基于量子限制strak效应的EAM,在电场作用下,其吸收曲线红移的同时,吸收峰强度也在下降,但是其吸收峰边缘还是十分陡峭的,它可以较容易实现很低的甚至是负的啁啾,这对于高速远距离传输至关重要。
------第二:EAM中的量子阱------
单层量子阱的厚度:
量子阱的厚度对EAM性能影响很大,单层量子阱有较大厚度时,其对光的吸收能力变强,调制效率会增加;但是太厚了,量子限制效应会减弱。基于性能的平衡,单层量子阱厚度一般为9nm左右。
应变 量子阱:
无应变量子阱的EAM,由于价带能级的不连续性,很容易产生空穴堆积,在光功率达到一定程度时会产生吸收饱和。其结果就是,当EAM的反偏电压增加时,EAM的带宽会先达到最大值,然后急剧减小。这给EAM的性能带来不利影响。通过在量子阱中加入压应变,可以消除载流子堆积,EAM的带宽基本不随反偏电压变化。此外应变量子阱更容易实现低的甚至负的啁啾。
-------第三:EML集成芯片---------
EAM芯片单独用起来相当不方便,通产将它与DFB集成在一起形成EML集成芯片。DFB与EAM的集成有3大关键问题:
DFB与EAM之间的高效耦合
DFB的光能够有效传递到EAM是进行高效光调制的前提。DFB和EAM之间的耦合效率可以通过重叠积分计算。根据重叠积分,实现高效率耦合的条件是 模场匹配 和相位匹配。DFB的波导和EAM的波导都是量子阱结构,虽然其量子阱材料、量子阱厚度、量子阱层数不一样,但其模场差别很小,只要DFB波导和EAM波导模场相位匹配,就可以达到较高的耦合效率。对于直接对接耦合的波导,要求两波导完全对准,中间无任何对接缺陷。目前的工艺水平,DFB波导与EAM波导横向对准偏在50nm以内,纵向波导对接缺陷不超过0.5um,耦合效率在80%左右。
2. DFB与EAM之间的电隔离
DFB由正向电流驱动输出恒定的光功率,而EAM由反偏电压和调制电压驱动对DFB的光信号进行调制。二者之间通常需要20KΩ以上的电隔离。如果隔离器电阻不够,EAM上的调制电压可能泄露到DFB上,在降低EAM的调制效率的同时,还使得DFB驱动电流变化产生额外的啁啾;或者反过来,DFB的电流泄露到EAM上,对EAM的工作造成不利影响。目前的解决方案是在DFB和EAM的对接区的外包层形成浅隔离沟槽,形成约~50um的电隔离区,隔离电阻通常可达50kΩ以上。
3. EML芯片前端超低反射膜
如果EML芯片前端面反射率过高,反射光会随着EAM的ON/OFF调制,对DFB形成调制效应,形成所谓“绝热啁啾”。因此必须严格控制EML芯片前端面的反射。理论计算表明,当 EML芯片前端反射率在0.01%以内时候,绝热啁啾可以忽略。对比一下一般的光学表面的增透膜0.2%的反射率水平,EML增透膜的反射率要求在0.01%以内,这是非常有挑战的!除了镀膜以外,有些公司还将EAM的波导做成斜的,可进一步降低端面反射率。
------第四:EML芯片的封装特点------
EML芯片封装时是必须带TEC温控的,这是因为DFB的温度漂移系数在~0.1nm/℃,而EAM的温度漂移系数在~0.5nm/℃,它们之间有~0.4nm/℃的差距。在低温下,DFB波长处于EAM吸收区之外,EML还能有较大的光功率输出;随着温度的升高,EAM的吸收区将迅速向DFB的波长移动,DFB的光将被大量吸收,再叠加上温度升高引起的DFB本身的功率降低,EML的输出光功率急剧降低(做过数通400G FR4的朋友肯定有经验,所谓Uncool EML高温光功率掉7~8dB是很常见的)。
TEC的存在使得EML芯片能发挥最佳性能,但是其巨大的功耗也令人十分讨厌。去除TEC实现EML的Uncool封装是目前EML的发展方向。随着温度的变化,实时调整EAM的偏置电压,使得EAM的吸收区和DFB的工作波长之间的距离维持在稳定水平是一个解决方案。其缺点是温度升高,EAM反偏电压变小,EML芯片将有更大的啁啾,(EML芯片的啁啾随反偏电压增加而减小)这对于短距离应用可能没没什么,对于长距离传输影响较大。另一个方案就是合理设计 EAM的吸收区和DFB的工作波长之间的距离,使得在EML工作温度范围内,EML的输出光功率和消光比都维持在一个较为理想的水平 ,并且使用 InGaAlAs材料来提高EML的高温工作特性,但目前无制冷的EML还不是很成熟。返回搜狐,查看更多