I-PEX 开发了 LIGHTPASS-EOB® 100G 板载光模块。
本文介绍了该光模块的详细内容。
超小型光收发引擎
光学 IOCore® 是由 AIO CORE Co.， Ltd. 开发的采用硅光子技术制造的 5 mm² 光收发器芯片。光学元件位于硅基板上，每通道传输速度为 25 Gbps，可在TX 和 RX 的 4 个通道上实现 100 Gbps 总传输速度的双向通信。
1. 设计特点 •超小型、高密度封装（所有 TX 和 RX 功能都集成在 5 mm² 硅芯片上） ① 量子 ② Optical PIN（光接口） ③ 硅光子基板 2. 光学 IOCore® 结构 带有光电二极管 （PD） 和跨阻放大器 （TIA） 的接收器，一个带有半导体激光管 （LD） 的发射器、调制器，以及接收端的来自运算光栅耦合器的光信号，都内置在一个 5 mm² 硅芯片中。在接收端，顶部的光纤通过光学Pin被PD接收，PD被安装在硅基板上，电信号通过 TIA芯片端的电极传输到模块基板。在发射端，LD发出的光根据芯片末端电极引出的电信号，经过调制转换为光信号。通过光波导，信号被光栅耦合器反射到光学Pin，并被引入顶部配备的光纤。 ① 光学PIN 3. 量子点激光二极管（QD-LD) 我们使用量子点激光器（QD-LD）作为光源，即使在高温下也能保持高功率输出。QD-LD具有极高的抗反射性和良好的相对强度噪声（RIN）特性，最大限度地减少了通信系统中与噪声和信号质量相关的问题。此外，与传统LD相比，它更稳定，温度的变化对其性能的影响更小。 传统激光二极管（量子阱) ①光 传统LDS活性层的电子被一维限制。问题是由于高温下，电子迁移率随温度变化而增加，进而导致的特性退化。 QD-LD (量子点) 利用活性层中的量子点的激光器。量子点中的电子能量是有限的，即使温度升高，电子态的变化也很小，从而显著改善了温度特性。量子点是尺寸在10nm量级的微小半导体粒子，大约是电子的波长大小。 4. 光学IOCore®传输（电到光） IOCore®采用温度敏感性较低的Mach-Zehnder（MZ）调制器。MZ调制器的调制效率由方程C×V给出（C=电容，V=电源电压）。由于 C 与温度无关且调制电压保持恒定，因此频率带宽在极广的温度范围内保持稳定。因此，我们可以在很宽的温度范围内实现非常稳定的光输出波形，抖动最小。 5. 光耦合结构 LIGHTPASS® 产品在光收发芯片硅基板上搭载的光学元件与光纤的耦合部分使用光学pin。与光纤的核心部分类似，在光学pin的边界面，光被反射并限制在内部，从而防止泄漏。因此，在接收端，光学pin起到漏斗的作用，将光纤中的光信号连接到光电探测器，而在发射端，光学pin则起到将从光栅耦合器反射的光信号传送到光纤的作用。我们确保接收端和发射端的耦合公差均为± 10 μm 或更大。 6. 光耦合器的温度敏感性 发射侧的光耦合部分，即光学pin的发光部分，表现出温度敏感性。这是因为LD 的波长与温度有关，温度每变化1°C，波长就会偏移0.6 nm。此外，光栅耦合器光的发射角与波长有关，波长每变化1 nm，发射角就会偏移0.083°。因此，光栅耦合器的发射角每变化1°C 温度就会变化0.05°，导致在-40°C 至105°C 的温度范围内角度变化± 3.6°。考虑到光学pin的数值孔径为0.4 或更高，最大入射角为23.6°，我们可以确保足够的入射角。因此，即使角度因温度改变而发生变化，进入光学pin的光也可以将光信号传送到上层光纤而不会泄漏到外部。 7. 光耦合的光轴分析 通过光轴分析，确认从光栅耦合器发出的光发生变化，不会从光学pin泄漏，并有效地传输到上层光纤。 发光角度随温度的变化 0.05 deg/℃ 2025/03/24
•工作温度范围广（量子点激光器能够在 -40~85°C 范围内工作）⇒我们计划将温度范围扩展到 105°C
•高度可靠（采用高效率和高度可靠的量子点激光器）
•采用简易光纤耦合技术（具有足够公差的光学Pin结构允许无源光耦合）
• 成本可控（所有制造过程均实现自动化，以实现高生产率和成本可控性）
①光
