光通信網(wǎng)絡中的光收發(fā)模塊和數(shù)字可變電阻及其應用

魯思慧 本文介紹光通信網(wǎng)絡中光收發(fā)模塊和數(shù)字非易失可變電阻的技術(shù)與應用,并著重分析新型數(shù)字非易失可變電阻ds1847/8在激光技術(shù)中對系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)節(jié)的設計及應用。光收發(fā)模塊伴隨光纖通信網(wǎng)絡發(fā)展應運而生 近年來，從關(guān)于通信網(wǎng)絡技術(shù)的信息中發(fā)現(xiàn),它總是和越來越高的頻帶寬需求有關(guān)。事實上,這種情況還在繼續(xù),即數(shù)量不斷增長的電話、傳真、調(diào)制解調(diào)器和計算機,它們對帶寬的需求越來越高，以用來傳送太比特數(shù)字化信息(視頻、圖像、建模程序以及數(shù)據(jù)和語音等)。與此同時，那些快速成長的高科技通信公司正在為滿足寬帶的需求而努力。在過去的十年，主要力量已經(jīng)投人到開發(fā)光纖網(wǎng)絡中，在光網(wǎng)絡里，光波通過比頭發(fā)絲還要細的光纖，以千兆位/秒的速度傳輸信息。 仍處于發(fā)展中的通信網(wǎng)絡具有高度的復雜性。少數(shù)幾個大公司試圖主宰全球光網(wǎng)絡市場，在此背景下,則是多家公司所開發(fā)的技術(shù)的融合,而每一種都包含了特殊的專門技術(shù)。dallassemiconductor公司則屬于后者,即特殊的專門技術(shù)；它們已設計了一系列的可變電阻，尤其適合于光收發(fā)模塊?，F(xiàn)在,概述一下dallas的可變電位器所應用于宏大的通信網(wǎng)絡方案，以便揭示出一些有關(guān)通信網(wǎng)絡工業(yè)的解決方案。值此應先對關(guān)于光收發(fā)模塊在技術(shù)、標準與應用方面作此分折。概述光收發(fā)模塊光收發(fā)模塊應用 當今,許多制造商都設計和生產(chǎn)光收發(fā)模塊。而光收發(fā)模塊的應用在下列幾個方面,即同步光纖網(wǎng)絡(sonet)和同步數(shù)字體系(sdh)、異步傳輸模式(atm)、光纖分布數(shù)據(jù)接口(fddi)、光纖通道、快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的名稱代表傳輸協(xié)議和標準的國際定義。另一方面，光收發(fā)模塊自身在早期開發(fā)時并沒有規(guī)定標準的物理特性。關(guān)于兼容性問題 由于認識到產(chǎn)品想進一步取得成功，就必須考慮兼容性的要求，在1998年，一些制造商聯(lián)合起來，制訂了一個收發(fā)模塊的多源協(xié)議(msa)。該聯(lián)合體包括： amp incorporated，hewlett-packard company和lucent technologies microelectronics group等等公司。這些公司同意將模塊的尺寸減小一半(寬度減至0.535英寸)以及規(guī)定了一套模塊的封裝和引腳排列,它們能夠在大量的、用于高速光纖通道的rj-45類(包括雙工lc、mt-rj和sc／dc)光連接器之間互換。 目前，一個新的協(xié)會正在起草一份新的光收發(fā)模塊多源協(xié)議(msa)，代表了一個更大的制造商聯(lián)合體和新一代的模塊。這種多源制造商現(xiàn)在包括agilent technologies，hitachi cabl，ibm，molex等均15家著名公司。模塊規(guī)范現(xiàn)在被稱為小外型可插拔(sfp)并有望達到5.0gb／s的傳輸速率。該規(guī)范反映了業(yè)界對于在更小體積、更高速度的熱插拔模塊內(nèi)實現(xiàn)高密度信號傳送的追求。光收發(fā)模塊概念 找到可變電阻(特殊專門技術(shù)的電位器)在光收發(fā)模塊技術(shù)中的位置，將有助于理解關(guān)于收發(fā)模塊的一些基礎(chǔ)知識。模塊先將輸入的光波轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺瑫r將輸出的電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?。而從根本上來講，光收發(fā)器模塊是基于半導體激光技術(shù)。模塊是一塊印刷電路板(pcb)，它具有一定帶寬的光源,其光源來自一個細小的半導體芯片,即一個發(fā)光二極管或激光二極管。而光源頻率在紅外譜近處，可調(diào)制以數(shù)十ghz信號，提供一個寬廣的帶寬。光收發(fā)模塊的信號通道與設計 模塊接收端的接收口接至輸人光纖，光電檢測二極管將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，接著被放大，以便將時鐘和數(shù)據(jù)恢復并解復用,以及通過電接口輸出。光電檢測器要求一個自動控制功率的偏置電路，以提供恒定的工作電壓,見圖1所示。同樣,在模塊發(fā)送端，時鐘和數(shù)據(jù)位的電信號經(jīng)過同步、鎖存后，被送至激光驅(qū)動器。最后，激光驅(qū)動器將信號以電流方式調(diào)制激光二極管，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣狻? 在采用激光二極管的設計中，采用一只光電檢測器監(jiān)測激光二極管的輸出，而后，通過反饋環(huán)路，再將光信號回饋給電路，以測量激光管的實際輸出功率．這種反饋能夠穩(wěn)定激光管輸出功率。但光反饋是這種設計中的一個缺陷。如今己采用一種新的激光技術(shù),即垂直腔體表面發(fā)射激光器(vcsel),由于它只需極低的驅(qū)動電流而通常不需要光電檢測器。 值此要說明的是,激光驅(qū)動器必須做兩件事情：首先它必須保持一個恒定的dc偏置，以設定激光器的工作點；另外它還必須提供—個調(diào)制電流來承載信號。隨著制造商努力增加收發(fā)器的信號吞吐率，激光源的工作常數(shù)必須檢仔細地加以規(guī)范，以更好地控制光輸出。關(guān)于激光二極管和vcsel(垂直腔體表面發(fā)射激光器) fabu-perot類型的激光二極管從芯片狹窄的邊沿發(fā)出相干光線,且反射鏡處于邊緣或安裝在芯片的外部。不管怎樣，對于未來的通信工業(yè)，更有前途的激光源是vcsel。就如同其名稱所述，vcsel從位于芯片頂端(未來可能采用底部)的一個直徑5至25微米的圓形腔體上垂直地發(fā)出激光光柱。反射鏡排列在腔體的兩端稱為“分布式布喇格反射器”。將來,采