光電IC發(fā)展趨勢(shì)

下一代光傳送網(wǎng)的基本特征是超大容量，從目前各種復(fù)用技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r看，密集波分復(fù)用（DWDM）被認(rèn)為是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量和提高其靈活性的最有效途徑。采用DWDM可以使容量迅速地?cái)U(kuò)大數(shù)十倍至數(shù)百倍。由于近年來(lái)市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)和技術(shù)突破的影響，波分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)展極為迅速。因此各種新研制的光器件也都或多或少與波分復(fù)用有關(guān)。DWDM的發(fā)展思路一直是追求更高的頻譜效率，一方面提高每個(gè)通道的速率，另一方面增加通道密度。在速率上，目前商用系統(tǒng)大多為2.5Gbit/s或10Gbit/s，更高速率的40Gbit/s系統(tǒng)正在實(shí)用化，預(yù)計(jì)到2004年開(kāi)始商業(yè)應(yīng)用，一些電信公司如阿爾卡特的實(shí)驗(yàn)室已進(jìn)行了160Gbit/s的傳輸實(shí)驗(yàn)。在通道密度方面，通道間的波長(zhǎng)間隙已小到25GHz，還在向12.5GHz努力，使得商用系統(tǒng)的總通道數(shù)現(xiàn)為160~240個(gè)，實(shí)驗(yàn)室中最高達(dá)到1022個(gè)。為得到更大容量，有時(shí)不得不在上述兩者之間折衷考慮，同時(shí)還要采取抑制光纖中色散、非線性效應(yīng)的措施。所有這些要求都涉及到器件的高速、靈活和可靠的問(wèn)題，而且最終還必須考慮低成本的問(wèn)題，這使得目前新原理、新結(jié)構(gòu)和新功能的器件不斷涌現(xiàn)。

近年來(lái)隨著"網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)"泡沫的破滅，光通信產(chǎn)業(yè)的資本支出大為減少，作為光通信產(chǎn)業(yè)鏈最底端的光電子器件產(chǎn)業(yè)面臨非常大的挑戰(zhàn)。據(jù)估計(jì)，2002年美國(guó)通信用光電子器件的資本支出將在2001年銳減29%的基礎(chǔ)上繼續(xù)降低24%。另一方面，前期對(duì)市場(chǎng)盲目樂(lè)觀的估計(jì)造成了大量光電子器件積壓，據(jù)估計(jì)此狀況將持續(xù)到2003年。在這種市場(chǎng)環(huán)境下，光電子器件的研究與發(fā)展的趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1） 從光電子器件實(shí)現(xiàn)的功能來(lái)看，使光網(wǎng)絡(luò)容量更大、更智能仍是光電子器件發(fā)展方向，但研究的側(cè)重點(diǎn)有所改變。在系統(tǒng)傳輸容量方面，光電子器件的研究方向?qū)⒆⒅亟档蛡鬏斚到y(tǒng)的每公里每比特的成本，而不再一味追求單纖傳輸速率的突破。光纖傳輸容量的提高有三種方案：擴(kuò)展光波段、增加光通道密度和提高通道速率。在器件級(jí)的研究上，拉曼光放大器與EDFA結(jié)合的寬帶放大器被認(rèn)為是系統(tǒng)擴(kuò)展至L波段時(shí)最具應(yīng)用潛力的光電子器件；波長(zhǎng)鎖定激光器、大功率包層泵浦EDFA和高密度的群組濾波器將是光通道間隔降低到50GHz、25GHz甚至12.5GHz的高光通道密度傳輸系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。40Gbit/s高速光調(diào)制器和接收器、動(dòng)態(tài)色散補(bǔ)償器和偏振模色散補(bǔ)償器等光電子器件將是信道速率為40Gbit/s的系統(tǒng)中的關(guān)鍵器件。這些關(guān)鍵光電子器件的性能與價(jià)格將直接影響未來(lái)光傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案選取，但近期重點(diǎn)產(chǎn)品仍在10Gbit/s系列上，而2.5Gbit/s產(chǎn)品將呈逐步下降的走向。

（2） 小型化和集成化正成為光電子器件保持競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)新的趨勢(shì)。隨著光電子器件在光傳輸設(shè)備中的比例越來(lái)越大，對(duì)光電子器件的小型化要求日益顯現(xiàn)。使設(shè)備能少占機(jī)房的面積和少消耗能源，能有效地降低網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行成本。光電子器件的小型化要求還促進(jìn)了集成技術(shù)的發(fā)展。光電集成技術(shù)可以將光子元件與它的驅(qū)動(dòng)電子芯片集成在一起。平面波導(dǎo)集成技術(shù)則可以將光開(kāi)關(guān)、可調(diào)衰減器和波分復(fù)用/解復(fù)用器等無(wú)源器件集成在一起，在一塊芯片實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)功能的系統(tǒng)與分立器件組成的系統(tǒng)相比，既大大減小了體積，還降低封裝的成本。在小型化光器件的開(kāi)發(fā)中，將激光器/探測(cè)器等光器件與微電子芯片組裝成一體，形成具有多種功能模塊的發(fā)展趨勢(shì)正在明顯加快。模塊化能消除寄生參量的影響從而提高性能，并能節(jié)省后道組裝的工序和成本。它還促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)界的合作和標(biāo)準(zhǔn)化，如一年前由多家企業(yè)就10Gbit/s 轉(zhuǎn)發(fā)器的光、電和機(jī)械性能標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成的協(xié)議，大大推動(dòng)了這類器件性能價(jià)格比的提高。在功能上，前向糾錯(cuò)（FEC）、熱插拔已普遍為高端產(chǎn)品所采納。在尺寸上，與傳統(tǒng)的插盤相比，用集成的轉(zhuǎn)發(fā)器模塊能使體積縮小到原來(lái)的1/10，功耗下降2/3而價(jià)格卻只有原來(lái)的1/3。主要在城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中使用的光收發(fā)一體模塊也在由DUPLEX SC型向更小封裝的SFF 模塊發(fā)展。與DUPLEX SC封裝相比，它在插盤上占的體積縮小了1/2。在光放大器方面，新的EDFA模塊尺寸只有7cm′9cm′1.2cm (長(zhǎng)′寬′高)，卻能提供24dB的增益和15dBm的功率輸出。模塊化還進(jìn)一步促進(jìn)了微型封裝激光器和無(wú)致冷激光器的進(jìn)步?，F(xiàn)在不僅是光信號(hào)源用激光器，功率型的泵浦激光器也取得了無(wú)致冷技術(shù)的突破。120mW以下980nm無(wú)致冷激光器已有商品提供，由于省掉致冷器，EDFA模塊的功耗從4.5W減少到不足1W，體積也大大縮小。值得注意的是，近來(lái)?yè)姐s波導(dǎo)光放大器（EDWA）也被集成于平面波導(dǎo)中，以克服平面波導(dǎo)器件插損大的缺點(diǎn)，從而使制造功能更新、更復(fù)雜的平面波導(dǎo)器件成為可能。

