基于ltcc的自由空间光互连模块研究

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1、图巧聲柄觀＇＾等硕±学位论文胃．園雜ＩＭＩ基于ＬＴＣＣ的自由空间光互连模块研究昌一＿指导教师姓名、职称柴常春教授＿理学硕±ｍｎ申请学位类别圍学校代码１０７０１学号１３１１１２２６８７胃分类号０４６９密级公开西安电子科技大学硕±学位论文基于ＬＴＣＣ的自由空间光互连模块研究作者姓名；孙斌一级学科：物理学二级学科；凝聚态物理学位类别：理学硕十指导教师姓名、职称：柴常春教授学院：微电子学院提交日期：２０１５年１１月R

2、esearchonOpticalInterconnectionModuleinFreeSpaceBasedonLTCCAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinCondensedMatterPhysicsBySunBinSupervisor:ChaiChangchunProfessorNovember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学

3、风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，。尽我所知除了文中特别加标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的巧明并表不了谢意。一学位论文若有不实之处，切法律责任本人承担。本人签名：别、日期：３ｖ／／西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技

4、大学有关保留和使用学位论文的规定：，目Ｐ研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位慮于西安电子科技大学。学校巧权保留送交、论文的夏印件，允许寮阅借阅论文；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文．同时本人保证，获得学位后结合学位论文研巧成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿＼、本人签名：如输导师签名：、、心如、是．日期：、弓、）：Ｉ日期（摘要摘要随着信息技术的发展，高速电子器件的应用越来越广

5、泛，电互连已难以满足信息高速传输的需求。光互连具有抗电磁干扰能力强、信号串扰小和可用带宽高等优点，因而有望取代电互连成为新一代互连技术。目前，光互连技术中光纤互连和波导互连的应用较广、技术较为成熟，而自由空间光互连的研究尚处于初级阶段，但却最具吸引力和发展前景。本文以低温共烧陶瓷（LTCC）为基板，研制了一款近距离自由空间光互连模块，测试结果表明该模块达到了设计要求，实现了传输速率为2.5Gb/s的近距离自由空间光互连，传输性能良好。本文内容主要围绕自由空间光互连技术展开。首先，阐述了光互连的研究背景、发展现状和基本原

6、理。其次，探讨了实现自由空间光互连的关键技术，包括LTCC技术、发射和接收模块以及差分传输线的传输原理和特性。其中发射和接收模块是实现自由空间光互连的核心，文中重点分析了发射模块中激光发射器和驱动电路，以及接收模块中激光探测器、前置放大器、主放大器和缓冲电路。再次，针对激光发射器发射的高斯光束，介绍了光强、光功率等基本特性，并通过仿真得到其在自由空间的传播损耗。然后，提出了自由空间光互连模块的总体设计方案，包含发射模块和接收模块的芯片选择、光收发器的管脚安装和布局等，并且设计了两种实用的光收发器对准安装方法。最后，介绍

7、了光互连模块的测试原理和样品的测试过程，研制的光互连模块样品的测试性能优于设计指标；通过分析测试结果，得出改变匹配电阻可以改善传输效果，总结出最根本的改善方式是进行阻抗控制并严格按照高速差分线的布线规则布线。本文的研究内容对自由空间光互连的进一步发展有着重要的指导意义。关键词：自由空间光互连，LTCC，差分传输线，放大器，高斯光束IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofinformationtechnology,highspeedelectronicdevicesareusedwide

8、ly,butelectricalinterconnectionsmightnotbeabletosatisfytherequirementofhighspeedinformationtransmission.Asitsexcellentimmunityofelectromagneticinterference,greatsuppr