《塑膠光纖通信中650nm光電集成收發晶片的研究》是依託廈門大學，由程翔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：塑膠光纖通信中650nm光電集成收發晶片的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程翔
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
塑膠光纖（POF）通信是新一代短距離傳輸系統，具有簡便、高速、低成本的優點，在光纖到桌面的寬頻接入網、三網融合、智慧型家庭網路、工業控制等領域發揮重大作用。針對POF通信設備中最關鍵的核心- - 650nm光收發器技術掌握在國外的現狀和分立的缺點，本項目提出採用0.5μm標準CMOS或BCD工藝實現650nm光電集成收發晶片的研究，重點解決光電子器件（RCLED、PD）與電路的集成技術。探討光電器件等效電路模型的建立，解決光電積體電路協同設計的科學問題；提出採用鍵合（或倒裝）技術的方法實現發射端的650nm RCLED與驅動電路混合集成；接收端中採用標準Si工藝直接實現高性能的650nm探測器和放大電路的單片集成。650nm收發晶片整體傳輸速率約250Mbps。該課題研究具有自主產權，在650nm波段上實現了Si積體電路工藝直接套用於光電子信息領域，對集成光電子學科的發展將起到推動作用。
結題摘要
本項目針對塑膠光纖通信核心技術650nm光發射模組（由分立的 650nm 光源晶片和驅動電路晶片組成）和光接收模組（分立的 650nm 探測器晶片和前置放大+限幅放大電路晶片組成）處於分立及國外技術掌控的現狀，提出採用低成本的標準 Si 工藝進行 650nm 光電集成收發晶片的研究，重點解決光電子器件（RCLED或VCSEL、PD）與電路的集成技術。研究主要內容有：設計中建立 650nm的 RCLED和 PD的等效電路模型，在 EDA設計軟體中調用等效模型實現光電子器件與電路 IC 的協同設計；在解決縱向結構光電器件（RCLED、VCSEL和 PD）與橫向電路 IC匹配問題的基礎上進行設計驅動電路 IC、負反饋 TIA及 LA；採用標準 Si工藝代工完成 650nm RCLED驅動電路晶片和光接收單片集成晶片的研製；再通過鍵合方式將 RCLED 混合集成收發晶片；進行 650nm光收發晶片的一體化試封裝測試，完成 650nm光收發晶片的集成化研究。通過三年的研究，採用了兩種工藝（0.25μm BCD工藝和0.5μm CMOS工藝）進行五次流片，成功獲得兩類晶片（光電集成發射芯和單片光電集成接收晶片）。CMOS工藝發射晶片200MHz信號下瞬態特性良好，可在200Mbps速率傳輸；單片光電集成接收晶片在250Mbps、誤碼率小於10-9情況下，靈敏度為-23.3dBm，並得到250Mbps速率的清晰眼圖。晶片性能優良，表明研究中建立了準確的標準工藝下的RCLED、VCSEL、PD等光電子器件模型，很好地解決縱向光電器件和橫向積體電路兼容性設計，可推廣普及。該研究成果具有自主產權，在 650nm 波段上實現了 Si 積體電路工藝直接套用於光電子信息領域，對集成光電子學科的發展起到推動作用。目前該成果正在實行成果轉化。基於該研究成果，還可以發展集四象限光接收與光發射為一體的光電集成位置感測器研究，用於監測MEMS微動鏡，形成一個基於光電集成技術的反饋式光掃描的微系統，可解決多種集成技術（微機電、微光學、光電集成）綜合協同設計的科學問題，推動微系統集成技術的發展。
