说明】
[0016]图1为示例性主动式光缆(AOC)，所述AOC使用具有电导体输入端和电导体输出端的连接器，电光(E-O)转换器将输入电信号作为光学信号在光纤上转换和传送，及光至电(O-E)转换器将传送的光学信号转换回输出电信号；
[0017]图2为常规接收机光学子组件(ROSA)的示意图，所述ROSA可用于图1中的长距离主动式光缆中，其中ROSA包括直接附接至转阻放大器(TIA)的光检测器，所述TIA具有低输入阻抗以最大化带宽性能且提供高TIA灵敏性来补偿长距离光学损失；
[0018]图3为图2中的常规ROSA的光检测器和TIA的电路图，其中光检测器的电极直接耦接至TIA的负输入端，以减少或消除光检测器电极作为电流环路天线减少电感耦合噪声且用于尚TIA灵敏性的影响；
[0019]图4为示例性接收机光学组件(ROA)的图式，所述ROA安置于印刷电路板(PCB)上作为示例性通用串行总线(USB)连接器的一部分，所述USB连接器可用于主动式光缆中，其中ROA包括光检测器，所述光检测器经由阻抗控制传输线远离较高输入阻抗TIA定位且耦接至较高输入阻抗TIA ;
[0020]图5为图4的ROA的电路图，所述ROA使用经由阻抗控制传输线远离较高输入阻抗TIA定位的光学检测器；及
[0021]图6为用于图4中的ROA的PCB的近视图的示意图，示出了 PCB金属化图型支持经由PCB迹线传输线远离TIA衬垫定位且耦接至TIA衬垫的光检测器衬垫。
【具体实施方式】
[0022]现将详细参看实施例，所述实施例的实例示出在附随图式中，在附随图式中示出部分而非全部实施例。当然，概念可以许多不同形式体现且在本文中不应理解为限制；相反，提供所述实施例以使得本公开案将满足适用的法律要求。在可能之处，将用相同元件符号指代相同元件或部分。
[0023]本文中公开的实施例包括具有远离适用于短距离应用的转阻放大器(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。另一方面，常规长距离ROSA设计使光电二极管与TIA紧密连接且所述设计不适用于如本文中所论述的短距离应用。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，其中增加的益处为光纤的带宽增加和低噪声性能，连同诸如噪声的共模抑制的其他特征。为在ROA中提供远离TIA的光检测器，避免了与常规接收机光学子组件(ROSA)相关联的常规设计约束和实践。
[0024]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。此外，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。在一个非限制性实施例中，传输电路阻抗匹配或实质上阻抗匹配至差分TIA电路的TIA输入阻抗。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，以抑制或减少用于差分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。
[0025]在论述ROA的示例性实施例之前，所述ROA包括经由阻抗控制传输线远离较高输入阻抗TIA定位的光检测器，首先关于图2和图3论述在现有技术中被设计用于长距离通信的常规接收机光学子组件(ROSA)。对图2和图3中的ROSA的论述为说明典型ROSA设计约束，所述约束是用于较短距离主动式光缆的成本问题且由本公开案的实施例解决。举例而言，较短距离电缆可小于100米(作为非限制性实例)，但其他短长度也是可能的。
[0026]就此而言，图2为常规接收机光学子组件(R0SA)20的示意图。被设计用于包括图1中的主动式光缆10的长距离光纤的常规ROSA 20的实例公开于美国专利第7，160, 039号中。常规ROSA 20可用于图1中的主动式光缆10中。如下文将更详细论述，常规ROSA 20包括具有低输入阻抗的转阻放大器(TIA) 22和光检测器24，所述光检测器24直接安装至TIA 22以为高带宽性能降低输入电容且降低或消除TIA 22放大外来噪声。图3为图2中的常规ROSA 20的光检测器24的示例性电路图。将结合下文描述图2的常规ROSA 20和图3中的常规ROSA 20的示例性TIA 22和光检测器24的电路图。
[0027]图2和图3中的常规ROSA 20被设计用于长距离光学信号传输中，以提供高带宽操作和高TIA 22灵敏性，同时最小化外来噪声的放大。参看图2，常规ROSA 20被提供为光纤连接器26的部分。光纤连接器26包括外壳28，所述外壳28包括孔30。孔30被配置以收纳光纤套圈(未示出)，所述光纤套圈安置于光纤(未示出)的末端上用于接收待转换成输出电信号的输入光学信号。光学嵌件32提供于孔30中。光学嵌件32被配置以光学连接至嵌入孔30中的光纤套圈的光纤。从光纤接收的输入光学信号由光学嵌件32折射为指向光检测器24的光束34。举例而言，如图3的电路图中所示，光检测器24为逆偏压光电二极管36，所述逆偏压光电二极管36通过用交流电(AC)和直流电(DC)元件产生电输出电流信号来回应入射光学信号。众所周知，TIA22在TIA 22的负输入节点38处将来自光电二极管36的电流输入信号转换至具有增益的电压输出信号，所述增益为反馈电阻器Rf的值的函数(例如，1000欧姆提供I毫安(mA)信号的13增益至I伏(V))。
[0028]参看图3中的电路图，常规ROSA 20的TIA 22具有最低可能的输入阻抗Z。(例如，一 (I)至十(10)欧姆)，以使得TIA 22的负输入节点38实质上短路至接地节点GND。因此，输入阻抗Z。与光电二极管36平行。光电二极管36的电容C。(所述电容C。可能仅仅很少微微法拉(PF))与TIA 22的输入阻抗Z。平行安置。此举允许TIA 22在常规ROSA 20中将输入光学信号转换至输出电信号时的高带宽操作，因为在作为TIA 22的电流测量速度的临界节点的负输入节点38处，TIA 22的低输入阻抗提供低阻抗Z。电容C JZidCid)时间常数。提供低AC。时间常数允许TIA 22更快地测量负输入节点38处的电流，从而为常规ROSA 20提供更高的带宽操作和能力。如果TIA 22不具有低输入阻抗Z。，那么光电二极管36的电容C。可仅允许与主动式光缆应用所需的千兆赫(GHz)操作相对的百万赫(MHz)带宽操作。
[0029]为在常规设计中提供高TIA 22灵敏性，光检测器24的光电二极管36尽可能靠近TIA 22定位。因此，继续参看图3，TIA 22的集成电路(IC)芯片42的安装表面上的电输入触点40A、电输入触点40B直接连接至光检测器24的相应电极44A、电极44B。举例而言，可使用接合线经由直接接合或通过在倒装芯片接合工艺中使用焊接凸块提供所述直接连接。此举允许较短长度的连接线46A、连接线46B或光电二极管36的电极44A、电极44B与TIA22的电输入触点40A、电输入触点40B之间的其他接合。以此方式，较短长度的连接线46A、连接线46B不充当电流环路天线，且因而接收及耦接外部RF无线电信号及将或由高度敏感的TIA 22放大的其他外来噪声，且降低性能。
[0030]举例而言，为TIA 22供电的开关电源供应器47可具有来自电感器48的磁性GHz噪声元件，所述元件更容易由代表性通量线50耦接至较长长度的连接线46A的互连电感52中。开关电源供应器的GHz噪声元件在不影响ROA 20的带宽性能的情况下防止在本实施例中一起使用开关电源供应器47与R0A20。如图3中所示，光检测器24被提供为共用封装54的部分。常规ROSA 20也可被气密密封和RF屏蔽，以消除或减少连接线46A、连接线46B和耦接至外部RF无线电信号和其他电感噪声的光电二极管36的电极44A、电极44B，以允许高TIA 22灵敏性。
[0031]因此，总而言之，为最大化图2和图3中的被设计用于长距离光学信号传输的常规ROSA 20的带宽性能，TIA 22应设计为具有最低可能的输入阻抗Z。。常规ROSA 20设计不想要控制阻抗。输入阻抗Z。并未阻抗匹配至光检测器24的电极44A、电极44B的阻抗，以使得TIA 22的带宽性能直接为光电二极管36的存在于TIA 22的负输入节点38处的电容C。的函数。提供低输入TIA 22阻抗提供低ZidCid时间常数，所述时间常数允许TIA 22更快地测量负输入节点38处的电流，从而为常规ROSA 20提供更高带宽操作。还需要提供高TIA22灵敏性以通过在光电二极管36的电极44A、电极44B与TIA 22的电输入触点40A、电输入触点40B之间提供短长度连接来补偿光学信号损失。以此方式，常规设计中的光电二极管36的电极44A、电极44B不充当电流环路天线用以接收及耦接外部RF无线电信号及由高度敏感的TIA 22放大的其他电感噪声。
[0032]另一方面，未解决对较短距离主动式光缆的需求，故消费型应用等等可享受光纤的带宽增加和低噪声操作的益处。但即使具有主动式光缆的增加的带宽和低噪声操作，包括常规ROSA设计的主动式光缆元件的较高成本可能不为某些消费者提供足够增强的价值来证明较短电缆长度相比于高速铜电缆的增加的成本。因此，图2和图3的常规ROSA 20中使用的常规ROSA设计对用于较短距离主动式光缆而言成本太高。举例而言，图2和