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Les puces optiques et les puces électriques sont les dispositifs les plus importants qui déterminent les performances des modules optiques.
Les puces optiques et les puces électriques sont les composants essentiels des dispositifs optiques.
Dans les dispositifs optiques, les puces optiques sont utilisées pour la conversion des signaux photoélectriques. Selon différents types, il peut être divisé en puces optiques actives et puces optiques passives.
Les puces optiques actives sont divisées en puces laser (émetteur) et en puces de détecteur (récepteur). À l’extrémité de transmission (puce laser), le module de transmission optique convertit le signal électrique en un signal optique; à l’extrémité de réception (puce de détecteur), le signal optique est rétabli à un signal électrique et introduit dans un dispositif électronique. Le taux de performance et de transmission de la puce optique détermine directement l’efficacité de transmission du système de communication par fibre optique.
La valeur des puces laser est grande, et les barrières techniques sont élevées. C’est la « perle » des puces optiques. Selon le type d’émission de lumière, elle est divisée en émissions de surface et en émissions latérales. Parmi eux, les lasers émettant de la surface sont principalement vcsel (lasers émetteurs de surface à cavité verticale); il existe de nombreux types de lasers émetteurs de bords, y compris FP (Fabry-Pérot, Fabry-Perot laser), DFB (Distributed Feedback Laser, distributed feedback laser) Lasers) et EML (Electroabsorption Modulated Laser), puces laser FP traditionnelles ont progressivement réduit leurs applications dans le domaine de la communication optique en raison de grandes pertes et de courtes distances de transmission. Il existe trois principaux types de puces laser de base : DFB et EML et VCSEL.
(1) DFB est le laser de modulation directe le plus couramment utilisé, qui est basé sur le FP par la grille bragg intégrée, de sorte que le laser est très monochrome, réduisant la perte et augmentant la distance de transmission. À l’heure actuelle, les lasers DFB sont principalement utilisés pour la transmission à distance moyenne et longue distance. Les principaux scénarios d’application incluent : le réseau d’accès FTTx, le réseau de transmission, la station de base sans fil et l’interconnexion interne des centres de données.
(2) Les lasers EML ajoutent une feuille d’électro-absorption (EAM) comme modulateur externe sur la base de la DFB. Les performances de gazouillis et de dispersion sont meilleures que celles de la DFB et conviennent mieux à la transmission longue distance. Les principaux scénarios d’application d’EML sont : réseau de télécommunications longue distance à grande vitesse, réseau de télécommunications longue distance, réseau de la région métropolitaine et interconnexion des centres de données (réseau DCI).
(3) VCSEL a les caractéristiques d’un mode longitudinal unique, d’un spot de sortie circulaire, d’un prix bas et d’une intégration facile, mais la distance de transmission lumineuse est courte, adaptée à la transmission à courte distance dans un rayon de 500 m. Les principaux scénarios d’application sont : centre de données interne, électronique grand public (3D). Un
Il existe deux types de puces de détecteur : le NIP (détecteur de diodes PN) et l’APD (détecteur de diodes d’avalanche). Le premier a une sensibilité relativement faible, qui est utilisée sur de courtes et moyennes distances, et le second a une sensibilité élevée, qui est utilisée sur des distances moyennes et longues.
D’une part, la puce électrique réalise un soutien à l’exploitation de la puce optique, comme le LD (pilote laser), le TIA (amplificateur de transimpédance), le CDR (circuit horloge et récupération de données), d’une part, réalise l’ajustement de puissance du signal électrique, comme ma (amplificateur principal), d’autre part, pour réaliser un traitement complexe des signaux numériques, tels que la modulation, le contrôle cohérent du signal, la conversion en série parallèle / parallèle-série, etc. Il existe également quelques modules optiques avec DDM (Digital Diagnostic Function), correspondant au MCU et à l’EEPROM. Les puces électriques sont généralement utilisées ensemble, et les fabricants de puces grand public introduisent généralement un ensemble de produits pour un certain type de module optique.
Qu’il s’agisse d’une puce optique ou d’une puce électrique, selon le matériau du substrat (substrat), il peut être divisé en catégories suivantes : phosphide d’indium (InP), arséides de gallium (GAA), à base de silicium (Si), etc.:
Utilisation correspondante de la puce optique et de la puce électrique : À l’extrémité de transmission, le signal électrique est modulé à l’intérieur ou à l’externe par CDR, LD et d’autres puces de traitement de signal, conduisant la puce laser pour compléter la conversion électro-optique ; à l’extrémité de réception, le signal optique est converti en impulsions électriques par la puce du détecteur, et puis la modulation de l’amplitude est effectuée par des puces de traitement de puissance telles que TIA et MA, et enfin un signal électrique continu qui peut être traitée par le terminal est la sortie. La coopération de la puce optique et de la puce électronique permet de réaliser les principaux indicateurs de performance tels que le taux de transmission, le rapport d’extinction et la puissance optique transmise, et est l’appareil le plus important qui détermine les performances du module optique.
Les puces optiques de dispositif ont des barrières techniques extrêmement élevées et des flux compliqués de processus, ainsi elles sont la plus grande partie de la structure de coût de MODULE optique BOM. Le coût des puces optiques est généralement de 40% -60%, et le coût des puces électriques est généralement de 10% -30%. Plus la vitesse est élevée, plus le coût des puces électriques à module optique haut de gamme est élevé.