Алавердян С. А., Микаелян Г. Т. Державне унітарне науково-виробниче підприємство «ІНЖЕКТ» Пр. 50 років Жовтня, 101, Саратов 410052, Росія Бутерін А. В. ЗАТ НВЦ «Алмаз-Фазотрон» вул. Панфілова, д. 1, Саратов 410033, Росія Kashyap R, Timofeyev F. N. PhotoNova Inc. 108 Astoria Avenue, Pointe Claire, Montreal, Quebec H9S 5A8, Canada

Анотація В роботі представлені результати розробки і характеристики фотоприймального модуля, призначеного для роботи в волоконно-оптичних системах передачі та обробки оптичних сигналів до швидкостей 710 Гб / с на довжинах хвиль випромінювання 1300 і 1550 нм. Наведено спектральні характеристики, парамети S2i nS22, A також назад відображених (back reflection) оптичного та високочастотного електричного сигналів в залежності від частоти синусоїдальної модуляції вхідного оптичного сигналу до 20 ГГц.

I. Вступ

Розвивається швидкими темпами техніка волоконно-оптичної передачі інформації зі швидкостями 10 Гб / с і більше (стандарт ОС-192) ставить перед розробниками елементної бази завдання по створенню швидкодіючих напівпровідникових лазерів і фотоприймачів. Завдання ці непрості, оскільки поряд з проблемами формування для цих цілей складних напівпровідникових структур з високими квантовим виходом, наприклад, квантоворозмірних гетероструктур, і з рухливістю носіїв п і р типу, низькими значеннями імпедансу, а також рівнями шумів і темнового струму, потрібні ефективне узгодження активних елементів даних приладів (лазерних діодів і фотодіодів) з елементами зовнішньої ВЧ ланцюга і волоконними световодами з розмірами хвилеводів порядку кілька мікрон. При цьому потрібно смуга робочих частот модуляції від декількох десятків мегагерц до 12 гігагерц при низькому значенні КСХН.

Метою даної роботи була розробка фотоприймального модуля ІФПМ1-10 для роботи в волоконно-оптичних системах передачі інформації в спектральному діапазоні 1300 …. 1600 нм з смугою частот модуляції до 12 ГГц. Прилад також може бути використаний в різних датчиках і гіроскопах, а також у фазованих антенних решітках.

II. Основна частина

Розробка приладу здійснювалася ГУНПП «Інжект» за технічної підтримки в розробці і виготовленні НВЧ плати в ЗАТ НТЦ «Алмаз Фазотрон», м. Саратов. Дослідження високочастотних характеристик до 12 ГГц проводились також в ГУНПП «Інжект», а понад 12 ГГц здійснювалося фірмою PhotoNova Inc. (Canada).

Створюваний фотоприймальні модуль (ФПМ) повинен був бути максимально уніфікований по конструкції і характеристиках для можливості заміни його на найближчі аналоги, мати стандартні вхідні і вихідні ланцюги, володіти низькими рівнями електричних і оптичних шумів (back reflection noises).

Нами розроблено ФПМ з планарной компановки складових, до складу якого при необхідності можна досить просто включити мікроохпадітель Пельтьє для охолодження фотодіода до 40 ° С і менше і термодатчик для контролю температури, а також гібридний попередній підсилювач для посилення вихідного сигналу фотодіода.

Обрана конструкція дозволяє також відносно просто здійснювати межсоединения між елементами схеми і стикування одномодового світловоду з фотодіодом з мінімумом оптичних відображень.

Принципова схема ФПМ класична, без використання внутрішнього підсилювача вихідного сигналу. Відзначити лише можна, що фотодіод має малу приймальний майданчик і малу місткість (<0,5 пФ). На рис.1 представлений зовнішній вигляд ФПМ. Видно ВЧ розетка типу SMA і оптичний кабель з штеккер типу FC / APC.

Рис. 5. Залежність рівня зворотного оптичного відбиття від довжини хвилі до (В) і після (С) нанесення імерсійного клею

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

Виміри проводилися з використанням одночастотного напівпровідникового лазера (DFB) з фіксованою довжиною хвилі випромінювання (1310 нм) і одночастотного лазера зі змінною довжиною хвилі

в межах 1500 ………. 1600 нм. Придушення бічних

мод резонатора була не гірше 40 дБ, а точність вимірювань оцінювалася не гірше + 0.1 дБ. Результати вимірювань чутливості ФПІ на різних довжинах хвиль випромінювання наведено в таблиці 1.

Таблиця 1.

Довжина хвилі, нм

1310

1530

1550

1580

Чутливість

А / Вт

0,65

0,71

0,79

0,76

Величина зворотного оптичного відображення проводились на установці, представленої на рис. 4.

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

Для вимірювань в режимі малого сигналу S21 використовувався аналізатор спектру НР8703 фірми Agilent. Всі вимірювання проводилися на чотирьох фіксованих довжинах хвиль у діапазоні 1300 … 1600 нм при частоті модуляції 0,13 .. 22 ГГц.

АЧХ ФПМ, були виміряні на довжині хвилі випромінювання 1300 нм при напрузі зсуву, що дорівнює нулю і 8 В.

III. Висновок

Створений ФПМ може бути використаний для роботи в волоконно-оптичних системах зі смугою модуляції до 12 ГГц, а в ряді застосувань і до 18 ГГц. Прилад здатний працювати в спектральному діапазоні 1300 …. 1600 нм з високою чутливістю і низьким рівнем шумів.

IV Список літератури

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.


Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.