CN117614543A - 一种5g高速光通信的硅基光引擎收发器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其技术方案要点是：包括光发射机和光接收器，所述光发射机与光接收器通过光纤通道传输，所述光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；所述光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，所述光接收器由信道趣合器、光电探测器和解调器组成，所述光发射机由光源、调制器和信道超合器组成。本发明中具有传输通讯效率高、质量好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光电技术领域，特别涉及一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件。
背景技术
在过去十年中, 硅基光电子快速发展成为一种有前途的集成方法,通过利用CMOS制造技术来实现光子系统。硅基光电子晶圆目前多专注于改进制造过程以提高良率和可靠性。关键趋势包括探索诸如氮化硅、锗和铌酸锂等新材料平台,异质和单片III-V集成,以及维度控制方面的工艺改进。
光引擎是光通信系统中实现光信号转换的核心部件，也可以说是一个整体的光学子系统，一般会由多个光器件组成，用于实现光信号的收发、传输和处理。光引擎通常由一个激光二极管和一个调制器组成，其中激光二极管负责产生激光，而调制器则将电信号转换为光信号。在光通信系统中，光引擎的性能对整个系统的传输质量和速率有着直接的影响。
光器件是光通信系统中实现光信号产生、调制、探测和放大等功能的元件。常见的光器件包括激光器、调制器、探测器、放大器等，是制造和生产光模块离不开的伙伴。光器件通常是在光芯片或光模块中使用的。同时光器件也是构成光引擎和光模块的基本组成部分，能够对光信号进行处理或转换的装置。一枚小小的光器件也是蕴含着巨大能力的，这些器件的性能对光通信系统的传输质量、速率和稳定性都有一定的影响。例如，激光器是一种产生激光光源的光器件，调制器是一种可以调制光信号的光器件，探测器是一种可以将光信号转换为电信号的光器件。
现有公开号为CN114665967B的中国专利，其公开了一种基于波分复用的片上光电收发引擎，包括：发射单元，用于将第一数字电信号转换为光信号，包括依次连接的第一串并转换器、微环控制驱动、微环调制器和发射波导，以及连接所述发射波导输入端的激光器，所述微环控制驱动为至少两个，所述微环调制器与所述微环控制驱动数量相同；接收单元，用于将所述光信号转换为第二数字电信号，包括依次连接的接收波导、微环滤波器、光电探测器、跨阻放大器和第二串并转换器，所述微环滤波器为至少两个，所述光电探测器和跨阻放大器均与所述微环滤波器数量相同。该发明通过串并行转换的方式将多路电信号转换为不同波长的光信号在同一波导中同时传输，有效提高了传输数据容量。
再如现有公开号为CN109387910A的中国专利，其公开了一种并行光收发引擎组件，包括线路基板、光纤阵列互联基板和耦合机构，在线路基板上设置有并行光电阵列裸芯片、调理裸芯片和控制裸芯片、透光保护层、接垫和接触体；线路基板具有第一凹槽和第二凹槽，在第一凹槽与第二凹槽加工连通孔；并行光电阵列裸芯片、透光保护层分别与第一凹槽、第二凹槽紧配；线路基板的第二表面与所述耦合机构的第一表面通过胶合固定，并压住所述光纤阵列互联基板。本发明提出了一种应用于板间、多芯片组件或芯片间高速高密度并行光收发引擎组件，不仅利用裸芯片并通过金丝键合使得组件更为小型化，而且在安装的同时实现光电芯片与光纤阵列无源对准，并缩短光电芯片与光纤阵列距离，提升耦合效率。
上述的专利存在着一些优点，但是也存在着一些缺点：其传输质量和速率较差，可改进。
发明内容
针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，以解决背景技术中提到的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，包括光发射机和光接收器，所述光发射机与光接收器通过光纤通道传输，所述光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；所述光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，所述光接收器由信道趣合器、光电探测器和解调器组成，所述光发射机由光源、调制器和信道超合器组成。
较佳的，所述光接收器为直接检测接收机，所述光接收器输入的电信号通过驱动电路对光源进行强度调制，转换为光信号在光纤中进行传输；所述光信号在光纤中传输之后，输入到光接收机中，通过光电探测器将光信号转换为电信号，对电信号进行放大后，再经过信号恢复对信号进行整形，最后输出电信号。
较佳的，所述光接收器包括中继器，所述中继器由光电探测器、光源和判决再生电路组成，所述中继器补偿光信号在光纤中传输时的衰减并对波形失真的近似脉冲进行管理。
