第四章光主动元件4-1.PDFVIP

第四章　光主動元件　4- 1 第四章　光主動元件 　　光纖通訊系統中的主動元件係指需要需要利用電能進行光／電 （或電 ／光）訊號轉換 ，或是將光訊號放大的光電元件 。主動元件主要包括光收 ／發模組 （光源與檢光器）及光放大器。 　　在一光通訊網路中 ，光主動元件扮演重要的關鍵角色，若其發生故障 通常影響所及是整條網路都不能正常運作 。由於產品本身除了光學元件還 包含了電子元件 、機構件，因此，相較於光被動元件而言，又需具有光、 機 、電整合能力，所以也具有一定的進入障礙。隨著訊號的速率增加 ，難 度又增添了更多 。 　　對國內而言 ，光主動元件廠商成立時間尚短，產品技術也相較國外大 廠一段距離 ，但隨著光纖向用戶端接近的趨勢，低價化產品的商機亦逐漸 浮現 ，國內廠商有機會進入低價化產品市場，也同時必須提升本身競爭力， 再開拓新生產線 ，站穩基礎，再往更高階產品發展。 　　本章中之光收／發模組 （Trasmitter ／Receiver ；Tx／Rx ）泛指 ：光 發射器 （Trasmitter ；Tx ）模組 、光接收器 （Receiver ；Rx ）模組 ，以及 光收發 （Transceiver ）模組 （即光發射及光接收封裝在同一模組中）。本 章中僅說明模組階產品 ，至於上游的LD 、LED 可參考 「2001 年光電半導 體產業及技術動態調查」中第二及第三章 。光放大器（Optical Amplifier ） 係指訊號不需先被轉成電訊號 ，而直接在光域中作放大的裝置。另外 ，光 調變器 （Modulator ）是劃歸屬於光被動元件 ，因此，不在本章討論範疇。 PIDA Photonics Industry Technology Development Association 第四章　光主動元件　4- 2 4-1 　 光 收 ／ 發 模 組 4-1-1 　 光 收 ／ 發 模 組 技 術 　　光收／發模組包括通訊用光源 (或稱為發射器) 與檢光器 ，通訊用光源主 要有 LED 與 LD 兩種 ，LED 的應用較廣 ，單價低，不過LD 的應用有逐漸 增加的趨勢 ，加上VCSEL （面射型雷射）因應光纖區域網路而崛起，使得 L E D 與 LD 的比例逐年接近 。另外，而檢光器則可分為PIN 與 APD 兩種 。 一 、通訊用光源 　　通訊用的光源要能配合光纖使用 ，因此特性上需滿足一些基本的條 件 ，才能達到最佳的傳輸功能，這些條件主要有： 1.光源的波長應在光纖裡有低傳輸損失及低散射 2. 線寬 （Linewidth ）窄以降低光纖的色散效應 3. 有足夠的輸出功率並且可有效地耦合入光纖中 4. 有線性的電光轉換特性以降低訊號失真及雜訊 5. 有高響應速率 6. 有良好的長期穩定性 。 　　目前能夠滿足這些條件的光源 ，主要有半導體雷射(Laser Diode ，LD) 及發光二極體 (Light Emitting Diode ，LED) 。一般而言 ，L D 的輸出功率 高 、調變速度快、線寬窄、發光角度集中，但缺點是價格昂貴，因此較適 合配合單模光纖用在中 、長途的寬頻電信傳輸。而LED 的輸出功率較低 、 響應速度較慢 、線寬較寬、發光角度較廣，且價格便宜、使用容易而耐用， 因此適合配合漸變型多模光纖用在短程的數據傳輸 。 n 通 訊 用 半 導 體 雷 射 　　可作為光纖通訊光源的半導體雷射大致可分為三類 ：Fabry-Perot(F- P) 半導體雷射 、單頻半導體雷射(DFB 雷射 ) 、垂直共振腔面射型雷射 (VCSEL) 。其他像是利用DFB 模組製成的類比雷射傳送器 ，主要則是用於 CATV 系統 。 PIDA Photonics Industry Technology Development Association 第四章　光主動元件　4