تراشه ارتباطات نوری

نوری

نوریجommunicationجهیپ

تراشه های نوری و تراشه های الکتریکی مهم ترین دستگاه هایی هستند که عملکرد ماژول های نوری را تعیین می کنند.

تراشه های نوری و تراشه های الکتریکی اجزای اصلی دستگاه های نوری هستند.

در دستگاه های نوری از تراشه های نوری برای تبدیل سیگنال های فتوالکتریک استفاده می شود. با توجه به انواع مختلف، می توان آن را به تراشه های نوری فعال و تراشه های نوری منفعل تقسیم کرد.

تراشه های نوری فعال به تراشه های لیزری (فرستنده) و تراشه های آشکارساز (گیرنده) تقسیم می شوند. در انتهای انتقال (تراشه لیزری)، ماژول انتقال نوری سیگنال الکتریکی را به سیگنال نوری تبدیل می کند؛ در انتهای دریافت (تراشه آشکارساز)، سیگنال نوری به یک سیگنال الکتریکی بازگردانده می شود و به یک دستگاه الکترونیکی معرفی می شود. عملکرد و سرعت انتقال تراشه نوری به طور مستقیم کارایی انتقال سیستم ارتباطی فیبر نوری را تعیین می کند.

ارزش تراشه های لیزری بزرگ است، و موانع فنی بالا هستند. این "مروارید" از تراشه های نوری است. با توجه به نوع انتشار نور، به انتشار سطح و انتشار جانبی تقسیم می شود. در میان آن ها لیزرهای ساطع کننده سطح عمدتاً VCSEL (لیزرهای ساطع کننده سطح حفره عمودی) هستند؛ بسیاری از انواع لیزر لبه ساطع وجود دارد, از جمله FP (فابری- Pérot, فابری پرو لیزر), DFB (توزیع لیزر بازخورد, توزیع لیزر بازخورد) لیزر) و EML (الکترو جذب لیزر مدوله), تراشه های سنتی لیزر FP به تدریج محدود برنامه های کاربردی خود را در زمینه ارتباطات نوری به دلیل تلفات بزرگ و فاصله انتقال کوتاه. سه نوع اصلی تراشه های لیزری هسته ای وجود دارد: DFB و EML و VCSEL.

(1) DFB رایج ترین لیزر مدولاسیون مستقیم استفاده می شود، که بر اساس FP از طریق توری براگ ساخته شده است، به طوری که لیزر بسیار تک رنگ، کاهش از دست دادن و افزایش فاصله انتقال است. در حال حاضر لیزرهای DFB عمدتاً برای انتقال از راه دور و متوسط استفاده می شوند. سناریوهای کاربرد اصلی عبارتند از: شبکه دسترسی FTTx، شبکه انتقال، ایستگاه پایه بی سیم، و اتصال داخلی مراکز داده.

(2) لیزر EML اضافه کردن یک ورق جذب الکترو (EAM) به عنوان یک مدولاتور خارجی بر اساس DFB. عملکرد چیرپ و پراکنده بهتر از DFB، و مناسب تر برای انتقال از راه دور است. سناریوهای کاربرد اصلی EML شامل: شبکه ستون فقرات مخابراتی با سرعت بالا، از راه دور، شبکه منطقه کلان شهری و اتصال به هم مرکز داده (شبکه DCI) هستند.

(3) VCSEL دارای ویژگی های حالت طولی تنها، نقطه خروجی دایره ای، قیمت پایین و ادغام آسان است، اما فاصله انتقال نورانی کوتاه است، مناسب برای انتقال فاصله کوتاه در عرض 500m. سناریوهای کاربرد اصلی شامل: مرکز داده داخلی، الکترونیک مصرفی (3D) هستند. علي

دو نوع تراشه آشکارساز وجود دارد: PIN (آشکارساز دیود PN) و APD (آشکارساز دیود بهمن). اولی حساسیت نسبتاً پایینی دارد که در فواصل کوتاه و متوسط مورد استفاده قرار می گیرد و دومی حساسیت بالایی دارد که در مسافت های متوسط و طولانی مورد استفاده قرار می گیرد.

از یک سو، تراشه الکتریکی متوجه پشتیبانی پشتیبانی از بهره برداری از تراشه نوری می شود، مانند LD (راننده لیزر)، TIA (تقویت کننده ترانس مپدانس)، CDR (مدار بازیابی ساعت و داده ها)، از یک سو، متوجه تنظیم قدرت سیگنال الکتریکی، مانند MA (تقویت کننده اصلی)، از سوی دیگر، برای رسیدن به برخی از پردازش سیگنال های دیجیتال پیچیده، مانند مدولاسیون، کنترل سیگنال منسجم، سریال موازی / تبدیل موازی سریال، و غیره. همچنین برخی از ماژول های نوری با DDM (عملکرد تشخیصی دیجیتال)، متناظر با MCU و EEPROM وجود دارد. تراشه های الکتریکی معمولاً با هم استفاده می شوند و تولیدکنندگان تراشه جریان اصلی به طور کلی مجموعه ای از محصولات را برای نوع خاصی از ماژول نوری معرفی خواهند کرد.

صرف نظر از اینکه تراشه نوری باشد یا تراشه الکتریکی، بسته به ماده بستر (بستر) می توان آن را به دسته های زیر تقسیم کرد: ایندیوم فسفاتید (InP)، آرسنید گالیم (GaAs)، سیلیکون محور (Si)، و غیره:

تطبیق استفاده از تراشه نوری و تراشه الکتریکی: در انتهای انتقال، سیگنال الکتریکی به صورت داخلی یا خارجی توسط CDR، LD و دیگر تراشه های پردازش سیگنال مدوله می شود، رانندگی تراشه لیزری برای تکمیل تبدیل الکترو نوری؛ در انتهای دریافت، سیگنال نوری توسط تراشه آشکارساز به پالس های الکتریکی تبدیل می شود و سپس مدولاسیون دامنه از طریق تراشه های پردازش قدرت مانند TIA و MA انجام می شود و در نهایت یک سیگنال الکتریکی پیوسته که می تواند توسط ترمینال پردازش شود خروجی است. همکاری تراشه نوری و تراشه الکترونیکی به تحقق شاخص های عملکرد اصلی مانند نرخ انتقال، نسبت انقراض، و قدرت نوری منتقل شده پی می برد و مهم ترین دستگاهی است که عملکرد ماژول نوری را تعیین می کند.

تراشه های دستگاه نوری موانع فنی بسیار بالایی دارند و جریان های فرایند پیچیده ای دارند، بنابراین بزرگترین بخش ساختار هزینه ماژول نوری BOM هستند. هزینه تراشه های نوری معمولاً ۴۰٪ تا ۶۰٪، و هزینه تراشه های الکتریکی معمولاً ۱۰٪ تا ۳۰٪ است. هر چه سرعت بیشتر باشد، هزینه تراشه های الکتریکی ماژول نوری با انتهای بالا بیشتر است.