较佳的，所述光发射机连接有光纤接入设备，所述光纤接入设备采用无源光网络，所述光纤接入设备连接有光线路终端、光网络单元和波分复用器。
较佳的，所述光纤包括内芯和包层，所述光纤中的光信号通过芯部传输，所述光信号在包层中进行反射以防止光信号的波动和损失，所述光接收器还包括光纤放大器和光纤衰减器。
较佳的，所述光发射机连接有跨阻放大器和光电探测器，所述跨阻放大器用于将所述光电探测器出射的电信号进行放大，所述跨阻放大器连接有串并转换器，所述串并转换器用于将至少两路跨阻放大器出射的电信号进行合路，并按照时序转换为所述单路数字电信号。
较佳的，所述光电探测器包括光探测器本体和聚焦透镜，所述聚焦透镜和光探测器本体依序设于输出的光路上，所述光探测器本体连接有准直器，所述准直器的输入端设于端口输出的光路上，所述准直器的输出端与光电探测器连接。
较佳的，所述信道超合器采用光纤阵列互联基板，所述光纤阵列互联基板为垂直腔面发射激光器阵列或GaAs PIN光电探测器阵列时，光纤定位沟槽的间距为270μm。
较佳的，所述光电探测器包括光电探测层、承载层、电极和衬底，所述光电探测层为硒化铟、硒化锌或氮化硅的一种，所述承载层是光电导探测器的支撑层，所述电极为铝、钨或银的一种，所述衬底材料为石英、硅或镓砷化物。
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
本发明中具有传输通讯效率高、质量好的优点；通过应用5G高速光通信的硅基光引擎收发器件中的光发射机和光接收器可实现光信号的传输转换，光发射机与光接收器通过光纤通道传输，光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，再通过光接收器中的信道趣合器、光电探测器和解调器，光发射机中的光源、调制器和信道超合器能够提高信号传输质量与水平。
附图说明
图1是本发明的结构系统图之一；
图2是本发明的结构系统图之二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参考图1和图2，一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，包括光发射机和光接收器，所述光发射机与光接收器通过光纤通道传输，所述光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；所述光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，所述光接收器由信道趣合器、光电探测器和解调器组成，所述光发射机由光源、调制器和信道超合器组成。
参考图1和图2，所述光接收器为直接检测接收机，所述光接收器输入的电信号通过驱动电路对光源进行强度调制，转换为光信号在光纤中进行传输；所述光信号在光纤中传输之后，输入到光接收机中，通过光电探测器将光信号转换为电信号，对电信号进行放大后，再经过信号恢复对信号进行整形，最后输出电信号。
参考图1和图2，所述光接收器包括中继器，所述中继器由光电探测器、光源和判决再生电路组成，所述中继器补偿光信号在光纤中传输时的衰减并对波形失真的近似脉冲进行管理。
参考图1和图2，所述光发射机连接有光纤接入设备，所述光纤接入设备采用无源光网络，所述光纤接入设备连接有光线路终端、光网络单元和波分复用器。
参考图1和图2，所述光纤包括内芯和包层，所述光纤中的光信号通过芯部传输，所述光信号在包层中进行反射以防止光信号的波动和损失，所述光接收器还包括光纤放大器和光纤衰减器。
参考图1和图2，所述光发射机连接有跨阻放大器和光电探测器，所述跨阻放大器用于将所述光电探测器出射的电信号进行放大，所述跨阻放大器连接有串并转换器，所述串并转换器用于将至少两路跨阻放大器出射的电信号进行合路，并按照时序转换为所述单路数字电信号。
参考图1和图2，所述光电探测器包括光探测器本体和聚焦透镜，所述聚焦透镜和光探测器本体依序设于输出的光路上，所述光探测器本体连接有准直器，所述准直器的输入端设于端口输出的光路上，所述准直器的输出端与光电探测器连接。
参考图1和图2，所述信道超合器采用光纤阵列互联基板，所述光纤阵列互联基板为垂直腔面发射激光器阵列或GaAs PIN光电探测器阵列时，光纤定位沟槽的间距为270μm。
参考图1和图2，所述光电探测器包括光电探测层、承载层、电极和衬底，所述光电探测层为硒化铟、硒化锌或氮化硅的一种，所述承载层是光电导探测器的支撑层，所述电极为铝、钨或银的一种，所述衬底材料为石英、硅或镓砷化物。
参考图1和图2，本发明中具有传输通讯效率高、质量好的优点；通过应用5G高速光通信的硅基光引擎收发器件中的光发射机和光接收器可实现光信号的传输转换，光发射机与光接收器通过光纤通道传输，光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，再通过光接收器中的信道趣合器、光电探测器和解调器，光发射机中的光源、调制器和信道超合器能够提高信号传输质量与水平。
其中，本发明具有一系列优点，如：
高速传输：光纤收发器能够实现高速的数据传输。光信号的传输速度非常快，远远高于传统的电信号传输速度。因此，在需要高速数据传输的场景，如网络通信、数据中心互联等，光纤收发器成为不可或缺的部件。
