专利名称：用电感补偿的高速光电模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速光电模块。
背景技术：
近来，随着高质量通信业务的需求激增，对光通信系统的传输速度的研究也增多。早在20世纪90年代初，就已经开发了2.5Gbps的传输系统，并且在1998年，10Gbps的系统也进入商用阶段。通过利用2.5Gbps传输速度的光模块按照波分复用方法建立用于超高速宽带通信网络的40到100Gbps的系统是可能的，但是，它要求使用利用具有至少10Gbps传输速度的光学元件和电子模块的光模块以便在实现160至640Gbps的具有极快数据容量的光通信系统的情形中提高系统配置的性能，并且它要求利用20至40Gbps的光学元件和电子元件开发极快光学模块以便在2005年后实现多个Tbps的光通信。
一般来说，光电模块是按照光接收机模块(或者光二极管模块)和激光二极管模块来分类的。
光接收机模块包括一光二极管(或者光检测器)，用于将光信号转换成电信号；一副固定件，用于在机械上支撑光二极管并将它和电子元件连接；一前置放大器，用于对由光二极管转换的电子信号进行放大，和一限幅放大器。
激光二极管模块包括一激光二极管(或者一LED(发光二极管))，用于将外部所施加的电子信号转换成光信号；一所述激光二极管的副固定件，一TEC(热电冷却器)；一光二极管，用于监控所述激光二极管的输出；和一光二极管的副固定件。
在如上所述的光模块中，对各种电路元件所产生的寄生电容将导致信号失真和频率带宽的降低。
图1显示了传统的相对于快速光电模块频率的互阻抗增益图。
图1显示了在输入光信号到传统的10Gbps光接收机模块之后利用光波分析器所测量的光电转换信号的频率响应特性，其中，TIA表示在裸片状态下的TIA(互阻抗放大器)的互阻抗增益，MODULE表示安装的模块的互阻抗增益，并且，TIAnPKG显示了安装了TIA的陶瓷衬底的互阻抗增益。
在模块的互阻抗增益中，由于与裸芯片状态下的TIA相比所述封装的寄生成分的存在，增益和带宽分别降低大约2dB和6GHz，并且在模块和衬底中安装的TIA的互阻抗增益是非常近似的。
已经提供了用于预防增益和带宽降低的补偿方法，并且这些方法主要在IC(集成电路)中实现，但是在IC中的实现会导致调整集成在其中的光电元件的反射特性变化的问题。
而且，由于RF(射频)系统采用同时使用电容和电感的反馈电路来构成补偿电路，所述补偿电路变得复杂起来。
发明内容
本发明的目的是通过简单电路配置来扩展高速光电模块的频率带宽。
为了实现此目的，在光接收机模块和放大器之间连接了一电感。
本发明的另一个方面，高速光电模块包括一光接收机模块，用于将光信号转换成电信号；一在光接收机模块和放大器之间连接的补偿电感；以及一连接到放大器的DC截止电容，用于从放大器输出的电信号中去掉DC成分。
所述光接收机模块是光二极管。
所述补偿电感的电感量在1.2nH和3.2nH之间。
在说明书中引入并为其一组成部分的附图解释了本发明的实施例，并且和实施例的说明一起用来解释本发明的原理图1显示了传统的相对于快速光电模块的频率的互阻抗增益图；图2显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的方框图；
图3显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的等效电路；图4显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的相对于Zex的频率响应特性图；以及图5显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的相对于频率的互阻抗增益图。
具体实施例方式
在如下的详细描述中，通过简单地说明由发明者所构思的完成本发明的最优模式，已经显示和描述了本发明的优选实施例。正如将会认识到的那样，在所有不脱离本发明的情况下，在各种显而易见的方面能够对本发明进行修改。因此，所述附图和说明被看作是按其特性的描述，但不是对本法发明的限制。
图2显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的方框图。
