光通信芯片瀏覽次數：12144次  最近更新：2019-12-23 14:42:51

光芯片和電芯片是光器件的核心部件。

在光器件中，光芯片用于光電信號的轉換。根據種類不同，可分為有源光芯片和無源光芯片。

有源光芯片又分為激光器芯片（發射端）和探測器芯片（接收端）等。在發射端（激光器芯片），光發射模塊將電信號轉換成光信號；在接收端(探測器芯片)，將光信號還原為電信號，導入電子設備。光芯片的性能與傳輸速率直接決定了光纖通信系統的傳輸效率。

激光器芯片價值占比大，技術壁壘高，是光芯片中的“明珠”。按發光類型，分為面發射與邊發射。其中，面發射型激光主要為VCSEL（垂直腔面發射激光器）；邊發射型激光種類較多，包括 FP（Fabry–Pérot，法布里-珀羅激光器）、DFB（Distributed Feedback Laser, 分布反饋式激光器）以及EML（Electroabsorption Modulated Laser，電吸收調制激光器）等,傳統的 FP 激光器芯片因損耗較大，傳輸距離短，在光通信領域的應用逐漸收窄，核心激光芯片主要有三種：DFB、EML和VCSEL。

（1）DFB是最常用的直接調制激光器，是在FP的基礎上通過內置布拉格光柵，使激光呈高度單色性，降低損耗，提升傳輸距離。目前，DFB激光主要應用于中長距離傳輸，主要應用場景包括：FTTx 接入網、傳輸網、無線基站、數據中心內部互聯等。

（2）EML激光通過在DFB的基礎上增加電吸收片（EAM）作為外調制器，啁啾與色散性能均優于 DFB，更適用于長距離傳輸。EML的主要應用場景主要有：高速率、遠距離的電信骨干網、城域網和數據中心互聯（DCI網絡）。

（3）VCSEL具有單縱模、圓形輸出光斑、價格低廉和易于集成等特點，但發光傳輸距離較短，適用于500m內的短距離傳輸。主要應用場景有：數據中心內部、消費電子領域（3D ）。

探測器芯片主要有 PIN(PN 二極管探測器)和 APD(雪崩二極管探測 器)兩種類型，前者靈敏度相對較低，應用于中短距，后者靈敏度高，應用于中長距。

電芯片一方面實現對光芯片工作的配套支撐，如 LD(激光驅動器)、TIA(跨阻放大 器)、CDR(時鐘和數據恢復電路)，一方面實現電信號的功率調節，如MA(主放)，另一方面實現一些復雜的數字信號處理，如調制、相干信號控制、串并/并串轉換等。還有一些光模塊擁有 DDM(數字診斷功能)，相應的帶有 MCU 和 EEPROM。電芯片通常配套使用，主流芯片廠商一般都會推出針對某種型號光模塊的套片產品。

不管是光芯片還是電芯片，根據基板（襯底）材料的不同，可分為磷化銦（InP）、砷化鎵（GaAs）、硅基（Si）等以下幾個種類：

光芯片和電芯片的配套使用：發射端，電信號通過 CDR、LD 等信號處理芯片完成信號內調制或外調制，驅動激光器芯片完成電光轉換;接收端，光信號通過探測器芯片轉化為電脈沖，然后通過 TIA、 MA 等功率處理芯片調幅，最終輸出終端可以處理的連續電信號。光芯片和電芯片配合工作實現了對傳輸速率、消光比、發射光功率等主要性能指標的實現，是決定光模塊性 能表現的最重要器件。

光器件芯片具有極高的技術壁壘和復雜的工藝流程，因而是光模塊 BOM成本結構 中占比最大的部分。光芯片的成本占比通常在40%-60%，電芯片的成本占比通常在10%-30%之間，越高速、高端的光模塊電芯片成本占比越高。