SEED智能像素總體設(shè)計(jì)

本文組借鑒國(guó)外并行光互連鏈路的經(jīng)驗(yàn)，應(yīng)用一維線陣結(jié)構(gòu)的SEED智能像素，將4×4 SEED智能像素制作成1×20 (4×5，一組冗余)線陣結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)適合的耦合方式，利用硅片的選擇腐蝕技術(shù)，制作硅基光纖定位夾持器，研 制作為光纖和CMOS-SEED智能像素耦合的公共基準(zhǔn)微光學(xué)平臺(tái)，.實(shí)現(xiàn)光纖與CMOS-SEED智能像素的光學(xué)耦合。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可大大減少光路調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)，降低光信號(hào)在光路系統(tǒng)中的衰減，提高系統(tǒng)的光互連效率和可靠 性。在CMOS-SEED智能像素中，SEED列陣芯片面積為6 mm×1 mm，光窗口為40μm×40μm，銦柱面積為26μm×26 μm，CMOS-SEED智能像素芯片面積為8 mm×2 mm，像素單元間隔為300 μm，選用cD62.5 gm多模光纖耦合。

4×4 CMOS SEED智能像素光電互連模塊總體框圖如圖1所示。其基本原理如下：從5路輸入光信號(hào)經(jīng)光纖耦合到 CMOS SEED智能像素的SEED器件上，由SEED器件探測(cè)后，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再由CMOS電路放大為適當(dāng)?shù)倪壿?電平，在15路控制信號(hào)作用下，輸出到15個(gè)不同的SEED器件輸出端口，每個(gè)光交換節(jié)點(diǎn)包含一個(gè)輸入SEED探測(cè)器 件和3個(gè)輸出SEED調(diào)制器件，CM0S SEED和耦合光纖有一組冗余。每輸出的三路調(diào)制信號(hào)組成一組，分別代表另外 三個(gè)光收/發(fā)模塊中傳來(lái)的信息,其中只有一路經(jīng)SEED器件調(diào)制后，由CMOS電路選通輸出信息。

圖2為單個(gè)節(jié)點(diǎn)光檢測(cè)和光調(diào)制電路框圖，輸入級(jí)為跨阻抗放大。放大后的信號(hào)由控制信號(hào)決定是否輸出到相應(yīng) 的SEED調(diào)制器。圖3為對(duì)應(yīng)的電路圖，考慮到SEED器件的電容及倒裝焊接引入的附加電容，電路設(shè)計(jì)時(shí)電容取0.3 pF，設(shè)計(jì)要求在輸入為10μW左右的光信號(hào)時(shí)，工作速率大于100 Mb/s。