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标题: 光电光电，只有光没有点也不能成为光通信 [打印本页]

作者: zhuhongyu76 时间: 2009-5-9 12:14
标题: 光电光电，只有光没有点也不能成为光通信
本帖最后由 zhuhongyu76 于 2009-12-12 21:09 编辑

看看这个大家都在讨论的是结构和光传输实现的问题，大部分和光纤、分路器、光纤的制作、光纤的金属化、紫外胶固化有关、当然还有一些ｐｌｃ的但是大家都没有谈到具体的东西，比如说那种胶适合做那一道工序，适合做什么材料的粘接，这些都没有提到？还有就是每种胶的特性是什么？固化温度不同胶的机械特性也不同，不如说硬度这个指标就有很大的区别。
再谈谈光纤脱胶的问题，很多公司的尾纤产品脱胶，但是为什么不在仔细研究一下世界级大公司的产品为什么不脱胶呢？结构设计不一样，用来粘尾纤的胶一般和尾纤有很好的结合力，而和金属就相对较差了，另外加上加工的粗糙度又较低，自然和金属的结合力就更差了，自然会脱胶了，但是看看别人的还在金属镍管上加工一对空，能够让胶进入，起到不脱胶的作用，这个设计细节大家也没有注意到。
我是做失效分析的，本来是学材料的，所以我会注意这些，但是很多小兄弟是学电子的，到了公司去搞器件，说实在的器件的大部分都是在搞结构设计，多数人认为电路上的东西没有什么，但是到了高频就需要用ADS或者HFSS软件进行传输和电磁场的分析，曾经看了好多兄弟的设计，电路就那么多东西没有人去深入研究，而且许多人还是没有做详细的分析，比如说探测器的TIA的电源塌陷会引入噪声，但是很多人就不注意这一点，器件内部电源不加绑定电容，当然有些产品的 TIA里面有小的集成电容，当然这种的效果也是做好的，但是这样要求模块的人员对器件的电路要了解，在器件电源引脚的最近处还是有电容的，这样能够补偿集成电容的不足，同时对也能够避免布线引入噪声的影响。
还有一个要说的地方，就是目前各位搞器件采用什么方式固化光路，激光焊接、紫外胶固化、焊锡熔接（钎焊）。还有其他的方式吗？这些方式的优点和缺点是什么？光路的稳定性、对温度的敏感度、时效作用对光路的影响。
目前国内做通信的TIAs、LDD和LA的公司有几家，有没有大侠能够讨论一下他们的详细的电路，比如这些产品生产模块的测试设备有什么要求，比如前几天发现采用安捷伦的5980A和其他公司的误码仪的驱动信号的幅度有差异，影响到了消光比，开始我也没有注意，后来生产人员反映这种情况，我就问了一下情况，分析是安捷伦的5980A幅度小，后来实际一测果然是这样，因为觉得我对产品的工艺流程、测试设备、LDD的原理都掌握，自然就一步定位，记得在和LDD公司的设计师沟通的时候，别人说你是不是想往这方面发展还是以前做过这方面的工作，我告诉他我就是做失效分析的，因此什么东西都要知道，为这我读了200篇以上光通信前端芯片设计的论文，还有些博士、硕士毕业论文，在看这些论文的时候对比了才能够发现其中的区别，不同学校的论文区别太大了，行业牛人带出来的学生论文那是牛，射光所的就是牛些，当然这个也是学生有关，但是趋势是和老师有关，当然也有很差的老师，听到其面试研究生都觉得汗颜。
讲了很多也该回到正题了，就说说这LDD，首先是输入缓冲级，然后是放大级，最后是缓冲输出级，一般来说，每一级的晶体管的面积都是3～5倍的增大，因为这样是为了提高速度，避免因为分布参数差距过大和电流不足影响传输速率，举一个例子：LDD电路的每一级就好像一个输水管道，输入压力时一定的，输入管的直径很小，因此必须经过中间几个过度才能给大流量的水渠送水，如果直接用小水管，那么大水渠的水始终流的很慢，深度很浅，也就是输出的电流很小，不能满足要求，当然这时的水管上的凹坑和水渠上的土坑还比是分布的参数的不均与性，水渠和水管的横截面积就好比是分布电容，水管对水的阻力就好象是分布电阻。因此LDD必须经过几级才能驱动LD。同时在调消光比的时候无非是在调每一级的增益。
同时讲讲眼图的问题，对于直调式的激光器，无论那种激光器都是有阈值的，即使是VCSEL激光器也有1～3mA的阈值，而常规的激光器的阈值都在5~11之间，当然我这是指的是常温，高温大家可以看看书，这和常温的阈值是个指数关系。按照通信理论，以及拉扎维的书介绍的，消光比最优值是10～15，当然这个指标和很多参数相关，比如说弛豫震荡，也叫张弛震荡，可以叫做接通延迟，也就是电流密度变化要有一个过程，从而导致了一些其他的副作用，比如说我们实际生产中将消光比调到21dB，结果出现了眼图双线，是什么原因呢？主要是激光器的弛豫震荡起了作用，当你不用示波器上的滤波器时，会发现眼图过冲严重，主要是电流密度变化的速率发生变化导致出现过冲。这里不再赘述，后续我的文章中会有详细的介绍。
