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I chip ottici e i chip elettrici sono i dispositivi più importanti che determinano le prestazioni dei moduli ottici.
I chip ottici e i chip elettrici sono i componenti principali dei dispositivi ottici.
Nei dispositivi ottici, i chip ottici vengono utilizzati per la conversione di segnali fotoelettrici. Secondo diversi tipi, può essere diviso in chip ottici attivi e chip ottici passivi.
I chip ottici attivi sono divisi in chip laser (trasmettitore) e chip rivelatore (ricevitore). All'estremità trasmittiva (chip laser), il modulo di trasmissione ottica converte il segnale elettrico in un segnale ottico; all'estremità ricevente (chip del rivelatore), il segnale ottico viene ripristinato a un segnale elettrico e introdotto in un dispositivo elettronico. Le prestazioni e la velocità di trasmissione del chip ottico determinano direttamente l'efficienza di trasmissione del sistema di comunicazione in fibra ottica.
Il valore dei chip laser è grande e le barriere tecniche sono elevate. È la "perla" dei chip ottici. A seconda del tipo di emissione luminosa, è diviso in emissione superficiale ed emissione laterale. Tra questi, i laser che emettono superficie sono principalmente VCSEL (laser a cavità verticale che emettono superficie); ci sono molti tipi di laser che emettono bordi, tra cui FP (Fabry-Pérot, laser Fabry-Perot), DFB (Distributed Feedback Laser, distributed feedback laser) Lasers) ed EML (Electroabsorption Modulated Laser), i tradizionali chip laser FP hanno gradualmente ristretto le loro applicazioni nel campo della comunicazione ottica a causa di grandi perdite e brevi distanze di trasmissione. Esistono tre tipi principali di chip laser core: DFB ed EML E VCSEL.
(1) DFB è il laser di modulazione diretta più comunemente utilizzato, che si basa sull'FP attraverso la griglia Bragg integrata, in modo che il laser sia altamente monocromatico, riducendo la perdita e aumentando la distanza di trasmissione. Attualmente, i laser DFB sono utilizzati principalmente per la trasmissione a media e lunga distanza. I principali scenari applicativi includono: rete di accesso FTTx, rete di trasmissione, stazione base wireless e interconnessione interna dei data center.
(2) I laser EML aggiungono un foglio di elettroassorbimento (EAM) come modulatore esterno sulla base di DFB. Le prestazioni del cinguettio e della dispersione sono migliori di DFB e sono più adatte per la trasmissione a lunga distanza. I principali scenari applicativi di EML sono: rete backbone di telecomunicazioni ad alta velocità e a lunga distanza, rete dell'area metropolitana e interconnessione dei data center (rete DCI).
(3) VCSEL presenta le caratteristiche di un unico modo longitudinale, spot di uscita circolare, prezzo basso e facile integrazione, ma la distanza di trasmissione luminosa è breve, adatta per la trasmissione a breve distanza entro 500 m. I principali scenari applicativi sono: data center interno, elettronica di consumo (3D). Un
Esistono due tipi di chip rivelatori: PIN (rilevatore di diodi PN) e APD (rilevatore di diodi a valanga). Il primo ha una sensibilità relativamente bassa, che viene utilizzata in brevi e medie distanze, e il secondo ha un'alta sensibilità, che viene utilizzata nelle distanze medie e lunghe.
Da un lato, il chip elettrico realizza supporti di supporto per il funzionamento del chip ottico, come LD (driver laser), TIA (amplificatore transimpedance), CDR (circuito di recupero dell'orologio e dei dati), da un lato, realizza la regolazione della potenza del segnale elettrico, come MA (amplificatore principale), Dall'altro, per ottenere alcune complesse elaborazioni del segnale digitale, come modulazione, controllo coerente del segnale, conversione seriale-parallela / seriale parallela, ecc. Ci sono anche alcuni moduli ottici con DDM (Digital Diagnostic Function), corrispondenti a MCU ed EEPROM. I chip elettrici vengono solitamente utilizzati insieme e i produttori di chip mainstream generalmente introducono una serie di prodotti per un certo tipo di modulo ottico.
Indipendentemente dal fatto che si tratti di un chip ottico o di un chip elettrico, a seconda del materiale del substrato (substrato), può essere diviso nelle seguenti categorie: fosfuro di indio (InP), arseniuro di gallio (GaAs), a base di silicio (Si), ecc.:
Matching use of optical chip and electrical chip: All'estremità trasmiminte, il segnale elettrico viene modulato internamente o esternamente da CDR, LD e altri chip di elaborazione del segnale, spingendo il chip laser a completare la conversione elettro-ottica; all'estremità ricevente, il segnale ottico viene convertito in impulsi elettrici dal chip del rivelatore , E quindi la modulazione di ampiezza viene eseguita attraverso chip di elaborazione della potenza come TIA e MA, e infine viene eseguito un segnale elettrico continuo che può essere elaborato dal terminale. La collaborazione del chip ottico e del chip elettronico realizza la realizzazione dei principali indicatori prestanosci come velocità di trasmissione, rapporto di estinzione e potenza ottica trasmessa, ed è il dispositivo più importante che determina le prestazioni del modulo ottico.
I chip per dispositivi ottici hanno barriere tecniche estremamente elevate e flussi di processo complicati, quindi sono la maggior parte della struttura dei costi BOM del modulo ottico. Il costo dei chip ottici è di solito del 40% -60%, e il costo dei chip elettrici è di solito del 10% -30%. Maggiore è la velocità, maggiore è il costo dei chip elettrici dei moduli ottici di fascia alta.