(a) 發射器
(b) 接收器
圖1-AL112-DR4-RPIC原理圖
四個獨立的光學調制器是Mach-Zehnder調制器（MZM）。它們的電光3dB帶寬超過45 GHz。
來自兩個激光器（圖1中的“激光器A”和“激光器B”）的未調制光輸入信號可以通過保偏光纖經由對接耦合插入PIC。發射器的四個光輸出端口（圖1（a）中的“Out1”至“Out 4”）設計用于直接對接耦合到符合G.652.D或G.657.A2標準的單模光纖。同樣，高速接收器PD的四個光輸入端口（圖1（b）中的“Receiver1 In”至“Receiver4 In”）被設計用于直接對接耦合到符合G.652.D或G.657.A2標準的單模光纖。
AL112-DR4-R PIC專用于將倒裝芯片安裝到合適的基板或高分辨率印刷電路板上。因此，與發射器和接收器元件的所有電氣連接都是通過焊接凸塊銅柱實現的，包括RF調制器驅動信號Vp和Vn。
AL112-DR4-R發射器和接收器的主要特性總結見下表1。
表1-AL112-DR4-R PIC的主要特性
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特性 |
描述 |
備注 |
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整體芯片尺寸 |
2.9 mm x 6.4mm |
無光輸入和輸出光纖 |
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芯片厚度 |
400 μm ± 10 μm |
沒有銅柱 |
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450 μm ± 10 μm |
有銅柱 |
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激光輸入端口（2） |
設計用于與保偏光纖直接對接耦合（接口角度為8°） |
輸入信號必須是TE極化 |
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光輸出端口（4） |
設計用于直接對接耦合到符合G.652.D或G.657.A2標準單模光纖（接口角度為8°） |
針對LBL單模光纖的耦合進行了優化 |
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接收器光輸入端口（4） |
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調制器驅動信號（Vp和Vn） |
差分、直流或交流耦合 |
片上端接（90 Ω差分） |
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RF偏置電壓（Vbias） |
片上添加（參見圖2） |
每個調制器可單獨調節 |
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Mach-Zehnder偏置控制 |
片上熱電移相器（TOPS） |
每個調制器兩個 |
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TX輸出監控探測器 |
3個片內分接MPD（兩個互補） |
每個調制器 |
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RX光電探測器（4） |
集成高速光電二極管 |
每個通道一個 |
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電氣端子 |
帶SnAg焊料凸點的銅柱 |
適用于所有高速和低速信號 |
Mach-Zehnder調制器
如下圖2所示，四個MZM分別由兩個差分RF信號（標有 “Vp”和 “Vn”）驅動，這兩個信號在芯片上被端接到調制器遠端的90Ω 負載上。
除了兩個RF驅動電壓外，每個調制器的低速端還需要施加一個正直流偏置電壓（“Vbias”），如圖2和圖3所示，以反向偏置光電調制器的p-n結。
圖2-帶TOPS和監測PD的單Mach-Zehnder調制器
MZM可以用DC耦合或AC耦合差分RF信號驅動。DC耦合信號可以直接連接到“Vp“和“Vn“端子，如圖3（a）所示。
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（a）使用直流耦合驅動信號 |
（b）使用交流耦合驅動信號 |
圖3-單個Mach-Zehnder調制器的電氣連接
當使用交流耦合RF驅動信號時，有必要將信號的直流電平設置為任意但固定的電壓，這可以通過兩個外部 “偏置-T”來實現。為方便起見，可將直流電平設為0 V，如圖3 (b)所示。
在任一情況下，偏置電壓“Vbias“應大于兩個RF信號相對于地的最大正電壓。為實現最佳工作狀態，建議將“Vbias“設置為比RF驅動信號的平均直流電平高1.5 V。
每個Mach-Zehnder調制器的工作點都可以通過兩個可調熱電光學移相器（TOPS）單獨控制。每個Mach-Zehnder調制器輸出端的兩個互補分接監控光電探測器（分接MPD）（見圖1中的 “MPD_L_n”和 “MPD_R_n”）可以為調制器工作點的調整提供反饋。建議為兩個分接監控光電探測器分別施加1 V至2 V的反向偏壓，以避免MPD響應飽和。
