(a) 发射器
(b) 接收器
图1-AL112-DR4-RPIC原理图
四个独立的光学调制器是Mach-Zehnder调制器（MZM）。它们的电光3dB带宽超过45 GHz。
来自两个激光器（图1中的“激光器A”和“激光器B”）的未调制光输入信号可以通过保偏光纤经由对接耦合插入PIC。发射器的四个光输出端口（图1（a）中的“Out1”至“Out 4”）设计用于直接对接耦合到符合G.652.D或G.657.A2标准的单模光纤。同样，高速接收器PD的四个光输入端口（图1（b）中的“Receiver1 In”至“Receiver4 In”）被设计用于直接对接耦合到符合G.652.D或G.657.A2标准的单模光纤。
AL112-DR4-R PIC专用于将倒装芯片安装到合适的基板或高分辨率印刷电路板上。因此，与发射器和接收器元件的所有电气连接都是通过焊接凸块铜柱实现的，包括RF调制器驱动信号Vp和Vn。
AL112-DR4-R发射器和接收器的主要特性总结见下表1。
表1-AL112-DR4-R PIC的主要特性
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特性 |
描述 |
备注 |
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整体芯片尺寸 |
2.9 mm x 6.4mm |
无光输入和输出光纤 |
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芯片厚度 |
400 μm ± 10 μm |
没有铜柱 |
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450 μm ± 10 μm |
有铜柱 |
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激光输入端口（2） |
设计用于与保偏光纤直接对接耦合（接口角度为8°） |
输入信号必须是TE极化 |
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光输出端口（4） |
设计用于直接对接耦合到符合G.652.D或G.657.A2标准单模光纤（接口角度为8°） |
针对LBL单模光纤的耦合进行了优化 |
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接收器光输入端口（4） |
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调制器驱动信号（Vp和Vn） |
差分、直流或交流耦合 |
片上端接（90 Ω差分） |
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RF偏置电压（Vbias） |
片上添加（参见图2） |
每个调制器可单独调节 |
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Mach-Zehnder偏置控制 |
片上热电移相器（TOPS） |
每个调制器两个 |
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TX输出监控探测器 |
3个片内分接MPD（两个互补） |
每个调制器 |
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RX光电探测器（4） |
集成高速光电二极管 |
每个通道一个 |
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电气端子 |
带SnAg焊料凸点的铜柱 |
适用于所有高速和低速信号 |
Mach-Zehnder调制器
如下图2所示，四个MZM分别由两个差分RF信号（标有 “Vp”和 “Vn”）驱动，这两个信号在芯片上被端接到调制器远端的90Ω 负载上。
除了两个RF驱动电压外，每个调制器的低速端还需要施加一个正直流偏置电压（“Vbias”），如图2和图3所示，以反向偏置光电调制器的p-n结。
图2-带TOPS和监测PD的单Mach-Zehnder调制器
MZM可以用DC耦合或AC耦合差分RF信号驱动。DC耦合信号可以直接连接到“Vp“和“Vn“端子，如图3（a）所示。
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（a）使用直流耦合驱动信号 |
（b）使用交流耦合驱动信号 |
图3-单个Mach-Zehnder调制器的电气连接
当使用交流耦合RF驱动信号时，有必要将信号的直流电平设置为任意但固定的电压，这可以通过两个外部 “偏置-T”来实现。为方便起见，可将直流电平设为0 V，如图3 (b)所示。
在任一情况下，偏置电压“Vbias“应大于两个RF信号相对于地的最大正电压。为实现最佳工作状态，建议将“Vbias“设置为比RF驱动信号的平均直流电平高1.5 V。
每个Mach-Zehnder调制器的工作点都可以通过两个可调热电光学移相器（TOPS）单独控制。每个Mach-Zehnder调制器输出端的两个互补分接监控光电探测器（分接MPD）（见图1中的 “MPD_L_n”和 “MPD_R_n”）可以为调制器工作点的调整提供反馈。建议为两个分接监控光电探测器分别施加1 V至2 V的反向偏压，以避免MPD响应饱和。
