אופטי
אופטיגאומוניציה (אומוניה)גהיפ
שבבים אופטיים ושבבים חשמליים הם המכשירים החשובים ביותר הקובעים את הביצועים של מודולים אופטיים.
שבבים אופטיים ושבבים חשמליים הם המרכיבים המרכזיים של התקנים אופטיים.
בהתקנים אופטיים, שבבים אופטיים משמשים להמרה של אותות פוטואלקטריים. על פי סוגים שונים, ניתן לחלק אותו שבבים אופטיים פעילים ושבבים אופטיים פסיביים.
שבבים אופטיים פעילים מחולקים לשבבי לייזר (משדר) ולשבבי גלאי (מקלט). בקצה המשדר (שבב לייזר), מודול ההדרה האופטית ממיר את האות החשמלי לאות אופטי; בקצה המקבל (שבב גלאי), האות האופטי משוחזר לאות חשמלי ומוכנס להתקן אלקטרוני. הביצועים וקצב השידור של השבב האופטי קובעים ישירות את יעילות השידור של מערכת התקשורת של הסיבים האופטיים.
הערך של שבבי לייזר הוא גדול, והמחסומים הטכניים גבוהים. זה "הפנינה" של שבבים אופטיים. על פי סוג פליטת האור, היא מחולקת לפליטת פני השטח ולפליטת צד. ביניהם, לייזרים פולטי פני השטח הם בעיקר VCSEL (חלל אנכי פני השטח פולטלייזרים); ישנם סוגים רבים של לייזרים פולטי קצה, כולל FP (Fabry-Pérot, Fabry-Perot לייזר), DFB (מבוזר משוב לייזר, לייזר משוב מבוזר) ו EML (Electroabsorption אפנון לייזר), שבבי לייזר FP מסורתיים צמצמו בהדרגה את היישומים שלהם בתחום התקשורת האופטית בשל הפסדים גדולים ומרחקי שידור קצרים. ישנם שלושה סוגים עיקריים של שבבי לייזר ליבה: DFB ו EML ו VCSEL.
(1) DFB הוא לייזר אפנון ישיר הנפוץ ביותר, אשר מבוסס על FP באמצעות סורג בראג מובנה, כך הלייזר הוא מונוכרומטי מאוד, הפחתת אובדן והגדלת מרחק השידור. כיום, לייזרים DFB משמשים בעיקר עבור שידור בינוני וארוך טווח. תרחישי היישום העיקריים כוללים: רשת גישה FTTx, רשת שידור, תחנת בסיס אלחוטית, וחיבור פנימי של מרכזי נתונים.
(2) לייזרים EML להוסיף גיליון ספיגת אלקטרו (EAM) כמו אפנן חיצוני על בסיס DFB. ביצועי הציוצים והפיזור טובים יותר מ- DFB, ומתאימות יותר לשידור למרחקים ארוכים. תרחישי היישום העיקריים של EML הם: במהירות גבוהה, רשת תקשורת למרחקים ארוכים עמוד שדרה, רשת מטרופולין אזור וחיבור מרכז נתונים (רשת DCI).
(3) VCSEL יש את המאפיינים של מצב אורכי יחיד, נקודת פלט מעגלית, מחיר נמוך ושילוב קל, אבל מרחק השידור הזוהר הוא קצר, מתאים לשידור למרחקים קצרים בתוך 500 מ '. תרחישי היישום העיקריים הם: מרכז נתונים פנימי, אלקטרוניקה צרכנית (תלת-מיתד). ת
ישנם שני סוגים של שבבי גלאי: PIN (גלאי דיודה PN) ו APD (גלאי דיודה מפולת). לשעבר בעל רגישות נמוכה יחסית, המשמשת למרחקים קצרים ובינוניים, והאחרון בעל רגישות גבוהה, המשמש למרחקים בינוניים ורביים.
מצד אחד, השבב החשמלי מבין תמיכה בהועת השבב האופטי, כגון LD (מנהל התקן לייזר), TIA (מגבר transimpedance), CDR (מעגל שחזור שעון ונתונים), מצד אחד, מבין את התאמת הכוח של האות החשמלי, כגון MA (מגבר ראשי), מצד שני, כדי להשיג עיבוד אותות דיגיטלי מורכב, כגון אפנון, בקרת אותות קוהרנטית, סידורי-מקבילי / המרה מקבילית, וכו '. ישנם גם כמה מודולים אופטיים עם DDM (פונקציית אבחון דיגיטלי), המתאים MCU ו- EEPROM. שבבים חשמליים משמשים בדרך כלל יחד, ויצרני שבבים רגילים בדרך כלל יציגו סט של מוצרים עבור סוג מסוים של מודול אופטי.
בין אם זה שבב אופטי או שבב חשמלי, בהתאם למאכל (השקוע) החומר, ניתן לחלק אותו לקטגוריות הבאות: פוספיד indium (InP), גליום arsenide (GaAs), מבוסס סיליקון (Si), וכו '.
התאמת השימוש בשבב אופטי ושבב חשמלי: בקצה המשדר, האות החשמלי מאופנן מבפנים או חיצונית על ידי CDR, LD ושבבי עיבוד אותות אחרים, ונהיגה בשבב הלייזר כדי להשלים את ההמרה האלקטרו-אופטית; בקצה המקבל, האות האופטי מומר פולסים חשמליים על ידי שבב הגלאי , ואז אפנון משרעת מתבצע באמצעות שבבי עיבוד חשמל כגון TIA ו-MA, ולבסוף אות חשמלי רציף שניתן לעבד על ידי המסוף הוא פלט. שיתוף הפעולה של השבב האופטי והשבב האלקטרוני מבין את מימוש מחווני הביצועים העיקריים כגון קצב שידור, יחס הכחדה והתכול אופטי משודר, והוא המכשיר החשוב ביותר שקובע את ביצועי המודול האופטי.
שבבי התקן אופטי כוללים מחסומים טכניים גבוהים במיוחד וזרמי תהליך מורכבים, כך שהם החלק הגדול ביותר של מבנה העלות BOM של המודול האופטי. העלות של שבבים אופטיים היא בדרך כלל 40% -60%, ואת העלות של שבבים חשמליים הוא בדרך כלל 10% -30%. מהירות גבוהה יותר, כך העלות של שבבים חשמליים אופטיים באיכות גבוהה גבוהה יותר.