10Gb/s光收发模块封装技术
发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:675
(中国电子科技集团公司第四十四研究所，重庆400060) | ||||||||||
关键词：光收发模块，准平面，封装技术,封装 中图分类号：tn305.94文献标识码：a文章编号：1681-1070(2005)07-10-04 1 10gb／s光收发模块 众所周知，光通信市场连续增长的关键是低成本光器件技术的发展。光通信应用标准的开发和光收发器应用的增长，为发展10gb／s速率光通信应用的低成本技术提供了机遇。为了充分利用这个机遇，光器件制造商们需要开发一种灵活的器件级封装方法。 10gb／s光通信标准与主要应用如表1所示。目前，在l0gb／s光通信数据率中有三个重要工业标准：telcordia gr-253-core(oc-192)(及相关的itu-t.g.691sdh『stm一64』和itu-tg.709光传输网络标准)；ieee802.3ae 10gigabit以太网标准和10gb／s变型的光纤信道标准。这些光通信标准也驱动了对新型封装技术的需求。虽然每种光通信标准的数据率和格式稍有不同，但是采用这些标准的光器件技术已可以满足实际应用需求。 10gb／s光器件发展的一个重要趋势是将光发射和接收器件与高速电子学集成的模块。这种器件也称为收发器，常用于1gb以太网和l～2gb／s光纤信道中。近年来，已由分市立器件和高速电子元器件组合构成了0c-48(2.5gb／s)和oc-192(10gb／s)sonet线路卡。特别是在最近两年，国际上已成立了几个有关10gb／s光收发器的多源协议(msas)组织，发展趋势是采用这些msa的10gb／s光收发模块(见图1)逐渐替代分立器件。 微型模块可形成具有非致冷激光器和高性能pin或apd基接收器的小管脚收发器。这些激光器和接收器模块与各种高速电子芯片集成，以便构成基于300针msa或xenpak模块msa规范的光收发器。图2为intel 公司开发的300针msa sff光收发器照片。 2 10gb／s光收发模块的构成 10gb／s光收发模块主要由激光器和接收器组成。为满足光纤链路的距离要求，通常在不同的光通信应用中要求不同的光功率预算和色散参数。为了获得实际应用中所要求的综合配置，则需要几种不同类型的激光器和接收器。表2为通用10gb／s系列的应用和光器件技术。 2.1 激光器 在850nm波长工作的垂直腔表面发射激光器(vcsel)可用于企事业单位的甚短距离(vsr)多模光纤应用收发器。长波长(1 310nm)vcsel还在发展之中，在解决了器件的关键特性参数之后可获得低成本器件，并日．将取代侧面发射的激光器。 工作在1 310nm波长的法布里-珀罗(fp)或分布反馈(dfb)激光器一般用于接入网和交接箱与交接箱之问互连的vsr和短距离(600m～20km)单模光纤应用。为满足10gb／s fp和dfb激光器性能和寿命要求，要求激光器保持在适当的工作温度(35℃或35℃以下)，这就需要采用热电致冷器(tec)。但是，采用tec既增加了成本，又常常不可靠，而且在高温工作时还消耗了有效功率。如今已有无制冷器工作并仍可满足性能和寿命要求的dfb激光器。虽然它还有封装和控制的问题，并且还不够紧凑，但由于非致冷激光器在高温工作时有较低的消耗功率，所以与有制冷激光器相比还是有显著的优势。 一般是采用直接调制激光器，即通过接通和断开激光器进行调制。在1550nm波长工作的电吸收调制激光器(eml)一般用于中距离(25～40km)光通信。这种激光器由与外调制器的电吸收(ea)部分单片集成的dfb激光器构成。为了满足更多的应用和更长距离，可将ea作为一个分离的芯片单独制作，然后再与激光器芯片共封装，那么该器件的ea部分则可达到最佳化。虽然这种激光器成本降低，但其调制器光谱较窄，并且又由于通过ea部分有较高的损耗，所以限制了光输出功率。因此，对于dwdm系统和长距离(80km)光
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