CN105703835A - 单片集成高速光通信收发模块 - Google Patents

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李明
孙术乾
唐健
祝宁华
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
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    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2589—Bidirectional transmission
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Abstract

一种单片集成高速光通信收发模块，包括：一光发射部分；一光合束器，该光合束器通过波导与光发射部分连接；一光接收部分；一光分束器，该光分束器通过波导与光接收部分连接；所述光发射部分、光合束器、光接收部分和光分束器均制作在同一衬底上；所述与光发射部分连接的光合束器及与光接收部分连接的光分束器均是通过光纤与外部通信网络连接。本发明是将所有器件都集成在一个铟磷基芯片上，大大减小了设备体积，降低了功耗，克服了传统光通信系统中分立器件体积和功耗的弊端。

Description

单片集成高速光通信收发模块
技术领域
本发明涉及光子集成、光纤通信等领域，更具体涉及一种单片集成高速光通信收发模块。
背景技术
随着信息技术和通信网络的飞速发展，高速率、大带宽、低功耗、低成本成为光通信发展的目标，而实现通信设备的集成化是实现这一目标的必由之路。只有集成化才能实现高密度、低能耗、低成本，满足人们日益增长的业务需求。
光电集成分为混合集成和单片集成，虽然混合集成可以发挥不同材料各自的优势，但不同材料体系的兼容性和对接封装技术成为限制其发展的一个重要因素，因此单片集成技术仍然是各国着力发展的重点方向。相比于硅基集成，铟磷基材料在光源和探测器方面具有明显的优势，是有源光子集成芯片的首选材料。
光收发模块是高速光通信网络的核心部分，目前商用的光发射/接受机都是有分立器件搭建而成，效率低、成本高，体积和功耗的问题也越来越明显。因此，实现集成化的光收发模块已成为业内的共识和行业发展的趋势。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种单片集成高速光通信收发模块，是将所有器件都集成在一个铟磷基芯片上，大大减小了设备体积，降低了功耗，克服了传统光通信系统中分立器件体积和功耗的弊端。
本发明提供一种单片集成高速光通信收发模块，包括：
一光发射部分；
一光合束器，该光合束器通过波导与光发射部分连接；
一光接收部分；
一光分束器，该光分束器通过波导与光接收部分连接；
所述光发射部分、光合束器、光接收部分和光分束器均制作在同一衬底上；
所述与光发射部分连接的光合束器及与光接收部分连接的光分束器均是通过光纤与外部通信网络连接。
本发明的有益效果是，所有器件都集成在一个铟磷基芯片上，大大减小了设备体积，降低了功耗，克服了传统光通信系统中分立器件体积和功耗的弊端。
附图说明
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，现结合具体实例，并参照附图，对本发明做进一步说明，其中：
图1是本发明单片集成高速光通信收发模块的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明提供一种单片集成高速光通信收发模块，包括：
一光发射部分20，所述光发射部分20包括2-8个不同波长的直调DFB激光器21，调制频率为25GHz，边模抑制比＞50dB，输出功率为3mW，所述光发射部分20中的直调DFB激光器21有2个直流引脚，3个射频引脚与外部相连；
一光合束器30，该光合束器30通过波导与光发射部分20连接；
一光分束器50，该光分束器50通过波导与光接收部分40连接；
所述光合束器30和光分束器50为多通道阵列波导光栅，通道间隔为400GHz，自由光谱范围为17.92nm，3dB带宽为120GHz，每个通道的中心波长与DFB激光器21的波长对应；
一光接收部分40，所述光接收部分40包括2-8个光电探测器41，其中每个光电探测器41的响应度为0.8A/W，3dB带宽为20GHz，-2V时的暗电流＜10nA，所述光接收部分40中的光电探测器41有3个射频引脚与外部相连；
发射机部分的不同激光器分别发射不同波长的激光，射频信号通过激光器上的射频引脚直接调制到输出的激光上。虽然每个激光器的调制速率只有25GHz，但N路激光合束后信道总的发射速率就可以达到N×25Gb/s，从而实现了高速收发。
所述光发射部分20、光合束器30、光接收部分40和光分束器50均制作在同一衬底10上；大大减小了设备体积，降低了功耗，克服了传统光通信系统中分立器件体积和功耗的弊端。
所述与光发射部分20连接的光合束器30及与光接收部分40连接的光分束器50均是通过光纤60与外部通信网络连接。
实施例1
本实施例是参阅4个直调DFB激光器21和4个光电探测器41组成的单片集成高速光通信收发模块，包括：
一光发射部分20，所述光发射部分20包括4个直调DFB激光器21，其发射波长分别为1543.73nm，1546.92nm，1550.12nm和1553.33nm，调制频率为25GHz，边模抑制比＞50dB，输出功率为3mW，所述光发射部分20中的直调DFB激光器21有2个直流引脚，3个射频引脚与外部相连；
一光合束器30，该光合束器30通过波导与光发射部分20连接；
一光分束器50，该光分束器50通过波导与光接收部分40连接；
所述光合束器30和光分束器50为多通道阵列波导光栅，通道间隔为400GHz，自由光谱范围为17.92nm，3dB带宽为120GHz，每个通道的中心波长为1543.72nm，1546.92nm，1550.12nm和1553.32nm；
一光接收部分40，所述光接收部分40包括4个光电探测器41，其中每个光电探测器41的响应度为0.8A/W，3dB带宽为20GHz，-2V时的暗电流＜10nA，所述光接收部分40中的光电探测器41有3个射频引脚与外部相连；
所述光发射部分20、光合束器30、光接收部分40和光分束器50均制作在同一衬底10上；
所述与光发射部分20连接的光合束器30及与光接收部分40连接的光分束器50均是通过光纤60与外部通信网络连接。
以上所述的具体实施事例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的说明。应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施事例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种单片集成高速光通信收发模块，包括：
一光发射部分；
一光合束器，该光合束器通过波导与光发射部分连接；
一光接收部分；
一光分束器，该光分束器通过波导与光接收部分连接；
所述光发射部分、光合束器、光接收部分和光分束器均制作在同一衬底上；
所述与光发射部分连接的光合束器及与光接收部分连接的光分束器均是通过光纤与外部通信网络连接。
2.根据权利要求1所述的单片集成高速光通信收发模块，其中光发射部分包括2-8个不同波长的直调DFB激光器，调制频率为25GHz，边模抑制比＞50dB，输出功率为3mW。
3.根据权利要求1所述的单片集成高速光通信收发模块，其中所述光合束器和光分束器为多通道阵列波导光栅，通道间隔为400GHz，自由光谱范围为17.92nm，3dB带宽为120GHz，每个通道的中心波长与DFB激光器的波长对应。
4.根据权利要求1所述的单片集成高速光通信收发模块，其中所述光接收部分包括2-8个光电探测器，其中每个光电探测器的响应度为0.8A/W，3dB带宽为20GHz，-2V时的暗电流＜10nA。
5.根据权利要求1所述的单片集成高速光通信收发模块，其中所述光发射部分中的直调DFB激光器有2个直流引脚，3个射频引脚与外部相连。
6.根据权利要求1所述的单片集成高速光通信收发模块，其中所述光接收部分中的光电探测器有3个射频引脚与外部相连。
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