Y9T233 光迅高速激光器封装基板

更新时间:2023-08-21 10:08:49 阅读量:771

两周前光迅公开的一个技术专利,可以提升带宽。

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略聊几句这个话题,看专利是个挺有意思的事儿,专利本身是用公开换取保护,也就是把技术细节对外阐述,换取(采用此技术的)产品的市场销售的权利,保护商业利益。

这种矛盾,会导致看专利和看论文截然不同的一个现象,看论文,条理很清晰,看专利会很绕。

绕,让很多人感觉看不懂,虽然我公开了,但你没看懂,~~~~

这个大概率是用在DML的高速激光器设计里,用DFB做DML的话,会有CPR的载流子光子共振,导致的带宽受限。可毕竟DML直接调制比EML要便宜很多,这是昨天聊的芯片内容这一期激光器的议题做了一些调整,说明一下哈。

在十几年前,二十年前,美信还没有被ADI收购前,他们家做激光器的驱动芯片,写过很多的激光器电路驱动的设计分析,美信应用笔记。

在Vcc和激光器的P电极之间,串联一个电感,可以实现“峰化”


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峰化,这个词,我们在之前写过很多案例,比如<OFC2023>旭创800G硅光集成的相干模块,利用一段键合金丝产生的寄生电感产生峰化电路,提升带宽,《2020合集》,写过硅光调制器,利用峰化电路提升带宽。

所谓的“峰”是谐振峰,利用谐振来提升带宽。

LC电感电容可以产生谐振电路,谐振必然有峰,就有谷,激光器是相干光,产生相关是利用谐振腔的谐振实现的“特定”频点的光放大。

激光器的干涉条纹,条纹的亮/暗交替,就是谐振的峰和谷

DML,由于载流子和光子产生了“共振”,也就是谐振,导致了带宽受限。

电感和电容,产生的共振,如果用的好,这个峰就能优化电路,如果用的不好,那个谷就会劣化我们的带宽。


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比如之前写过一个高速器件封装,导致寄生电感电容产生谐振,带宽严重受限。


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光迅这个设计,在严格控制整体的寄生参数前提下,附加的电感电容共振就产生了补偿作用,提升传统DML(DFB)带宽。


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这个思路,和谁很像呢,finisar的两段式激光器,利用PPR光子光子共振,提升DML带宽。光是高频电磁波,我们的电信号是低频电磁波而已,对电磁波而言,都是一样的,用的也都是麦克斯韦方程。

用电感电容共振,就是当年美信的技术笔记中经常提到的峰化设计,只是当初的电感和电容是在PCB板上贴装,属于电路工程师的事儿,现在把电感电容拿到激光器的封装基板上,就属于光芯片封装工程师的事儿了。

昨天聊外腔激光器的“长腔”,可以用集成波导,并且螺旋布线,实现小型化。


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一根金属线,会有一个寄生电感,把这根金属线,盘绕起来,就是是小型化的集成电感了。盘成什么形状不重要,盘在哪个位置也不是最重要的事儿,能设计成多大的电感量,产生什么样的谐振,才是最重要的。


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Y3T112 DFB激光器等效电路模型

半导体激光器,看等效电路模型,有一个等效的P型半导体和N型半导体的结电容,焊盘的寄生电容。还有一个串联电阻,当然如果要更精细的等效数学模型的话,这个串联电阻还有一个很微弱的寄生电感。

Y8T308 为何收窄脊宽就降低结电容



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激光器的寄生的电阻(及电感)、电容,如果不满足谐振提升带宽的作用的话,可以利用外部的电感、电容、电阻,来做辅助谐振设计。


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上面的图1,已经有了一个偏生集成的薄膜电阻,和一个片状电容,光迅在Vcc到激光器的P电极,设计了一个串联的螺旋状的集成电感,在V+和GND之间,做了上下对准的大片,产生一个寄生电容。

为了方便,我把V+和GND两个电极,做了颜色区分,橙黄色是接激光器的正极,黄色是接GND,N电极,一般是共晶焊在基板焊盘上。

V+实际上是通过线路换层,来实现的等效互联。



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为啥设计的结构,不是一个整电极,而是GND或者Vcc都是分成两小条,这是除了谐振频率之外,还需要考虑阻抗,阻抗与L/C有关,谐振频率与LC有关,需要二者兼顾。


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