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400 Gb/s DR4的硅光子发射器

400 Gb/s DR4的硅光子发射器

AL53-DR4发射器是一种硅光子集成电路(PIC),由四个并行的电光Mach-Zehnder调制器组成,能够产生四个独立的100 Gb/s PAM4光信号。该装置设计为仅使用一个CW输入激光器作为光源,并包括一个一至四路光分路器,用于将未经调制的输入光平均分配给四个Mach-Zehnder调制器,如左图所示

由于Mach-Zehnder调制器对驱动电压的要求较低,且电气带宽较高,因此可以直接用集成了驱动放大器的硅PAM4 ASIC的差分输出信号来驱动Mach-Zehnder调制器,提供 ≥2.2 V p-p的差分驱动幅度。无需额外的驱动放大器。

Mach-Zehnder调制器的差分RF驱动信号(Vp和Vn)可采用直流耦合或交流耦合方式。无论是哪种情况,都必须在调制器的低速端子上施加直流偏置电压(Vbias)。

发射器的四个光输出端口设计为允许直接对接耦合到符合G.652标准的单模光纤。来自激光器的光输入信号通过透镜耦合或通过直接对接耦合到保偏光纤进入发射器。

所有与发射器的电气连接均通过焊线进行(包括高速调制器驱动信号)。

产品特点

AL53-DR4 PIC的主要特性

特性

描述

备注

芯片尺寸

2.5 mm × 6.185 mm(厚度400 μm ± 5 μm)

无输出光纤

光输入端口

设计用于单个外部激光器的透镜耦合

芯片上有1 x 4分路器

光输出端口

设计用于直接对接耦合到符合G.652光纤

针对LBL SMF进行了优化

光信号偏振

TE

输入和输出

调制器驱动信号(Vp和Vn)


差分、直流或交流耦合


100 Ω阻抗

RF偏置电压(Vbias)

片上添加(参见图2)

所有调制器通用


RF直流偏置电压(Voffs)


片上添加(参见图2)

通用于所有调制器(仅与交流耦合Vp和Vn一起使用)

Mach-Zehnder偏置控制

热电移相器

每个调制器

激光输入监控探测器

片上分接MPD

-

TX输出监控探测器

3个片上MPD(两个互补)

每个调制器

电连接

焊线焊盘

对于RF和低速信号

2 - 与差分Mach-Zehnder调制器的电气连接

主要应用
  • 无缝对接现有IM-DD链路:产品兼容主流强度调制-直接检测(IM-DD)架构,可直接集成于现有光模块设计。
  • 支持LPO(低功耗光互联):满足数据中心对低功耗、高能效的严苛要求。
  • 扩展性强:技术可平滑升级至800G/通道及以上,为未来1.6Tb/s甚至更高速率预留空间。
参数

AL53-DR4发射器旨在满足400GBASE-DR4发射特性的性能要求。光学和电子设备规格见表2。

表2 -AL53-DR4 PIC规格


参数


单位


条件

最小

典型值

最大

符号率

GBD

-

53

-

对于PAM4信号

工作波长

nm

1304

-

1318

规格适用的波长范围

电光带宽

GHz

25

27

30

3 dB滚降频率(无电子预补偿)

调制器消光比

dB

22

27

-

直流测量

光纤到光纤的光插入损耗(IL)


dB


13.5


14.5


16.0

对于每一通道,包括光纤耦合和所有片上损耗;在MZM的最大传输

任意两个通道之间的插入损耗

dB

-

-

1

所有输出通道之间的最大差异(相同波长)

TX输出端口处的光反射率

dB

-

−34

−27

所有四个输出端口的最大值

MZ调制器Vπ

V

5

5.7

6.5

直流;差分驱动

RF阻抗

Ω

89

91

93

平均高达40 GHz

电回波损耗(S11)

dB

-

-

−19

最大值高达40 GHz

任意两通道之间的倾斜度

ps

-

-

TBD

最大片上光电差分延迟

TOPS的Vset

V

2

-

6

MZM的第一个正交点

TOPS的Iset

mA

5

-

10

MZM的第一个正交点

TOPS的Pπ = Vπ ·Iπ

mW

-

16.5

-

第一和第二个空值之间

TOPS的电阻率

Ω

550

-

610

无外加电压

输出分接监控光电探测器的响应度

mA/W

-

0.5

-


对于 “MPD L”和 “MPD R”,参考光输入功率

工作温度范围

°C

-5

-

75


工作相对湿度范围(非冷凝)

%RH

5

-

85


注:AL53-DR4发射器PIC预期符合以下性能规格:

· TX平均输出功率≥ 1 dBm,输入激光功率≥ 20 dBm(最大IL);

· 外调制消光比(ER outer)≥ 3.5 dB,差分PAM4输入信号≥ 2.5 V p-p(最大Vπ)。

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