再谈谈发射的失效分析，失效的分析现象主要分为以下几类：
激光器退化：表现为激光器阈值增大，怎样判断阈值增大？方法可能很多，首先是电压法，首先测试激光器两级间的电压，看看压降是多少，压降超过1.5V估计激光器已经退化，当然要考虑此时的电流，如果电流过大也可能是造成电压过大，这需要大家灵活掌握；典型的现象就是偏置电流很大，即使功率合格，当时模块的散点很多，眼图基本上调不出来，工人一般称作基线上跳。
探测器击穿：表现为模块无直流光，背光的电位比较高大与4v(模块为5v)，但是此时可以通过增大调制电流来获得眼图，但是此时的眼图应该是双线的，因为没有直流光，出现了严重的弛豫震荡，所以有此结果，而激光器的调制是通过镜像电流源来控制调制信号的幅度的，镜像电流源的源级直接和前几级的增益密切相关的，因此将调制电阻调到最小，也就是LDD增益最大的时候，但是即使此时激光器可以工作，但是可靠性很低。可能的原因：探测器测试时加了大于正向工作电压，导致击穿，反向一般耐压很高。另一种情况就是过度热沉的镀金屑或者键合的尾丝造成，这个发生的也不少。
背光开路：表现为激光器安装到模块上，光功率很大，而且不可控，那么就是这个原因。一般原因是他测器banding开路。
再谈探测器：探测器分为PIN探测器和APD探测器，一般来说PIN探测器的灵敏度比APD探测器的灵敏度要低7～12dBm，当然这个和产品的工作速率有关，不同的工作速率两者的差异也不同，低速的差异大一些，高速的差异小些，但是最终取决于发射信号的信噪比，低速PIN探测器的生产工艺要求不高，对耦合的光路的位置不是很敏感，但是就是这个原因，往往会出现很多工作多年的产品返厂的情况，当然这个相对激光器还是少的不止一个数量级。前一段时间写一个器件的采购规范，发现对于噪声指标和灵敏度指标这一项不知道怎么写，真的没有理论依据可循，后来进过将PIN的灵敏度计算公式拿过来，然后通过将APD探测器能够将信噪比提高10dB，然后反着推结果发现和芯片给出的要求是一样的，我算的结果是242.3nA，芯片给的是250nA，我推导的暗电流是66nA，产品的规格书是50nA，觉得那个高兴，但是没有用频谱分析仪测试还是觉得不踏实，有机会再测试一下，到底衍生出来的公式是否是对的，有机会用matlab模拟一下。
再谈 LA的设计：这个设计相对普通的LDD要复杂一些，因为放大的信号比较小，要考虑噪声的问题，还有就是要考虑告警的问题，其中的的告警电路设计就有很大的不同，还有考虑帶隙基准源问题，阻抗控制的问题，速率的问题，采用什么样的机构能够消除结电容的影响，高速电路电感峰化的问题，这个在王志功和拉扎维的论文和书中都有介绍和应用实例，怎样提高增益带宽积，怎样降低三级管和mos管（Cgs）的分布电容，怎样提高电源电容，降低噪声。而LDD很少考虑这个，但是怎样提高驱动的电流，在电源电压不断降低的情况下怎样提高其驱动能力成了主要问题，同时还要考虑XFP、SFP、SFP+对监控上报的要求。
失效分析过程中，会遇到很多的问题，但是到了芯片级，可能我们这些菜鸟就不行了，确实如此，随着光通信速率的提高，一些新的半导体材料开始大量的使用，比如说GeSi材料，SiC材料，GaAs材料等开始大量使用，这些材料的电子迁移率是Si的4倍以上，这些材料在相同的特征尺寸下，会有更好的增益带宽级，更好的特征频率，因此很多高端产品都是用这些材料，但是随着半导体工艺技术的提高，cmos已经有了很高的特征频率，已经在低速和中速率通信上得到广泛的应用，但是这些产品在防静电上会存在很大的问题，因为尺寸变小，速率提高，但是能够承受的静电电流就更小了，虽然端口加了防静电保护，但是考虑到工艺的兼容性，端口同样采用这个工艺，产生的电容必须足够小，否则前面的努力就算白费了，因此结果就是保护效果变差了。
变差了结果就是生产失效增多，各个生产环节都会出现失效，因此我认为在高速光通方面，CMOS工艺应该是被淘汰的工艺，除非能够和其他材料结合产生更好的端口保护器件，否则该工艺只能用在内存等，对速率要求不是很高，但是要求更高的集成度，但是端口可以加面积很大的保护器件的芯片，这些设备往往学要很高的字长的产品上，比如内存等并行多位的产品上。
请各位批评指正！