与光接收机模块相关的高速光电模块包括一光二极管(PD)1，用于接收光信号并将它们转换成电信号；一补偿性的电感2，用于消除由寄生电容引起的电容分量；一TIA(互阻抗放大器)3，用于放大由所述PD1转换和输出的电信号；以及一DC(直流)截止电容4，用于去除在由TIA3输出的电信号中的噪声，即去除DC分量。
将5伏偏置电压施加到PD1和TIA3，并且DC截止电容4有470pF的容值。补偿电感2有实质上是2.2nH的电感量。在1.2nH和3.2nH之间的电感量完全能够实现本发明所期望的频率带宽扩展。
在上述配置的高速光电模块中，PD1将通过光纤输入的光信号转换成电信号并将它们发送到TIA3，该TIA3对该电信号放大并通过DC截止电容4将它们输出，由此消除了DC分量噪声，并把已消除噪声的信号发送到另一个电路。
在此例子中，补偿电感2消除在光电模块中产生的寄生电容，这一点将参照图3的等效电路进行详细描述。
图3显示了根据本发明优选实施例的高速光电模块的等效电路。
如图所示，IAC代表由PD1光电转换的信号电流，IDC表示DC分量噪声的暗电流(dark current)，R1显示了PD1的串联接触电阻，Lcomp表示补偿电感2，而C2显示了TIA3的输入阻抗以及陶瓷衬底的寄生电容分量。
图3是一LC谐振电路。在LC谐振电路中，当存储在电感L中的磁能与存储在电容C中的电能匹配时，该电路就产生谐振，并且由电感和电容所引起的信号损耗将消失。产生谐振的电信号的频率ω是 因此，所得到的关于特定信号频率ω的补偿电感的电感量L是 即，在模块中的补偿电感2和寄生电容分量构成了一个谐振电路由此补偿频率特性的频移。
图4显示了在根据本发明优选实施例的TIA中安装补偿电感时的频率响应特性曲线图。
参照图4，Zex是按等效电路中的输入电流和输出电压的比例计算的互阻抗增益，Lx是表示补偿电感Lcomp的电感量的一个变量，通过从0至3nH改变电感来测量。0nH电感表示没有施加补偿电感。
正如通过图4所知，施加补偿电感的例子(Lx＝1、Lx＝2、Lx＝3)说明与没有施加补偿电感的例子(Lx＝0)相比，所述频率响应特性得到改善，并且，尤其是，Lx＝2nH的例子说明频率响应特性的改善最显著。
图5显示了根据本发明的优选实施例的高速光电模块的频率的互阻抗增益曲线图。
参照图5，说明了施加补偿电感的例子(Lx＝2.2nH和Lx＝3.3nH)相比于没有施加补偿电感的例子(Lcomp＝0.0nH)，其频率带宽得到显著扩展，并且，尤其是，在Lcomp＝2.2nH的例子中，频率带宽得到最显著的扩展(实际上扩展到4GHz)。
如上所述，光电模块的频率带宽能够简单地通过插入电感来补偿寄生电容分量而得到扩展，而不需要重新设计作为光电模块组成项的TIA和光二极管。
尽管已经结合了目前所考虑的最实用和最优的实施例描述了此发明，但是应该懂得所述发明并不限于所披露的实施例，而且相反，本发明试图涵盖包括在所附权利要求的实质和范围内的各种修改和等价装置。
权利要求
1.一种高速光电模块，包括一光接收机模块，用于将光信号转换成电信号；一放大器，用于放大由光接收机模块所输出的电信号；一补偿电感，连接在所述光接收机模块和所述放大器之间。
2.如权利要求1所述的模块，还包括一连接到放大器的DC截止电容，用于从所述放大器输出的信号中去除DC分量。
3.如权利要求1所述的模块，其中，所述光接收机模块是一光二极管。
4.如权利要求1所述的模块，其中，所述放大器是一TIA(互阻抗放大器)。
5.如权利要求1所述的模块，其中，所述补偿电感的电感量在1.2nH和3.2nH之间。
全文摘要
披露了一种高速光电模块，其包括一光二极管，用于将光信号转换成电信号，一互阻抗放大器(TIA)，用于放大由光二极管输出的电信号，一补偿电感，连接在光二极管和所述TIA之间，以及一DC截止电容，连接到所述TIA上。根据本发明，在不重新设计作为光电模块的组成项的所述TIA和所述光二极管的情况下，能够简单地扩展光电模块的频率带宽。
文档编号H03F3/04GK1507179SQ03123088
公开日2004年6月23日 申请日期2003年4月30日 优先权日2002年12月11日
发明者金星一, 洪善义, 林钟元, 李熙泰, 南银洙 申请人:韩国电子通信研究院