光纖通信集成電路設計研究范文

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摘要：

當今社會是信息化發展迅猛的社會，各種高新技術不斷涌現出來，通信系統顯得尤為重要，通信系統與集成電路已經密不可分了。如何利用集成電路工藝設計出高性能的集成電路是電子信息技術產業急需解決的問題。該文將要簡要介紹光纖通信光電集成電路工藝設計分析。

關鍵詞：

現代；光纖通信；光電集成；路集成電路；設計分析

隨著國家的發展，社會的進步，人類的生活已經離不開通信方式了，各種各樣的交流活動都是需要通訊的傳遞的。不管我們通過何種方式、何種途徑，只要將我們想要傳遞的信息傳遞到另外一個地方，就是稱為通信。古代所傳遞信息的方式方法也是多種多樣的。但是它們相對來說特別落后，時間也會非常地久。而現代的通信方式中，電話通信是應用最廣泛的一種。

1什么是光纖通信

近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的全面開放，光纖通信的發展呈現了一番全新的景象。所謂光纖通信就是一種以光線為傳媒的通信方式，利用廣播實現信息的傳送。光纖通訊就是以光導纖維作為信號傳輸介質的通訊系統。具有抗干擾性好，超高帶寬等特點。如今社會我們使用的光纖通信有許多的優點，例如，它可以傳輸頻帶寬、通信容量大；傳輸損耗低、中繼距離長；線徑細、重量輕，原料為石英，節省金屬材料，這樣一來，節約了許多資源和能源，有利于資源合理地開發和使用；絕緣、抗電磁干擾性能強；還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優點，同時它也可以用在特殊環境或者軍事行動中。光纖通信的原理是：在發送端首先要把傳送的信息變成電信號，然后調制到激光器發出的激光束上，使光的強度隨電信號的幅度變化而變化，并通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號后把它變換成電信號，經解調后恢復原信息。隨著信息技術傳輸速度日益更新，光纖技術已得到廣泛的重視和應用。在多微機電梯系統中，光纖的應用充分滿足了大量的數據通信正確、可靠、高速傳輸和處理的要求。光纖技術在電梯上的應用，大大提高了整個控制系統的反應速度，使電梯系統的并聯群控性能有了明顯提高。電梯上所使用的光纖通信裝置主要由光源、光電接收器和光纖組成。

2集成電路的實現

集成工藝技術也就是在最近的一二十年取得了飛速的發展。隨著元器件尺寸大小的不斷減小，集成電路的集成速度也在不斷地提高。發展迅速的集成電路工藝技術為通信系統的發展奠定了堅實的基礎。當下，利用光電集成電路實現的光的發射和接收裝置已經被各個實驗室所廣泛使用。光電集成電路在單片上集成的光和電元件越來越多了，這就是光電集成電路速度越來越快的原因。

3光纖通信現狀

光纖通信技術的發展帶動了光纖產業的進步。想要實現光發射與光電集成電路是非常容易的，但是想要實現高速系統的混合集成是非常困難的。由于毫米波信號是狹窄的，所以可以使用混合集成工藝來實現毫米波系統，我們可以這樣來設計集成電路及其組成部分，使其波段上的輸入和輸出阻抗保持在大約50歐姆左右，即使用50歐姆的傳輸線來連接元器件和集成電路。此外，例如激光驅動、時鐘恢復、數據判決、復接、光接收放大等各種類型的模擬、數字、混合集成電路依然可以輕松實現，這是因為電路也可以設計成輸入輸出是50歐姆的阻抗。想要利用混合方法實現高速光發射機與接收機的真正困難所在是激光二極管和光檢測器的阻抗不是50歐姆。尤其是激光二極管，他的非線性無法進行混合集成的。沒有合適的匹配網絡將基帶數據信號從激光二極管連接到驅動器或者從光檢測器連接到前置放大器上，就會大大地降低了系統的操作性能。這樣相比利用光發送和光接收的集成電路來實現是十分簡便的。利用光集成電路實現光發射和接收不僅可靠性高而且成本低。但是用光電集成電路也是具有一定的挑戰性的，制作光元件和電子電路所需要的材料是存在一定的差別的。現在制造高速光發射和接受光電集成電路在光傳輸系統中是十分必要的。這個設計工藝的難點在于要形成材料，即適合制造光電器件和電子電路所需要的制作材料，此外還要設計出光電集成電路。現實很殘酷，大家仍需努力。

