光纤接入网中cmos单片集成光接收芯片研制

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1、摘要光收发器，特别是其中的光接收组件ROSA作为光纤接入网系统的核心部件，己经成为研究的热点。目前，光接收组件主要采用光电探测器PD与前置互阻放大器TIA混合集成的设计，若能实现在标准CMOS-I-艺下PD和TIA的单片光电集成，将在成本、性能等方面得到较大的改善，具有很好市场前景。本文的课题的目标是实现lOM／lOOMbps光纤接入网中850nm光接收组件的单片光电集成，即实现光纤通信中850hm光探测器与前置放大器TIA在标准CMOS工艺下的单片集成。本文进行了以下工作：1．本文选取了适用于lOM／lOOMbps传输的DPD结构和S

2、M结构的光电探测器，了解了其基本原理，并且建立起器件电路模型，仿真得到它的带宽和直流响应度。2．讨论了各种类型的前置放大器，并选取RGC结构的前置互阻放大电路。为克服DPD与SMPD响应度较小的缺点，设计了二次宽带放大电路。3．采用Cadence软件完成单片集成OEIC的版图设计，并在无锡华润上华科技有限公司采用0．5um的标准CMOS工艺进行流片。4．对OEIC芯片进行了ROSA封装，并对DPD-OEIC进行了小信号带宽测试，大信号码率传输测试以及DPD的直流响应度测试。采用ROSA封装的DPD-OEIC芯片，替换现有商用lOM／lO

3、OMbps光收发器中的ROSA，测试获得传输速率为72Mbps，可应用到lOM／lOOMbps光纤接入网数据传输，满足了lOMbps的传输要求，但是距离其最大传输速度lOOMbps还有一定差距。SM—OEIC芯片预测可适用于更高速率传输的应用。本文的创新点如下：1．进行标准CMOS工艺下PD+TIA的单片光电集成设计，获得的OEIC芯片采用ROSA封装，可以实现72Mbps的数据传输。2．选取DPD与SM结构的光电探测器，并且建立起器件新电路模型，以实现OEIC在Cadence下整体的电路仿真与版图设计。关键词：OEIC：DPD；SM光

4、电探测器；跨阻放大器AbstractOpticaltransceiver,inparticular，photoreceiverasthecorepartofopticalaccessnetworksystem，hasbecomeahotresearch．Atpresent，photodetector(PD)mainlyarehybridintegratedwithtransimpedanceamplifier(Tta)．Therealizationofmonolithicallyoptoelectronicintegratedcircu

5、it(OEIC)chipofPDandTIAbythestandardCMOStechnology,whichhasbetterperformanceandlowercost,willhaveverygoodmarketprospects．Thesubjectofthispaperistoachievetheoptoelectronic-integratedphotoreceiverappliedin850rimfiber-opticalaccessnetworkof10M／100Mbps，namely,thesuccessfulmon

6、olithicchipofPDandTIAusedin850rimopticalfibercommunicationisaccomplished．Inthispaper,thefollowingworkisfinished：1．Twokindsstructureofphotodetector,DoublePhotodiode(DPD)andSpatiallyModulated(SM)，aredesignedfor10M／100Mbpstransmission．ThenthebasicprincipleofPDisintroducedan

7、dtheestablishmentofdevicecircuitmodelisfinished．Basedonthose，thebandwidthandDCresponseofPDalesimulated．2．Thevarioustypesofpre-amplifierarediscussed，andTransimpedanceamplifierwitllRGCstructureisselected．ToimproveDCresponsivenessoftheDPDandtheSMPD，thesecondarybroadbandampl

8、ifierisdesigned．3．CadencesoPtwareisusedtocompletetheOEICchiplayoutandchipisfabricatedbyO．5BinCMOStechno