以光學軟性電路板設計適用於4通道 × 25-Gbps 光學連接收發模組光學系統

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姓名

李軍(Chun Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

以光學軟性電路板設計適用於4通道 × 25-Gbps 光學連接收發模組光學系統
(Design of Optical System for 4-Channel × 25-Gbps Optical Transceiver Using Polymer Waveguide on Flexible Printed Circuit)

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摘要(中)

本研究中以光學軟性電路板設計適用於4通道 × 25-Gbps 光學連接收發模組光學系統，此系統整合了高分子聚合物波導、45˚微反射面、雷射驅動晶片、垂直共振腔型面射型雷射、轉阻放大器晶片、光檢測器及V型溝槽結構在軟性電路板上。
在光學模擬中得到:發射端由面射型雷射出光，經過高分子聚合物波導後，耦合進入多模光纖中，光學耦合效率達69.9 %；接收端光源從多模光纖而來，經過高分子聚合物波導後，入射到光檢測器中，光學耦合效率達到28.7 % 。各通道間的光學串音干擾在發射端小於-44 dB以下；接收端小於-39 dB以下。
此光學系統之面射型雷射及光檢測器之對位封裝在最高光學效率降為-1 dB時，偏移容忍度分別為 9 um以上，此設計可滿足現行覆晶封裝標準製程之變異度。

摘要(英)

The design of the optical system for 4 channel  25-Gbps optical interconnect module basing on flexible printed circuit board (FPC) is proposed. The polymer waveguide, 45 micro-reflector, vertical-cavity surface emitting LASER (VCSEL), transimpedance amplifier (TIA), photodiode, microlens, and V-grooves structure were integrated on the FPC.
The optical simulation result of optical coupling efficiency is 69.9 % from the VCSEL through polymer waveguide to 50-um-core multi-mode fiber (MMF). The simulation result of optical coupling efficiency from MMF through polymer waveguide to PD is 28.7 %. The inter-channel optical crosstalk at Tx is smaller than -44 dB and Rx is smaller than -39dB.
The 1-dB alignment tolerances of VCSEL/PD are more than 9 um. This design can meet the variability of the standard flip-chip package process.

關鍵字(中)

★ 光學軟性電路板
★ 光學連接收發模組
★ 光學系統

關鍵字(英)

★ Polymer Waveguide
★ Optical Transceiver
★ Optical System

論文目次

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 IV
表目錄 VII
第一章緒論 1
1-1 前言 1
1-2光連接收發模組發展現況 3
1-3光連接收發模組之設計理念 8
1-4利用軟性電路板架構設計光連接收發模組 10
第二章光學連接收發模組結構與光路設計 14
2-1光學系統之組裝架構 14
2-2主動元件面射型雷射及光檢測器之規格 15
2-3光學波導設計之依據及結果 15
2-4光學連接收發模組結構及材料 20
第三章發射端之光學模擬 22
3-1 發射端之光場分布及光學耦合效率模擬 22
3-2 面射型雷射之位移容忍度模擬 23
3-3 發射端之光學串音干擾模擬 24
第四章接收端之光學模擬 26
4-1 接收端之光場分布及光學耦合效率模擬 26
4-2 光檢測器之位移容忍度模擬 27
4-3 接收端之光學串音干擾模擬 28
第五章結論 30
5-1 結論 30

參考文獻

[1] CISCO Global Cloud Index: Forecast and Methodology(2015-2020), 2016.
[2] Tanaka, K., Ide, S., Tsunoda, Y., Shiraishi, T., Yagisawa, T., Ikeuchi, T., ... & Ishihara, T. (2013). High-bandwidth optical interconnect technologies for next-generation server systems. IEEE Micro, 33(1), 6-13.
[3] Matsuoka, Y., Kohmu, N., Lee, Y., Arimoto, H., Takai, T., Chujo, N., ... & Sunaga, Y. (2017). A Compact 310-Gb/s Optical Transceiver for High-Density Optical Interconnects. IEEE Photonics Technology Letters, 29(3), 334-337.
[4] Weiss, J., Jubin, D., Meier, N., Offrein, B. J., Oggioni, S., Rietveld, W., ... & Herb, B. (2017). Optical Transceiver Module for 1.2 Tb/s Based on Flexible Circuit Technology. IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology.
[5] 彭哲瑄，“以光學軟性電路板設計適用於4通道 × 25-Gbps光學連接收發模組之高頻傳輸線”，(中央大學光電所碩士論文，台灣，2017)
[6] 沈柏蒼，“以矽光學平台技術實現光學式高清晰度多媒體介面(HDMI)之研究”，(中央大學光電所碩士論文，台灣，2013)

指導教授

伍茂仁(Mount-Learn Wu)

審核日期

2017-8-23

推文