光纤连接实现10Gb/s发射机新设计
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光纤连接实现10Gb/s发射机新设计  2012/3/1
新技术降低了发射机的功率、成本和体积AnalogDevices公司SeanMorleyBrianRussell随着10Gb/s光纤链路在城域网中应用的日益普及,人们对于低成本、小形状因数和低功率的光电模块的需求量越来越大。对低成本模块的需求因人们对网络带宽需求的增加而不断增长。小形状因数和低功率的模块实现了高端口密度线路卡的设计,这反过来又会降低了终端设备的成本。研究人员在10Gb/s发射机的设计中通过采用新的技术和元件,来满足这些新的要求。传统
  新技术降低了发射机的功率、成本和体积Analog Devices公司 Sean Morley Brian Russell    随着10Gb/s光纤链路在城域网中应用的日益普及,人们对于低成本、小形状因数和低功率的光电模块的需求量越来越大。对低成本模块的需求因人们对网络带宽需求的增加而不断增长。
小形状因数和低功率的模块实现了高端口密度线路卡的设计,这反过来又会降低了终端设备的成本。研究人员在10Gb/s发射机的设计中通过采用新的技术和元件,来满足这些新的要求。


传统方法
短跨距(Short Reach)10Gb/s发射机的传统设计方法,一直是采用由50Ω激光二极管激励器(laser diode driver,LDD)供电的直接调制激光器(direct modulation laser, DML)模块。DML是由一个50Ω激光二极管以及与其封装在一个模块中的热电冷却器(thermoelectric cooler,TEC)和附加元件所组成。高频数据一般通过一个GPO连接器耦合到该模块。
LDD通常单独封装在一个陶瓷外壳中。如图1所示,采用50Ω传输线设计技术实现了两个元件的互连。GPO连接器内部的阻抗在很宽的带宽范围内被专门做成50Ω,以为传输线提供正确的终端负载。
一般需要对传输线进行反向终接(Back Termination),以防止来自DML的信号反射返回激光器并使光眼(OpticalEye)产生劣化。由于LDD的输出端存在较大的电压摆幅(通常为3~4V),因此必须采用AC耦合以为LDD留有足够的峰值储备(headroom)。若想满足今天对10Gb/s模块的要求,这种传统的方法存在以下一些缺陷:
● 传输线的反向终接会产生额外的功耗;
● 与3V电源不兼容的电压摆幅为通过采用低电源电压来降低功率的做法设置了障碍;
● 在模块(特别是DML)中采用封装式元件的做法增加了元件成本,并制约了压缩总体尺寸的能力;
● 有些生产工序(比如RF连接器配合)无助于大批量生产,因此限制了降低制造成本;
● 人们通常不希望在LDD输出端进行AC耦合,因为这样做会使那种能够在较宽的数据率范围工作的模块的设计变得更加困难。


新方法
一种通常被称作“联合封装”(copackaging)的新方法把LDD和激光二极管(均为芯片形式)紧挨在一起安装,使得这两个元件之间的间隔小到无需采用传输线技术。该方法力争将与互连相关的电感电容降到能够满足获得足够的10Gb/s传输质量的水平上。

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