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电吸收调制激光器EML TOSA仿真思路总结

6月前浏览14740

本文摘要(由AI生成):

文章主要介绍了电吸收调制激光器EML的工作原理、封装设计以及性能评估。EML通过单片集成EA调制器和DFB激光器,解决了DFB激光器在高频调制下由啁啾引起的光谱展宽及频响的张弛振荡现象,同时降低了成本并减小了封装尺寸。在封装设计过程中,需要考虑传输线匹配、反射以及高频损耗等,以达到在整个频率响应带宽范围内的响应度平坦、抖动最小,同时带宽又足够大。在性能评估方面,需要关注器件的微波特性,包括阻抗匹配、反射以及loss(3dB bandwidth),以及整体器件的EO response以及输出眼图。最后,文章给出了仿真和实测的数据对比图,并推荐了祝宁华的《光电子器件微波封装和测试》一书作为参考资料。

写在文章之前:

“我上午看了下文章的阅读量,发现关于ANSYS软件操作或者仿真细节的文章看的人都比较少,尽管所有文章的阅读量都少的可怜,可能还是太低级了,不值得一看,因此后面公 众号关于软件操作细节的东西,不再更新,我偷偷的记在有道云笔记上。我仔细想下也对,发表跟软件有关的东西,跟公 众号名字有点文不对题,后面尽量更新与光模块光器件仿真相关的文章。”

下面进入废话时间,抄袭别人的总结,(详细可以去看下祝宁华的光器件微波封装一书)

当EA调制器与DFB激光器进行单片集成,形成电吸收调制激光器EML时,既解决了DFB激光器在高频调制下由啁啾引起的光谱展宽及频响的张弛振荡现象,在调制器和激光器间获得高的耦合效率和调制光的高输出功率,又降低了成本并减小了封装尺寸,因此,具有广阔的应用前景。

EA调制器的工作过程是:通过改变调制器的偏压,使多量子阱的吸收边发生变化,进而改变光束的通断,实现调制。当调制器无偏压时,光束处于通的状态,输出功率最大;随着调制器偏压的增加,多量子阱的吸收边移向长波长,原光束波长处于吸收系数变大,调制器成为断的状态,输出功率最小。这样EA调制器像一个开关,让光通过或把光关断,实现对DFB激光器出光的高速调制,参考下图,由调制电压Ueam来控制调制器的通断。

尽管EML TOSA的封装类型有差别,但其基本功能一致,都是通过高频接头和高频管脚对EA调制器输入高频调制信号,其他管脚分别连着温控TEC及DFB激光器光功率控制电路。

因为EA调制器和EML均属于高频器件,在封装设计过程中必须考虑传输线匹配、反射以及高频损耗等,以达到在整个频率响应带宽范围内的响应度平坦、抖动最小,同时带宽又足够大。所以当EML应用在10Gbps或更高速率的光传输系统中,必须从微波设计方面进行更多的考虑。

进入正文:

上面祝大神已经说了,在器件封装耦合的过程中,我们要关注器件的微波特性,也就是阻抗匹配,反射以及loss(3dB bandwidth)这些,但是光器件毕竟涉及到光电转换效应,我们要继续分析整体器件的EO response以及输出眼图,这两个指标是器件封装结束后,评判其性能好坏的重要指标。

高频仿真是纯电的东西,不涉及光的特性,那么如何在纯电的仿真中表征器件的光电转换效应,就是一个比较难的问题。不过这也不是我们的难题,很多前辈老英雄已经帮你搞定了,就是利用EA调制器的小信号模型,参考下图:

当拿到EA调制器的模型后,另外一个问题,就是如何观察EO响应带宽,不过这也不是问题,祝大神给你讲的清清楚楚了,只要做个AC simulation即可,至于怎么做AC simulation,这个软件层面的东西,就不讲了,参考下图:

最后要做整个通道的级联仿真,在祝大神的书里面,他用的是全套ADS的电路仿真,提取封装中各部分的RLGC寄生参数,因为他那个年代3D model仿真技术还不成熟,都到了2019年了,建议直接建模3D model提取封装的S参数会比较准确哦。

既然方法已经知道了,EA的等效电路也有了,那么就来看下仿真和实测的数据的对比图吧。

仿真器件的响应带宽为21.37GHz,输出眼图SNR=15.2dB,实测器件光眼图SNR=15.94dB,margin 48%,已经相当好了。

来啊,快来下订单吧,供不应求哦。

更多资料请参考祝宁华:《光电子器件微波封装和测试 》


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著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2019-08-08
最近编辑:6月前
萧隐君
硕士 | 高级射频工程... 大隐隐于市
获赞 407粉丝 2040文章 34课程 5
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6条评论
开开
签名征集中
4月前
您好,可以分享模型吗?有偿
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孙元新
签名征集中
3年前
您好,想咨询一下ADS仿真电吸收调制激光器EML,有偿。这是我的qq号:3183515216.
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lubin
☯️
3年前
{d83d}{dc4d}
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3年前
讲的很好,点赞
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flymoon
学无止尽,勇攀高峰
3年前
挺准的
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4年前
讲的很好,点赞
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