4光電集成電路

光發射機光電集成電路一般是由同一底上的激光二極管和驅動電路構成的。集成電路其中包括了電子元器件結構的生長、激光、激光二極管、電阻器、晶體管等電子元件的制造，其中光電元件和金屬化連接是比較困難的。在外延生長的襯底上，大概需要三個工序來集成光電集成電路，分別為制作激光二極管、制作電子電路、進行光電元件之間的連接。首先要制作激光二極管，激光二極管的P型區域歐姆接觸層通過蒸發形成金屬狀態，隨后利用光刻法來生成激光二極管的大概區間，然后進行濕法刻蝕形成接觸激光二極管的N區區間，最后在活性離子刻蝕體系中完成刻蝕過程，直到遇到AGAAS層后停止刻蝕過程。AGAAS層能隔離電子電路機構和激光結構，形成一種薄膜電阻，從而形成第一金屬層和空氣橋兩個連接層。我們通常采用空氣橋連接激光二極管的P區，采用第一金屬層連接激光二極管的N區，這樣就能很好地實現激光二極管和電子電路層的連接。這就實現了一個量子激光器的光電集成電路了。制作光電集成電路的芯片也是存在一定的難度的，目前端面反射激光鏡的干腐蝕技術尚未成熟，只能用解離的方法來完成，所以說集成激光驅動器電路還有很大的空間有待開發。光電集成電路分別是由光檢測器、前置放大器以及主放大器構成的，這其中包括數據判決器、時鐘恢復和分接電路。光檢測器的集成是光電集成電路中最重要的一個部分，而金屬-半導體-金屬光檢測器（MSM）因為只需要少步驟的追加工藝，和如名字一般較為實惠且廣泛的材料在雪崩類型光電檢測器和p-i-n被廣泛運用的同時也被單片集成光接收機廣泛的使用著。在設計中第一級為基本放大單元，是共源放大電路且帶有源負載，電阻的反饋由電壓并聯負反饋，電平位移級使用的是兩級源級跟隨器，它被接入到后面，與此同時，又需要引進一個肖特基二極管，這樣就起到了一個降低反饋點的直流電平所特需的水平的作用，達到了這樣一個效果后，在偏低壓的條件下，電路同樣可以正常工作。

5主要工藝流程

第一步，我們要準備好充足的材料，對材料進行結構和參數方面的設計計算，并確定材料的外延生長，來確定集成方式及集成所需要的元器件。第二步，對PD臺面進行腐蝕，首先腐蝕掉INP層露出HEMT的帽層，把MSM保留在芯片上，即通過把PD臺面以外的PD層材料腐蝕掉來露出HEMT層。第三步就是進行器件的隔離工作，仍然使用臺面腐蝕的辦法將HEMT和PD元器件之間隔離起來，想要實現比較好的隔離效果就一定要準確的腐蝕到半絕緣襯底上。最后就是保護芯片的工作了，在芯片表面沉淀一層介質，這樣不僅保護了芯片表面還成為了源漏的輔助剝離介質。

6結束語

光纖通信技術作為通信產業中的支柱，是我們現如今社會中使用最多的通信方式。即使在現在的社會當中，光纖通信技術得到了十分穩定有效的發展，但是現在科技發展如此之快，越來越多的新技術涌現出來，我國的通信技術水平也得到了明顯的改善與提高，光纖通信的使用范圍和價值也在悄悄地擴張。但是光纖通信技術為了迎合網絡時代，必須有更高層次的發展，才能占據市場的主流地位。我相信隨著光通信技術更加深入地發展，光纖通信一定會對整個通信行業甚至社會的進步起到舉足輕重的作用。

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作者:張明文 單位:武夷學院