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2.2 100Gb/s 客户侧的光发射和光接收集成器件
100G客户侧光模块的标准主要由IEEE标准组织制定,其协议是IEEE802.3ba,在该协议中,基于100GBASE-LR4 标准的光模块拥有最大的市场。
100G客户侧光模块的原理框图如图3所示。在发射部分,输入进模块的10路10Gb/s差分电信号通过码速转换芯片的处理,输出4路25Gb/s高速电信号,4路高速电信号输入进混合集成TOSA,完成光电转换和四路光信号波分复用功能;在接收部分,接收的光信号输入进混合集成ROSA,混合集成ROSA完成波分解复用和光电信号转换,输出4路25Gb/s高速电信号。4路25Gb/s高速电信号经过码速转换芯片,输出10路10Gb/s差分电信号。控制接口完成模块的功能控制和模块参数上报。
图3 100G 客户侧光模块原理框图
下一代100G 客户侧光收发模块—CFP2的体积将减小到目前的三分之一,功耗将减小为当前的一半,传统的分立光电器件已难以满足这种需求,基于集成技术的4×25Gb/s光发射组件TOSA和光接收组件ROSA应运而生。NTT的研究小组利用单片集成和混合集成技术分别实现了小型化的TOSA[3]和ROSA[4]器件,如图4和图5所示。
单片集成的4×25Gb/s光发射芯片实现了激光器(LD)、电吸收调制器(EA)和背光探测器(MPD)和多模干涉耦合器MMI合波器的单片集成。该芯片基于铟磷(InP)基的多量子阱材料,由于不同元件的波导和电学结构不同,利用到了选择区域外延(SAG)和端面耦合(Butt-couping)等多种材料生长技术。在器件结构上,采用在芯片上部架设GSG传输线的方式,减少了金丝打线的长度,减少电学寄生效应,实现了电学信号高速传输。虽然单片集成的芯片和器件具有无可比拟的小尺寸,但由于InP波导的损耗较大,加上1分4 MMI固有的6dB插损,整个器件的输出光功率不高,与100GE-LR4的光功率要求还有一段距离。
图4 基于单片集成技术的TOSA芯片和器件技术
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