ДЛЯ РАБОТЫ В СКОРОСТНЫХ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

July 15, 2012 by admin Комментировать »

Алавердян С. А., Микаелян Г. Т. Государственное унитарное научно-производственное предприятие «ИНЖЕКТ» Пр. 50 лет Октября, 101, Саратов 410052, Россия Бутерин А. В. ЗАО НПЦ «Алмаз-Фазотрон» ул. Панфилова, д. 1, Саратов 410033, Россия Kashyap R, Timofeyev F. N. PhotoNova Inc. 108 Astoria Avenue, Pointe Claire, Montreal, Quebec H9S 5A8, Canada

Аннотация В работе представлены результаты разработки и характеристики фотоприемного модуля, предназначенного для работы в волоконно-оптических системах передачи и обработки оптических сигналов до скоростей 710 Гб/с на длинах волн излучения 1300 и 1550 нм. Приведены спектральные характеристики, параметы S2i nS22,a также обратно отраженных (back reflection) оптического и высокочастотного электрического сигналов в зависимости от частоты синусоидальной модуляции входного оптического сигнала до 20 ГГц.

I.  Введение

Развивающаяся быстрыми темпами техника волоконно-оптической передачи информации со скоростями 10 Гб/с и более (стандарт ОС-192) ставит перед разработчиками элементной базы задачи по созданию быстродействующих полупроводниковых лазеров и фотоприемников. Задачи эти непростые, поскольку наряду с проблемами формирования для этих целей сложных полупроводниковых структур с высокими квантовым выходом, например, квантоворазмерных гетероструктур, и с подвижностью носителей п и р типа, низкими значениями импеданса, а также уровнями шумов и темнового тока, требуются эффективное согласование активных элементов данных приборов (лазерных диодов и фотодиодов) с элементами внешней ВЧ цепи и волоконными световодами с размерами волноводов порядка несколько микрон. При этом требуется полоса рабочих частот модуляции от нескольких десятков мегагерц до 12 гигагерц при низком значении КСВН.

Целью данной работы являлась разработка фотоприемного модуля ИФПМ1-10 для работы в волоконно-оптических системах передачи информации в спектральном диапазоне 1300….1600 нм с полосой частот модуляции до 12 ГГц. Прибор также может быть использован в различных датчиках и гироскопах, а также в фазированных антенных решетках.

II.  Основная часть

Разработка прибора осуществлялась ГУНПП «Инжект» при технической поддержке в разработке и изготовлении СВЧ платы в ЗАО НТЦ «Алмаз Фазотрон», г. Саратов. Исследование высокочастотных характеристик до 12 ГГц проводились также в ГУНПП «Инжект», а свыше 12 ГГц осуществлялось фирмой PhotoNova Inc. (Canada).

Создаваемый фотоприемный модуль (ФПМ) должен был быть максимально унифицирован по конструкции и характеристикам для возможности замены его на ближайшие аналоги, иметь стандартные входные и выходные цепи, обладать низкими уровнями электрических и оптических шумов (back reflection noises).

Нами разработан ФПМ с планарной компановкой составляющих, в состав которого при необходимости можно достаточно просто включить микроохпадитель Пелтье для охлаждения фотодиода до 40°С и менее и термодатчик для контроля температуры, а также гибридный предварительный усилитель для усиления выходного сигнала фотодиода.

Выбранная конструкция позволяет также относительно просто осуществлять межсоединения между элементами схемы и стыковку одномодового световода с фотодиодом с минимумом оптических отражений.

Принципиальная схема ФПМ классическая, без использования внутреннего усилителя выходного сигнала. Отметить лишь можно, что фотодиод имеет малую приемную площадку и малую емкость (< 0,5 пФ). На рис.1 представлен внешний вид ФПМ. Видны ВЧ розетка типа SMA и оптический кабель с штеккером типа FC/APC.

Рис. 5. Зависимость уровня обратного оптического отражения от длины волны до (В) и после (С) нанесения иммерсионного клея

Fig. 3. Setup for measurement of spectral sensitivity of photo-receiving module

Измерения проводились с использованием одночастотного полупроводникового лазера (DFB) с фиксированной длиной волны излучения (1310 нм) и одночастотного лазера с переменной длиной волны

в пределах 1500………. 1600 нм. Подавление боковых

мод резонатора была не хуже 40 дБ, а точность измерений оценивалась не хуже + 0.1 дБ. Результаты измерений чувствительности ФПИ на различных длинах волн излучения приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Длина волны, нм

1310

1530

1550

1580

Чувствительность

А/Вт

0,65

0,71

0,79

0,76

Величина обратного оптического отражения проводились на установке, представленной на рис. 4.

Fig. 5. Reverse optical reflection vs wavelength before (B) and after (C) putting of immersion glue

Для измерений в режиме малого сигнала S21 использовался анализатор спектра НР8703 фирмы Agilent. Все измерения проводились на четырех фиксированных длинах волн в диапазоне 1300… 1600 нм при частоте модуляции 0,13..22 ГГц.

АЧХ ФПМ, были измерены на длине волны излучения 1300 нм при напряжении смещения, равном нулю и 8 В.

III.  Заключение

Созданный ФПМ может быть использован для работы в волоконно-оптических системах с полосой модуляции до 12 ГГц, а в ряде применений и до 18 ГГц. Прибор способен работать в спектральном диапазоне 1300…. 1600 нм с высокой чувствительностью и низким уровнем шумов.

IV Список литературы

1.      М. Telford. Quantum dot lasers for telecoms Lightwave Europe, May 2002, p.34.

2.      E. J. Lerner. The photodiode is the workhorse of detection Laser Focus World, November 2001, pp.133-138.

3.      A. C. Goding. Active alignment is here to stay. Photonics Spectra, January 2002, pp 110-112.

4.      Kathy Kincade. ‘Faster, smaller, cheaper’ drives laser and O/E product development. Laser Focus World, March 2002, pp. s11-s14.

5.      Timothy Clark. Coatings Cut Losses in Optical Links. Photonics Spectra, February 2002, pp. 106-110.

HIGH FREQUENCY PHOTORECEIVING MODULE IPDM1-07 FOR OPERATION IN HIGH SPEED FIBER OPTICAL SYSTEMS

Alaverdyan S. A, Mikaelyan G. T.

State Unitary Research and Manufacturing Enterprise INJECT 101, Prosp. 50 let Oktyabrya,

Saratov 410052, Russia Buterin A. V.

CJSC Research and Manufacturing Center ALMAZ-FAZATRON

1,     Panfilov str., Saratov 410033, Russia Kashyap R., Timofeyev F. N.

Photonova Inc.

108 Astoria Avenue, Pointe Claire, Montreal Quebec H9S 5A8, Canada

The paper presents the results of development and characteristics of photo-receiving module designed for operation in fiber-optic systems of transmission and processing of optic signals up to 7-10Gb/s for 1300 and 1550 nm emission wavelength. Presented in this paper are spectral characteristics, parameters of S21 and S22 and back reflected optic and high frequency electric signal values depending on sinusoid modulation frequency of the input optic signal up to 20GHz.

The device was designed by INJECT Enterprise. CJSC R&M Ceter ALMAZ-FAZOTRON, Saratov, provided the technical support in development and manufacturing of VHF-plate. Study of high frequency characteristics up to 10 GHz was carried out by INJECT Enterprise, and above 10 GHz by PhotoNova Inc., Canada.

The photo-receiving modules under development have to be maximum unified in structure and characteristics for its possible replacements by the nearest analogues. They have standard input and output circuits, feature low levels of high frequency electric and back reflection noises.


Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты