具有远离转阻放大器的光检测器的接收机光学组件(roas)和其相关元件、电路与方法
【专利说明】具有远离转阻放大器的光检测器的接收机光学组件(ROAS)和其相关元件、电路与方法
[0001]相关串请
[0002]本申请案主张在2013年3月8日申请的美国申请案第13/790，350号和2012年10月22日申请的美国申请案第61/716，868号的优先权权利，本文依赖所述申请案的内容且所述申请案的内容全部通过引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本公开案的技术涉及从光纤接收光学信号且将接收的光学信号转换为电信号的接收机光学子组件(ROSA)。
【背景技术】
[0004]随着互连线速度增加(诸如五(5)至十(10)每秒千兆比特(Gbps)和更大)，主动式光缆(AOCs)越来越多地用作传统铜电缆的替代物。主动式光缆允许电信号转换为光学信号且在光纤上载送。利用光纤的益处包括极宽带宽和对环境电子噪声的高抗扰性。
[0005]就此而言，图1示出示例性主动式光缆10。如图1中所示，主动式光缆10包括末端连接器12A、末端连接器12B。每一末端连接器12A、12B包括被配置以接收输入电信号的电导体输入端14A和被配置以提供输出电信号的电导体输出端14B。光电收发机16A、光电收发机16B包括在末端连接器外壳18A、末端连接器外壳18B中分别用于末端连接器12A、末端连接器12B中的每一者。光电收发机16A、光电收发机16B各自包括发射机光学子组件(TOSAs)(未示出)，所述子组件从电导体输入端14A接收输入电信号且将接收的输入电信号转换成待在光纤16上传输的光学信号。光电收发机16A、光电收发机16B还各自包括接收机光学子组件(ROSAs)(未示出)，所述子组件将在光纤16上传输的光学信号转换回电信号，所述电信号待作为输出电信号提供于电导体输出端14B上。
[0006]主动式光缆通常用于数据中心，以通过专用网络和公用网络两者将语音、视频和数据传输传递至订户。举例而言，主动式光缆可支持服务器、存储区域网络(SANs)和/或数据中心处的其他设备之间的互连。在较远距离处，主动式光缆可比在相同距离处使用中继器的传统铜电缆更便宜。与主动式光缆中的光纤的成本相比，光电元件和光纤对准元件的额外成本较不显著。此外，较长距离主动式光缆的成本可由服务提供商摊销在大量顾客上，所述顾客可通过相比于铜电缆的主动式光缆接收服务。
[0007]对于较短距离主动式光缆，额外元件成本占主动式光缆的总成本的较大比例，从而导致比具有相同较短长度的传统铜电缆的电缆更昂贵。因此，主动式光缆通常未被设计为以较短长度用于消费型应用(例如，消费型电子装置、个人计算机、外部硬驱动机、数字摄像机和电视)。用于较短电缆距离的主动式光缆的较高成本并不视为向顾客提供足够价值以证明相比于传统铜电缆的增加的成本。然而，消费型应用开始需要可得益于光纤电缆的较高带宽。因此未解决对适用于消费型应用的短距离主动式光缆的需求，所述主动式光缆得益于光纤的增加的带宽和低噪声操作且在商业上可行。
【发明内容】
[0008]本文中公开的实施例包括具有远离转阻放大器(TIA)的光检测器的接收机光学组件(ROAs)。还公开相关元件、电路与方法。本申请案的ROA概念使用与用于常规长距离应用的常规ROSA设计相反的设计差异。例如，通过提供远离TIA的光检测器，可避免与提供亲密TIA的光检测器的常规设计约束相关联的额外成本，从而降低ROA的成本。举例而言，可避免将光检测器直接连接至TIA的昂贵接合装配技术。就此而言，作为非限制性实例，从成本来看，根据本文中公开的实施例的ROA可允许较短距离主动式光缆应用更易被接受而用于消费型应用，其中增加的益处是光纤的带宽增加和低噪声性能。为将远离TIA的光检测器提供于ROA中，避免与典型接收机光学子组件(ROSA)相关联的设计约束。
[0009]就此而言，在本文中公开的实施例中，差分TIA电路具有较高TIA输入阻抗。将光检测器耦接至ROA中的差分TIA电路的布线连接件被提供为阻抗控制传输电路。提供较高TIA输入阻抗允许差分TIA电路吸收经由将光检测器耦接至TIA的传输电路接收的电信号，以抑制或降低传输电路上的振铃效应。进一步地，通过提供将光检测器耦接至TIA的阻抗控制传输电路，可减少或消除传输电路的电容分量，以防止或减少用于差分TIA电路的阻容(RC)时间常数，以允许较高带宽操作。就此而言，对于高带宽操作，光检测器的电容可被设计为用于差分TIA电路的低RC时间常数的限制电容因数。在一个非限制性实施例中，传输电路诸如通过使用电迹线等等阻抗匹配或实质上阻抗匹配至差分TIA电路的TIA输入阻抗。
[0010]就此而言，在一个实施例中，提供接收机光学组件(ROA)。ROA包含安置在光学标头封装中的光检测器，所述光检测器被配置以检测输入光学信号且将输入光学信号转换成输出电信号。ROA还包含差分转阻放大器(TIA)电路，所述差分TIA电路安置在远离光学标头封装的集成电路中。差分TIA电路包含第一差分输入节点和第二差分输入节点，其中差分TIA电路具有至少10欧姆的TIA输入阻抗，以降低对第一差分输入节点和第二差分输入节点的振铃效应。ROA还包含传输电路，所述传输电路包含耦接至第一差分输入节点的第一传输线和耦接至第二差分输入节点的第二传输线。光检测器的第一节点耦接至第一传输线，且光检测器的第二节点耦接至第二传输线，以将光检测器耦接至差分TIA电路以放大从光检测器接收的输出电信号。
[0011]在另一实施例中，提供一种装配ROA的方法。方法包含以下步骤:将光检测器安置在印刷电路板(PCB)上的光学标头封装中，所述光检测器被配置以检测输入光学信号且将输入光学信号转换成输出电信号。方法还包含以下步骤:将提供于集成电路中的差分TIA电路安置在远离光学标头封装的PCB上，所述差分TIA电路包含第一差分输入节点和第二差分输入节点，且所述差分TIA电路具有至少10欧姆的TIA输入阻抗，以降低对第一差分输入节点和第二差分输入节点的振铃效应。方法还包含以下步骤:将传输电路安置于PCB中，所述步骤包含将第一传输线作为第一 PCB迹线安置于PCB中和将第二传输线作为第二PCB迹线安置于PCB中。方法还包含以下步骤:将差分TIA电路的第一差分输入节点耦接至第一传输线和将差分TIA电路的第二差分输入节点耦接至第二传输线。方法还包含以下步骤:将光检测器的第一节点耦接至第一传输线，和将光检测器的第二节点耦接至第二传输线，以将光检测器耦接至差分TIA电路以放大从光检测器接收的输出电信号。
[0012]在另一实施例中，提供另一示例性ROA。ROA包含安置在光学标头封装中的光检测器，所述光检测器被配置以检测输入光学信号且将输入光学信号转换成输出电信号。ROA还包含差分TIA电路。差分TIA电路包含具有第一差分输入节点和第一输出节点的第一 TIA。差分TIA电路还包含具有第二差分输入节点和第二输出节点的第二 TIA。ROA还包含输出差分TIA，所述TIA具有耦接至第一 TIA的第一输出节点的第一差分输入节点和耦接至第二TIA的第二输出节点的第二差分输入节点，其中差分TIA电路被配置以抑制由第一 TIA和第二 TIA放大的共用噪声。ROA还包含差分TIA电路，所述差分TIA电路具有至少10欧姆的TIA输入阻抗，以降低对第一差分输入节点和第二差分输入节点的振铃效应。ROA还包含传输电路，所述传输电路包含第一传输线和第二传输线，所述第一传输线耦接至第一 TIA的第一差分输入节点，所述第二传输线耦接至第二 TIA的第二差分输入节点。光检测器的第一节点耦接至第一传输线，且光检测器的第二节点耦接至第二传输线，以将光检测器耦接至差分TIA电路以放大从光检测器接收的输出电信号。
[0013]在另一实施例中，提供一种装配ROA的方法。方法包含以下步骤:将光检测器安置在印刷电路板(PCB)上的光学标头封装中，所述光检测器被配置以检测输入光学信号且将输入光学信号转换成输出电信号。方法还包含以下步骤:将提供于集成电路中的差分转阻放大器(TIA)电路安置在远离光学标头封装的PCB上。差分TIA电路包含:第一 TIA，所述第一 TIA具有第一差分输入节点和第一输出节点；第二 TIA，所述第二 TIA具有第二差分输入节点和第二输出节点；输出差分TIA，所述输出差分TIA具有耦接至第一 TIA的第一输出节点的第一差分输入节点和耦接至第二 TIA的第二输出节点的第二差分输入节点，所述差分TIA电路被配置以抑制由第一 TIA和第二 TIA放大的共用噪声。差分TIA电路具有至少10欧姆的TIA输入阻抗，以降低对第一差分输入节点和第二差分输入节点的振铃效应。方法还包含以下步骤:将传输电路安置于PCB中，所述步骤包含将第一传输线作为第一 PCB迹线安置于PCB中和将第二传输线作为第二 PCB迹线安置于PCB中。方法还包含以下步骤:将第一 TIA的第一差分输入节点耦接至第一传输线，和将第二 TIA的第二差分输入节点耦接至第二传输线。方法还包含以下步骤:将光检测器的第一节点耦接至第一传输线，和将光检测器的第二节点耦接至第二传输线，以将光检测器耦接至差分TIA电路以放大从光检测器接收的输出电信号。
[0014]将在随后的详细描述中阐述额外特征和优点，并且对所属领域的技术人员而言，所述额外特征和优点将部分地从所述描述显而易见或通过实践本文中所述的实施例(包括随后的详细描述、权利要求书和附随图式)来认识到。
[0015]应理解，前文一般描述和以下详细描述两者呈现实施例且意在提供用于理解本公开案的性质与特性的概述或框架。包括附随图式以提供进一步理解，且附随图式并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式示出各种实施例，并与描述一起用以解释所公开概念的原理和操作。
【附图