專利名稱：用電感補(bǔ)償?shù)母咚俟怆娔K的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速光電模塊。
背景技術(shù)：
近來(lái)，隨著高質(zhì)量通信業(yè)務(wù)的需求激增，對(duì)光通信系統(tǒng)的傳輸速度的研究也增多。早在20世紀(jì)90年代初，就已經(jīng)開發(fā)了2.5Gbps的傳輸系統(tǒng)，并且在1998年，10Gbps的系統(tǒng)也進(jìn)入商用階段。通過(guò)利用2.5Gbps傳輸速度的光模塊按照波分復(fù)用方法建立用于超高速寬帶通信網(wǎng)絡(luò)的40到100Gbps的系統(tǒng)是可能的，但是，它要求使用利用具有至少10Gbps傳輸速度的光學(xué)元件和電子模塊的光模塊以便在實(shí)現(xiàn)160至640Gbps的具有極快數(shù)據(jù)容量的光通信系統(tǒng)的情形中提高系統(tǒng)配置的性能，并且它要求利用20至40Gbps的光學(xué)元件和電子元件開發(fā)極快光學(xué)模塊以便在2005年后實(shí)現(xiàn)多個(gè)Tbps的光通信。
一般來(lái)說(shuō)，光電模塊是按照光接收機(jī)模塊(或者光二極管模塊)和激光二極管模塊來(lái)分類的。
光接收機(jī)模塊包括一光二極管(或者光檢測(cè)器)，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；一副固定件，用于在機(jī)械上支撐光二極管并將它和電子元件連接；一前置放大器，用于對(duì)由光二極管轉(zhuǎn)換的電子信號(hào)進(jìn)行放大，和一限幅放大器。
激光二極管模塊包括一激光二極管(或者一LED(發(fā)光二極管))，用于將外部所施加的電子信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；一所述激光二極管的副固定件，一TEC(熱電冷卻器)；一光二極管，用于監(jiān)控所述激光二極管的輸出；和一光二極管的副固定件。
在如上所述的光模塊中，對(duì)各種電路元件所產(chǎn)生的寄生電容將導(dǎo)致信號(hào)失真和頻率帶寬的降低。
圖1顯示了傳統(tǒng)的相對(duì)于快速光電模塊頻率的互阻抗增益圖。
圖1顯示了在輸入光信號(hào)到傳統(tǒng)的10Gbps光接收機(jī)模塊之后利用光波分析器所測(cè)量的光電轉(zhuǎn)換信號(hào)的頻率響應(yīng)特性，其中，TIA表示在裸片狀態(tài)下的TIA(互阻抗放大器)的互阻抗增益，MODULE表示安裝的模塊的互阻抗增益，并且，TIAnPKG顯示了安裝了TIA的陶瓷襯底的互阻抗增益。
在模塊的互阻抗增益中，由于與裸芯片狀態(tài)下的TIA相比所述封裝的寄生成分的存在，增益和帶寬分別降低大約2dB和6GHz，并且在模塊和襯底中安裝的TIA的互阻抗增益是非常近似的。
已經(jīng)提供了用于預(yù)防增益和帶寬降低的補(bǔ)償方法，并且這些方法主要在IC(集成電路)中實(shí)現(xiàn)，但是在IC中的實(shí)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致調(diào)整集成在其中的光電元件的反射特性變化的問(wèn)題。
而且，由于RF(射頻)系統(tǒng)采用同時(shí)使用電容和電感的反饋電路來(lái)構(gòu)成補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路變得復(fù)雜起來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)簡(jiǎn)單電路配置來(lái)擴(kuò)展高速光電模塊的頻率帶寬。
為了實(shí)現(xiàn)此目的，在光接收機(jī)模塊和放大器之間連接了一電感。
本發(fā)明的另一個(gè)方面，高速光電模塊包括一光接收機(jī)模塊，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；一在光接收機(jī)模塊和放大器之間連接的補(bǔ)償電感；以及一連接到放大器的DC截止電容，用于從放大器輸出的電信號(hào)中去掉DC成分。
所述光接收機(jī)模塊是光二極管。
所述補(bǔ)償電感的電感量在1.2nH和3.2nH之間。


在說(shuō)明書中引入并為其一組成部分的附圖解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，并且和實(shí)施例的說(shuō)明一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理圖1顯示了傳統(tǒng)的相對(duì)于快速光電模塊的頻率的互阻抗增益圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的方框圖；
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的等效電路；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的相對(duì)于Zex的頻率響應(yīng)特性圖；以及圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的相對(duì)于頻率的互阻抗增益圖。
具體實(shí)施例方式
在如下的詳細(xì)描述中，通過(guò)簡(jiǎn)單地說(shuō)明由發(fā)明者所構(gòu)思的完成本發(fā)明的最優(yōu)模式，已經(jīng)顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。正如將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，在所有不脫離本發(fā)明的情況下，在各種顯而易見(jiàn)的方面能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行修改。因此，所述附圖和說(shuō)明被看作是按其特性的描述，但不是對(duì)本法發(fā)明的限制。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的方框圖。