（3） 光電子器件組裝的自動(dòng)化技術(shù)將是降低光電子器件成本的關(guān)鍵。手工組裝是限制光電子器件的成本進(jìn)一步下降的主要因素。自動(dòng)化組裝可以降低人力成本、提高產(chǎn)量和節(jié)約生產(chǎn)場(chǎng)地，因此光電子器件組裝的自動(dòng)化技術(shù)的研究將是降低光電子器件成本的關(guān)鍵。由于光電子器件自動(dòng)化組裝的精度在亞微米量級(jí)，自動(dòng)化組裝生產(chǎn)一直被認(rèn)為是很困難的事，但近來(lái)有很大突破。國(guó)外的學(xué)術(shù)期刊已多次報(bào)道在VCSEL、新型光學(xué)準(zhǔn)直器件和自對(duì)準(zhǔn)等技術(shù)進(jìn)步基礎(chǔ)上，光器件自動(dòng)化組裝實(shí)現(xiàn)的突破，同時(shí)專門針對(duì)自動(dòng)化組裝的光電子器件設(shè)計(jì)也正在興起。2002年OFC展覽會(huì)上有十多家自動(dòng)封裝、自動(dòng)熔接設(shè)備廠商參展，熔接、對(duì)準(zhǔn)、壓焊等許多過(guò)去認(rèn)為只能由人工操作的工藝現(xiàn)在都能由機(jī)械手進(jìn)行。據(jù)ElectroniCast預(yù)測(cè)，到2005年自動(dòng)化組裝與測(cè)試設(shè)備的銷量將達(dá)17.1億美元，光電子器件產(chǎn)值中的70%~80%將由全自動(dòng)或半自動(dòng)化組裝生產(chǎn), 可以說(shuō)自動(dòng)化生產(chǎn)線的出現(xiàn)是光電子行業(yè)開(kāi)始走向成熟的標(biāo)志和發(fā)展的必然。

光電IC的型號(hào)

TM1801 CY7C68300B-56PVXC ZXLD1350 TSL230

TSL235 TSL2562 TSL3301 OPIC969B

PIC-2503 PIC-1503 PIC0103 TPS805

TPS807 OPIC969B GA250T6C1SY IS486E

PD567PS3 IS489E PIC-0103 PIC-0903

PAN3511 A2610 A2051 SFH5711

SFH5130 TSL201R TLP521-1 S4282-51

QSE158 QSE159 C1165 A2633

A2636 IL4208 IL4218 SFH5441

SFH5400 OPL585 OPL583 OPB10224

TPS831 TFDU5307-TR3 TP850 TLP3520

MC34072 TLP721-1 MC1330AP TLP557

SJ1117-50F S5228M SJ1117-AF S78DL05

S5225M SJ1117-50Q S78DL33F SJ1117-18D

S78DL33 SJ1117-15F SJ1117-APIC SJ1117-25Q

IS485 TSL2550T IS485 TPS805

CS54123 TPS805 TLP350 MC33152

MC34152 TL320 LX1563IM UC3845

UC3845 LX1562IM IR2104 IR2103

IR2153 A3144EU A3144LU A3144EUA

A2584 TLP521 TLP521-1 EL817

IR2117 ADM708AN HT9200A CS54123

BH3023 3201V6K EL817C SG-2BC

ER12065-05269

光電IC在近代發(fā)展的很快涉及面也逐漸擴(kuò)散，在光通訊、半導(dǎo)體照明、激光、光電顯示、光學(xué)、太陽(yáng)能光伏、電子工程等領(lǐng)域運(yùn)用的非常多。

IC，即集成電路是采用半導(dǎo)體制作工藝，在一塊較小的單晶硅片上制作上許多晶體管及電阻器、電容器等元器件，并按照多層布線或遂道布線的方法將元器件組合成完整的電子電路。它在電路中用字母“IC”（也有用文字符號(hào)“N”等）表示。

由光的作用產(chǎn)生的電叫光電。

以光電子學(xué)為基礎(chǔ)，綜合利用光學(xué)、精密機(jī)械、電子學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)解決各種工程應(yīng)用課題的技術(shù)學(xué)科。信息載體正在由電磁波段擴(kuò)展到光波段，從而使光電科學(xué)與光機(jī)電一體化技術(shù)集中在光信息獲取、傳輸、處理、記錄、存儲(chǔ)、顯示和傳感等的光電信息產(chǎn)業(yè)上。