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光通信:光器件、光芯片及電芯片

2020-11-04
來源:科創之道

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清晰記得,大學激光原理實驗課上,做光纖熔接的時候,授課老師恐嚇我們,小心別把光纖掰斷了,特別是要小心別扎到手指里,光纖很細,很容易隨著毛細血管流入到心臟,因為又是透明的,所以醫院CT機也檢測不出來……

  這個陰影籠罩在我記憶里,直到現在都沒搞明白,是真的還是老師在嚇唬人,懂行的朋友可以評論一下。

  留下的后遺癥就是,前些日子家里終于把歌華有線的同軸電纜上網,換成了聯通的光纖入戶。業務員小哥上門拉光纖的時候,現場做光纖焊接,還特別小心的提醒了一句……

  結果小哥搬出光纖熔接機,三下五除二就搞定了,比起當年我們瞇著眼睛顫顫巍巍去對接光纖頭,熟練度多了,這是一門技術活兒。

  廢話不多說,我們今天聊聊光通信,光器件,以及剝掉光器件外殼,里面的各種光芯片電芯片……

  我們都知道,5G時代已經來臨,基站也在緊鑼密鼓地投資建設中,5G制式手機已經成了標配。但這都屬于無線層面,5G網絡建設不僅僅包含無線接入網絡建設,eMBB增強移動寬帶的通信需求,對承載網、骨干傳輸網的建設也同樣提出了要求。

  而承載網、骨干傳輸網的主角,就是光通信網絡了。

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  一句話概括光通信原理:所有信息通信信號,初始狀態都是電信號(模擬/數字),否則我們的IC芯片無法處理。要實現光纖通信,信號發射端,需要將電信號轉換為光信號,通過光纖傳輸到遠端。信號接收端,光探測器接收到光信號,并轉化成可處理的電信號。

  光通信除了傳輸光纖,還需要光通信設備,而光通信設備的核心為光模塊;光模塊的核心為光有源器件和電芯片;光有源器件的核心為光芯片;光芯片包括激光器芯片、探測器芯片;電芯片包括TIA、 LD Driver、 CDR芯片等。

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  目前光模塊中,除去相應的組件(外殼、PCB、氣密、溫控等),芯片成本占70%,其中,光芯片成本占40%,電芯片成本占30%左右。但也需要區分中低端不同水平的光模塊,速率越高,對信號處理能力要求越高,電芯片成本占比越高。

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  根據中國電子元件行業協會發布的《中國光電子器件產業技術發展路線圖》,光電產業從產業鏈角度看,包括光輻射(激光器)、光探測、光傳輸、光處理、光顯示、光存儲、光集成以及光轉換(光伏)等多個領域。光通信器件按照其物理形態的不同,可分為芯片、光有源器件、光無源器件、光模塊與子系統四大類。

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  在整個網絡架構中,各個模塊位置,可以參考一下:

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  ——術語解析——

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