與光接收機(jī)模塊相關(guān)的高速光電模塊包括一光二極管(PD)1，用于接收光信號(hào)并將它們轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；一補(bǔ)償性的電感2，用于消除由寄生電容引起的電容分量；一TIA(互阻抗放大器)3，用于放大由所述PD1轉(zhuǎn)換和輸出的電信號(hào)；以及一DC(直流)截止電容4，用于去除在由TIA3輸出的電信號(hào)中的噪聲，即去除DC分量。
將5伏偏置電壓施加到PD1和TIA3，并且DC截止電容4有470pF的容值。補(bǔ)償電感2有實(shí)質(zhì)上是2.2nH的電感量。在1.2nH和3.2nH之間的電感量完全能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明所期望的頻率帶寬擴(kuò)展。
在上述配置的高速光電模塊中，PD1將通過(guò)光纖輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)并將它們發(fā)送到TIA3，該TIA3對(duì)該電信號(hào)放大并通過(guò)DC截止電容4將它們輸出，由此消除了DC分量噪聲，并把已消除噪聲的信號(hào)發(fā)送到另一個(gè)電路。
在此例子中，補(bǔ)償電感2消除在光電模塊中產(chǎn)生的寄生電容，這一點(diǎn)將參照?qǐng)D3的等效電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的等效電路。
如圖所示，IAC代表由PD1光電轉(zhuǎn)換的信號(hào)電流，IDC表示DC分量噪聲的暗電流(dark current)，R1顯示了PD1的串聯(lián)接觸電阻，Lcomp表示補(bǔ)償電感2，而C2顯示了TIA3的輸入阻抗以及陶瓷襯底的寄生電容分量。
圖3是一LC諧振電路。在LC諧振電路中，當(dāng)存儲(chǔ)在電感L中的磁能與存儲(chǔ)在電容C中的電能匹配時(shí)，該電路就產(chǎn)生諧振，并且由電感和電容所引起的信號(hào)損耗將消失。產(chǎn)生諧振的電信號(hào)的頻率ω是 因此，所得到的關(guān)于特定信號(hào)頻率ω的補(bǔ)償電感的電感量L是 即，在模塊中的補(bǔ)償電感2和寄生電容分量構(gòu)成了一個(gè)諧振電路由此補(bǔ)償頻率特性的頻移。
圖4顯示了在根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的TIA中安裝補(bǔ)償電感時(shí)的頻率響應(yīng)特性曲線圖。
參照?qǐng)D4，Zex是按等效電路中的輸入電流和輸出電壓的比例計(jì)算的互阻抗增益，Lx是表示補(bǔ)償電感Lcomp的電感量的一個(gè)變量，通過(guò)從0至3nH改變電感來(lái)測(cè)量。0nH電感表示沒(méi)有施加補(bǔ)償電感。
正如通過(guò)圖4所知，施加補(bǔ)償電感的例子(Lx＝1、Lx＝2、Lx＝3)說(shuō)明與沒(méi)有施加補(bǔ)償電感的例子(Lx＝0)相比，所述頻率響應(yīng)特性得到改善，并且，尤其是，Lx＝2nH的例子說(shuō)明頻率響應(yīng)特性的改善最顯著。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高速光電模塊的頻率的互阻抗增益曲線圖。
參照?qǐng)D5，說(shuō)明了施加補(bǔ)償電感的例子(Lx＝2.2nH和Lx＝3.3nH)相比于沒(méi)有施加補(bǔ)償電感的例子(Lcomp＝0.0nH)，其頻率帶寬得到顯著擴(kuò)展，并且，尤其是，在Lcomp＝2.2nH的例子中，頻率帶寬得到最顯著的擴(kuò)展(實(shí)際上擴(kuò)展到4GHz)。
如上所述，光電模塊的頻率帶寬能夠簡(jiǎn)單地通過(guò)插入電感來(lái)補(bǔ)償寄生電容分量而得到擴(kuò)展，而不需要重新設(shè)計(jì)作為光電模塊組成項(xiàng)的TIA和光二極管。
盡管已經(jīng)結(jié)合了目前所考慮的最實(shí)用和最優(yōu)的實(shí)施例描述了此發(fā)明，但是應(yīng)該懂得所述發(fā)明并不限于所披露的實(shí)施例，而且相反，本發(fā)明試圖涵蓋包括在所附權(quán)利要求的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的各種修改和等價(jià)裝置。
權(quán)利要求
1.一種高速光電模塊，包括一光接收機(jī)模塊，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；一放大器，用于放大由光接收機(jī)模塊所輸出的電信號(hào)；一補(bǔ)償電感，連接在所述光接收機(jī)模塊和所述放大器之間。
2.如權(quán)利要求1所述的模塊，還包括一連接到放大器的DC截止電容，用于從所述放大器輸出的信號(hào)中去除DC分量。
3.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述光接收機(jī)模塊是一光二極管。
4.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述放大器是一TIA(互阻抗放大器)。
5.如權(quán)利要求1所述的模塊，其中，所述補(bǔ)償電感的電感量在1.2nH和3.2nH之間。
全文摘要
披露了一種高速光電模塊，其包括一光二極管，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，一互阻抗放大器(TIA)，用于放大由光二極管輸出的電信號(hào)，一補(bǔ)償電感，連接在光二極管和所述TIA之間，以及一DC截止電容，連接到所述TIA上。根據(jù)本發(fā)明，在不重新設(shè)計(jì)作為光電模塊的組成項(xiàng)的所述TIA和所述光二極管的情況下，能夠簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)展光電模塊的頻率帶寬。
文檔編號(hào)H03F3/04GK1507179SQ03123088
公開日2004年6月23日 申請(qǐng)日期2003年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者金星一, 洪善義, 林鐘元, 李熙泰, 南銀洙 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院