作者: zhuhongyu76 时间: 2009-5-20 20:14
怎样计算探测器的灵敏度？
希望大家能够给以个回复？

作者: hugang 时间: 2009-8-11 11:32
后面的我不懂，我之直到楼主说的粘接部分。光纤粘接可以菜用美国Ablestik的UV胶。折射率低，粘接力强，流动性好。 13510214320 胡生

作者: hugang 时间: 2009-8-11 11:33
后面的我不懂，我之直到楼主说的粘接部分。光纤粘接可以菜用美国Ablestik的UV胶。折射率低，粘接力强，流动性好。 13510214320 胡生

作者: spiritlive 时间: 2009-8-19 10:38
楼主我崇拜你有MSN吗

作者: spiritlive 时间: 2009-8-19 11:04
你的电邮地址无法识别

作者: zhuhongyu76 时间: 2009-9-6 09:02
我的邮件地址可以正常识别！

作者: hqhui 时间: 2009-9-11 21:57
见解独到，光电再一起设计才是正解！

作者: linhuiyin 时间: 2009-9-12 18:53
光电，太广泛，涉及的领域似乎无处不在了。

作者: zhuhongyu76 时间: 2009-9-29 13:04
这个领域是朝阳的，应用的领域会越来越多，但是只要清楚原理，基础知识扎实，怎么样用都有道理。

作者: iceagle 时间: 2010-3-23 22:00
顶啊楼主再传授些经验

作者: zhdreamweaver 时间: 2010-4-14 15:16
光电无处不在！！！！！！！！！！！！！！！！！！！！

作者: zhuhongyu76 时间: 2010-12-9 13:07
楼主好长时间没有上网了！
zhuhongyu76@126.com

作者: miaovswen 时间: 2010-12-15 17:10
深圳蓝谱里克科技有限公司，专业研发生产销售LEDUV点光源，冷光源工艺节能环保提高生产效率！www.szlamplic.com 姚淼15999682921 yaomiao12345@126.com

作者: marsnova 时间: 2010-12-15 23:12
这个帖子不错

作者: yingqianlou 时间: 2010-12-28 10:50
很宝贵的经验啊，学习了。。。

作者: zhuhongyu76 时间: 2011-7-21 08:42
楼主的SKYPE：zhuhongyu76

作者: phwangshadow 时间: 2011-9-5 10:42

作者: zhuhongyu76 时间: 2011-11-25 10:27
知道的多了，才知道自己知道的太少了，需要进一步的提高。

作者: yhchong 时间: 2011-11-25 10:51
我也是搞光的，总的来说光里面东西很多，
结合光电之后更是很难。
需要一天一天的努力与积累。

感觉楼主已经很上路子了。我们还在入门呢。。。。

作者: gangzisun 时间: 2011-11-26 12:09
光电不分家的~~

作者: ZidaneⅡ 时间: 2011-11-27 18:47
楼主厉害，膜拜一下

作者: wuyoujiao 时间: 2012-3-10 11:54

太专业，看不懂，顶下

作者: michael2012 时间: 2012-3-29 16:11
借助电的情况下发光发热的，没有光的话会累赘很多的

作者: zhuhongyu76 时间: 2012-3-29 21:35
很久没有登录了，如今40G已经研发初来，100G样品很多公司已经开始有样品，CFP、CFP2、CFP4都已是近在眼前的产品。

作者: milan11000 时间: 2012-5-6 22:43
顶朱工一下啊。。读了朱工的文章发现自己是大象脚下的蚂蚁啊，得好好充电一下了，猜猜我是谁

作者: milan1314 时间: 2012-5-8 01:00
看不懂但是给顶

作者: touchzou 时间: 2012-5-8 17:55
看不懂，膜拜大师，顶拉扎维的书！

作者: gtxjob8001 时间: 2012-5-9 09:15

作者: zhuhongyu76 时间: 2012-8-17 13:17
很久没有上网了，今天看看自己曾经写的东西，觉得很幼稚，但是也充满了冲劲，希望能发将所学发都写出来！

作者: xianlingyue 时间: 2012-8-30 15:55
路过,看看...........

作者: zhuhongyu76 时间: 2012-9-18 08:47
很久没有登录这个账号了，大家有问题可以发邮件给我！
zhuhongyu76@126.com
QQ:289307798

作者: zhuhongyu76 时间: 2012-9-18 08:49

milan11000 发表于 2012-5-6 22:43
顶朱工一下啊。。读了朱工的文章发现自己是大象脚下的蚂蚁啊，得好好充电一下了，猜猜我是谁{:6_1 ...

真的猜不到哇！

作者: ly1983 时间: 2012-9-18 09:34
呵呵，我是标题党，看完就笑了。

作者: phwangshadow 时间: 2012-9-26 10:10
探测器灵敏度可以直接去测光电转换的电流量做个换算就是灵敏度了，灵敏度这个是个相对值不是绝对值。看看量子转换效率大概灵敏度就知道了。

作者: echo8537 时间: 2014-12-30 11:39
小本毕业晚辈，初入光通行业，阅读前辈早年之作，感慨万分

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