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光电集成和光集成技术

时间:2022-11-04 百科知识 版权反馈
【摘要】:由电子器件构成的驱动电路、保护电路与激光器组成光发送机。进一步还可将光检测器也集成到光发送单元之中,此光检测器主要是监视激光器发光功率的变化情况,从而形成完整的集成光发送机。光电集成技术的另一个重要应用是将高速系统光发送机的外调制器与激光器集成在同一芯片中。这种调制的优点是易于与光源集成,同时所需的电压很低,采用这种集成技术制成的光发送机可以工作到20Gbit/s以上。

早期的光通信设备中,光发送单元和光接收单元的半导体激光器和光检测器都是分立的元件。由电子器件构成的驱动电路、保护电路与激光器组成光发送机。类似地,由放大电路、AGC电路、判决电路与光检测器组成光接收机。随着传输速率的提高,电子电路的寄生参量成为影响系统性能的重要因素。为了改进高速光通信的性能,将电子器件与激光器集成在一个芯片之中,即可形成单片光发送机。进一步还可将光检测器也集成到光发送单元之中,此光检测器主要是监视激光器发光功率的变化情况,从而形成完整的集成光发送机。光电集成接收单元最早的例子就是所谓PIN-FET组件,它将PIN型光电二极管与低噪声场效应管放大电路集成在一个芯片中,形成一个完整的光接收机前端。进一步,将主放大器、均衡电路、ACG电路集成在一个芯片之中即可形成单片光接收机。

光电集成技术的另一个重要应用是将高速系统光发送机的外调制器与激光器集成在同一芯片中。电吸收式调制器的工作原理是所谓Franz-Keldysh效应,即在外加电场作用下,半导体材料的禁带宽度下降,从而导致它的吸收带向低频方向移动。激光器发出的光束经此调制单元时,如果施加的调制电压,使其吸收带移至光波系统工作波长附近,则可实现对光波的调制。这种调制的优点是易于与光源集成,同时所需的电压很低(2V左右),采用这种集成技术制成的光发送机可以工作到20Gbit/s以上。

随着光网络技术的发展,对光电集成技术和光集成技术提出了更高的要求。多波长系统需要工作于不同波长的阵列激光器,光交换单元需要大规模的光开关阵列,密集波分复用/解复用器、波长转换器、可调谐滤波器等关键器件都依赖于光集成技术。

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