长距离传输：光纤收发器能够在光纤之间传输信号，而光信号在光纤中的传输损耗较小。这使得光纤收发器在需要长距离传输的应用中表现出色，如城域网、广域网和长距离数据传输等。
抗干扰性：光纤通信采用光信号传输，相比传统的铜线传输方式，不易受到电磁干扰的影响。因此，光纤收发器在高干扰环境下表现出色，如工业自动化和军事通信等领域。
安全性高：光纤收发器采用光信号传输，不会产生电磁辐射，也不容易被窃听。这使得光纤通信相比传统电信号传输更具安全性，适用于对数据安全性要求较高的场景，如政府通信和金融领域。
网络拓扑灵活性好：光纤收发器可以支持不同的网络拓扑结构，如点对点连接、星型拓扑、环状拓扑等，为构建灵活的光纤通信网络提供了便利。
此外，本发明可采用单纤光纤收发器与多纤光纤收发器；其中单纤光纤收发器是一种特殊类型的光纤收发器，它只需要一根光纤来实现双向的光信号传输。这意味着单根光纤同时用于发送和接收信号，通过采用不同的波长或时间分割技术，实现了信号的双向传输。单纤光纤收发器在光纤通信中可以节省光纤的使用，适用于一些需要节约光纤资源的应用场景。多纤光纤收发器是传统的光纤收发器类型，它需要至少两根光纤来实现双向的光信号传输。一根光纤用于发送信号，另一根光纤用于接收信号。多纤光纤收发器在光纤通信中需要更多的光纤资源，但同时也能提供更稳定和独立的双向传输通道，适用于对信号传输要求更为严格的应用场景。
如果需要节约光纤资源并且对传输性能要求不是非常高，可以考虑单纤光纤收发器。而如果需要更为稳定和独立的双向传输通道，对信号传输要求较高，那么可以选择多纤光纤收发器。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：包括光发射机和光接收器，所述光发射机与光接收器通过光纤通道传输，所述光发射机将电信号转化为光信号并将光信号注入光纤中进行传输；所述光接收器将从光纤输出的光信号转化为电信号，所述光接收器由信道趣合器、光电探测器和解调器组成，所述光发射机由光源、调制器和信道超合器组成。
2.根据权利要求1所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光接收器为直接检测接收机，所述光接收器输入的电信号通过驱动电路对光源进行强度调制，转换为光信号在光纤中进行传输；所述光信号在光纤中传输之后，输入到光接收机中，通过光电探测器将光信号转换为电信号，对电信号进行放大后，再经过信号恢复对信号进行整形，最后输出电信号。
3.根据权利要求1所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光接收器包括中继器，所述中继器由光电探测器、光源和判决再生电路组成，所述中继器补偿光信号在光纤中传输时的衰减并对波形失真的近似脉冲进行管理。
4.根据权利要求1所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光发射机连接有光纤接入设备，所述光纤接入设备采用无源光网络，所述光纤接入设备连接有光线路终端、光网络单元和波分复用器。
5.根据权利要求1所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光纤包括内芯和包层，所述光纤中的光信号通过芯部传输，所述光信号在包层中进行反射以防止光信号的波动和损失，所述光接收器还包括光纤放大器和光纤衰减器。
6.根据权利要求1所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光发射机连接有跨阻放大器和光电探测器，所述跨阻放大器用于将所述光电探测器出射的电信号进行放大，所述跨阻放大器连接有串并转换器，所述串并转换器用于将至少两路跨阻放大器出射的电信号进行合路，并按照时序转换为所述单路数字电信号。
7.根据权利要求6所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光电探测器包括光探测器本体和聚焦透镜，所述聚焦透镜和光探测器本体依序设于输出的光路上，所述光探测器本体连接有准直器，所述准直器的输入端设于端口输出的光路上，所述准直器的输出端与光电探测器连接。
8.根据权利要求1所述的一种激光雷达收发共轴光学引擎结构，其特征在于：所述信道超合器采用光纤阵列互联基板，所述光纤阵列互联基板为垂直腔面发射激光器阵列或GaAsPIN光电探测器阵列时，光纤定位沟槽的间距为270μm。
9.根据权利要求7所述的一种5G高速光通信的硅基光引擎收发器件，其特征在于：所述光电探测器包括光电探测层、承载层、电极和衬底，所述光电探测层为硒化铟、硒化锌或氮化硅的一种，所述承载层是光电导探测器的支撑层，所述电极为铝、钨或银的一种，所述衬底材料为石英、硅或镓砷化物。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20240227 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |