvaruje podršku za rad optičkog čipa, kao što su LD (laserski pokretač), TIA (transimpedance pojačalo), CDR (sat i krug za obnavljanje podataka), s jedne strane, ostvaruje snagu podešavanje električnog signala, kao što je MA (glavno pojačalo), s druge strane, postizanje složene digitalne obrade signala, poput modulacije, koherentne kontrole signala, serijske-paralelne / paralelno-serijske pretvorbe itd. Postoje i neke optički moduli s DDM (Digital Diagnostic Function), što odgovara MCU i EEPROM. Električni čipovi obično se koriste zajedno, a proizvođači glavnih strujnih čipova uglavnom će predstaviti skup proizvoda za određenu vrstu optičkog modula.
Bez obzira radi li se o optičkom čipu ili električnom čipu, ovisno o materijalu supstrata (podloge), možemo ga podijeliti u sljedeće kategorije: fosfid indija (InP), arselid galija (GaAs), na bazi silicija (Si), itd .:
Odgovarajuća upotreba optičkog čipa i električnog čipa: Na kraju odašiljanja, električni signal se modulira iznutra ili izvana pomoću CDR, LD i drugih čipova za obradu signala, pokrećući laserski čip za dovršavanje elektro-optičke pretvorbe; na kraju prijema optički signal pretvara se u električne impulse detektonskim čipom, a zatim se amplitudna modulacija provodi kroz čipove za obradu energije kao što su TIA i MA, i na kraju se izlazi kontinuirani električni signal koji terminal može obraditi. Suradnja optičkog čipa i elektroničkog čipa ostvaruje realizaciju glavnih pokazatelja performansi kao što su brzina prijenosa, omjer izumiranja i prenesena optička snaga, a najvažniji je uređaj koji određuje performanse optičkog modula.
Čipovi optičkih uređaja imaju izuzetno visoke tehničke prepreke i komplicirane tokove procesa, tako da su najveći dio troškovne strukture optičkog modula. Trošak optičkih čipova obično je 40% -60%, a troškovi električnih čipova obično 10% -30%. Što je veća brzina, to su veći troškovi električnih čipova vrhunskog optičkog modula.