Quang học
Quang họcCommunication (ommunication)CHip
Chip quang học và chip điện là những thiết bị quan trọng nhất quyết định hiệu suất của các mô-đun quang học.
Chip quang học và chip điện là các thành phần cốt lõi của các thiết bị quang học.
Trong các thiết bị quang học, chip quang học được sử dụng để chuyển đổi tín hiệu quang điện. Theo các loại khác nhau, nó có thể được chia thành các chip quang học hoạt động và chip quang thụ động.
Chip quang học hoạt động được chia thành chip laser (máy phát) và chip phát hiện (máy thu). Ở đầu truyền (chip laser), mô-đun truyền quang học chuyển đổi tín hiệu điện thành tín hiệu quang học; ở đầu nhận (chip dò), tín hiệu quang học được khôi phục thành tín hiệu điện và được đưa vào thiết bị điện tử. Hiệu suất và tốc độ truyền dẫn của chip quang học trực tiếp xác định hiệu quả truyền dẫn của hệ thống truyền thông cáp quang.
Giá trị của chip laser là lớn, và các rào cản kỹ thuật cao. Nó là "viên ngọc" của chip quang học. Theo loại phát xạ ánh sáng, nó được chia thành phát xạ bề mặt và phát xạ phụ. Trong số đó, laser phát ra bề mặt chủ yếu là VCSEL (laser phát ra bề mặt khoang dọc); có nhiều loại laser phát ra cạnh, bao gồm FP (Fabry-Pérot, laser Fabry-Perot), DFB (Laser phản hồi phân tán, laser phản hồi phân tán) Laser) và EML (Electroabsorption Modulated Laser), chip laser FP truyền thống đã dần thu hẹp các ứng dụng của họ trong lĩnh vực truyền thông quang học do tổn thất lớn và khoảng cách truyền dẫn ngắn. Có ba loại chip laser lõi chính: DFB và EML và VCSEL.
(1) DFB là laser điều chế trực tiếp được sử dụng phổ biến nhất, dựa trên FP thông qua lưới Bragg tích hợp, để laser có tính đơn sắc cao, giảm tổn thất và tăng khoảng cách truyền. Hiện nay, laser DFB chủ yếu được sử dụng để truyền trung bình và đường dài. Các kịch bản ứng dụng chính bao gồm: mạng truy cập FTTx, mạng truyền dẫn, trạm cơ sở không dây và kết nối nội bộ của các trung tâm dữ liệu.
(2) Laser EML thêm một tấm hấp thụ điện (EAM) như một bộ điều biến bên ngoài trên cơ sở DFB. Hiệu suất chirp và phân tán tốt hơn DFB, và phù hợp hơn cho truyền dẫn đường dài. Các kịch bản ứng dụng chính của EML là: mạng xương sống viễn thông đường dài, tốc độ cao, mạng vùng đô thị và kết nối trung tâm dữ liệu (mạng DCI).
(3) VCSEL có các đặc điểm của chế độ theo chiều dọc đơn, điểm đầu ra tròn, giá thấp và tích hợp dễ dàng, nhưng khoảng cách truyền phát sáng ngắn, thích hợp cho truyền khoảng cách ngắn trong vòng 500m. Các kịch bản ứng dụng chính là: trung tâm dữ liệu nội bộ, điện tử tiêu dùng (3D). A
Có hai loại chip phát hiện: PIN (máy dò diode PN) và APD (máy dò diode tuyết lở). Trước đây có độ nhạy tương đối thấp, được sử dụng trong khoảng cách ngắn và trung bình, và sau này có độ nhạy cao, được sử dụng trong khoảng cách trung bình và dài.
Một mặt, chip điện nhận ra hỗ trợ cho hoạt động của chip quang học, chẳng hạn như LD (trình điều khiển laser), TIA (bộ khuếch đại transimpedance), CDR (đồng hồ và mạch phục hồi dữ liệu), một mặt, nhận ra sự điều chỉnh công suất của tín hiệu điện, chẳng hạn như MA (bộ khuếch đại chính), Mặt khác, để đạt được một số xử lý tín hiệu kỹ thuật số phức tạp, chẳng hạn như điều chế, điều khiển tín hiệu mạch lạc, song song nối tiếp / song song Ngoài ra còn có một số mô-đun quang học với DDM (Chức năng chẩn đoán kỹ thuật số), tương ứng với MCU và EEPROM. Chip điện thường được sử dụng cùng nhau, và các nhà sản xuất chip chính thống thường sẽ giới thiệu một tập hợp các sản phẩm cho một loại mô-đun quang học nhất định.
Bất kể đó là chip quang học hay chip điện, tùy thuộc vào chất nền (chất nền), nó có thể được chia thành các loại sau: indium phosphide (InP), gallium arsenide (GaAs), silicon (Si), v.v.:
Phù hợp với việc sử dụng chip quang học và chip điện: Ở đầu truyền, tín hiệu điện được điều chỉnh bên trong hoặc bên ngoài bởi CDR, LD và các chip xử lý tín hiệu khác, lái chip laser để hoàn thành việc chuyển đổi quang điện; ở đầu nhận, tín hiệu quang học được chuyển đổi thành các xung điện bằng chip phát hiện , Và sau đó điều chế biên độ được thực hiện thông qua các chip xử lý điện như TIA và MA, và cuối cùng là tín hiệu điện liên tục có thể được xử lý bởi thiết bị đầu cuối là đầu ra. Sự hợp tác của chip quang học và chip điện tử nhận ra việc thực hiện các chỉ số hiệu suất chính như tốc độ truyền dẫn, tỷ lệ tuyệt chủng và công suất quang học truyền đi, và là thiết bị quan trọng nhất quyết định hiệu suất của mô-đun quang học.
Chip thiết bị quang học có hàng rào kỹ thuật rất cao và dòng chảy quá trình phức tạp, vì vậy chúng là phần lớn nhất của cấu trúc chi phí bom mô-đun quang học. Chi phí của chip quang học thường là 40% -60%, và chi phí của chip điện thường là 10% -30%. Tốc độ càng cao, chi phí của chip điện mô-đun quang học cao cấp càng cao.