Cuatro procesos de empaquetado óptico

El módulo transceptor óptico tiene tres componentes principales, que son dispositivos optoelectrónicos (TOSA/ROSA), una placa de circuito con componentes electrónicos (PCBA) e interfaces ópticas (carcasas) como LC, SC y MPO.

Figura 1: Componentes de un transceptor óptico

La parte de transmisión óptica se compone de tres partes: fuente de luz, circuito de conducción y circuito de control (como APC), que se utiliza para probar los dos parámetros de potencia óptica y relación de extinción.

Figura 2: esquema del circuito de transmisión óptica

La parte receptora, con PIN como ejemplo, se compone de PINTIA (InGaAs PIN y amplificador de transimpedancia) y amplificador limitador. La señal óptica de entrada se convierte en fotocorriente a través del tubo PIN, y la fotocorriente se convierte en una señal de voltaje mediante el amplificador de transimpedancia. Luego, la señal de voltaje es amplificada por el amplificador limitador y produce una salida de intercambio de señal de DATOS y DATOS diferencial a través del filtro de conformación y el amplificador limitador. Tiene función de alarma sin luz: cuando la potencia óptica no es suficiente para mantener el funcionamiento del módulo, el terminal SD genera una señal lógica baja para generar una alarma.

Figura 3: esquema del circuito de recepción óptica

La estructura básica del paquete del módulo óptico es el subconjunto óptico transmisor (TOSA) y el circuito de conducción, el subconjunto óptico receptor (ROSA) y el circuito receptor. Las barreras técnicas en TOSA y ROSA radican principalmente en dos aspectos: el chip óptico y la tecnología de empaquetado óptico, que son la competitividad central de FiberMall. FiberMall tiene un conjunto completo de tecnologías de empaque óptico, que se pueden utilizar para el desarrollo y la producción de cada tipo de proceso de empaque.

Figura 4: Plataformas de diseño para diferentes técnicas de empaquetado óptico

Por lo general, ROSA se empaqueta con un divisor de haz, un fotodiodo (que convierte la señal óptica en voltaje) y un amplificador de transimpedancia (amplifica la señal de voltaje), mientras que TOSA se empaqueta con un controlador láser, un láser y un multiplexor. Existen cuatro procesos principales de envasado óptico para TOSA y ROSA:

1) Paquete coaxial TO-CAN

Paquete coaxial TO-CAN: en la mayoría de los casos, la carcasa es cilíndrica. Debido a su pequeño volumen, es difícil para la refrigeración integrada, la disipación de calor y la salida de alta potencia bajo alta corriente, por lo que no es adecuado para la transmisión a larga distancia. En la actualidad, la aplicación principal está en la transmisión de corta distancia de 2.5 Gbit/s y 10 Gbit/s, con un bajo costo y un proceso simple.

Figura 5: Paquete coaxial TO-CAN

Productos 10G SFP+ AOC de FiberMall fabricados con el proceso de empaquetado coaxial TO-CAN.

Figura 6: Productos 10G SFP+ AOC de FiberMall

2)Paquete de mariposa

Paquete mariposa: la carcasa suele ser rectangular; la estructura y realización de la función son complejas. Se puede configurar con enfriador incorporado, disipador de calor, bloque base de cerámica, chip, termistor, monitoreo de retroiluminación y puede admitir el cable de conexión de todas las partes anteriores. Se puede utilizar para una variedad de tasas y transmisión de larga distancia de 80 km con una gran área de alojamiento y buena disipación de calor.

Figura 7: Ejemplos de paquetes de mariposas

3) paquete COB (chip a bordo)

El paquete COB, o paquete de chip a bordo, consiste en adherir un chip láser a un sustrato de PCB, que puede ser miniaturizado, liviano, altamente confiable y de bajo costo.

Figura 8: diagrama esquemático del paquete COB

Los módulos ópticos convencionales de velocidad única de 10 Gb/s o 25 Gb/s utilizan un factor de forma SFP para soldar el chip eléctrico y los componentes del transceptor óptico empaquetados en TO a la placa PCB para formar un módulo óptico. los Módulo óptico de 100 Gb/s, por otro lado, requiere cuatro grupos de componentes cuando se usa un chip de 25 Gb/s, y requerirá cuatro veces el espacio si se empaqueta en un SFP.

El paquete COB puede integrar el chip TIA/LA, la matriz láser y la matriz receptora en un espacio pequeño para lograr la miniaturización. La dificultad técnica radica en el posicionamiento preciso del parche del chip óptico (que afecta el efecto de acoplamiento óptico) y la calidad de la línea de escritura (que afecta la calidad de la señal y la BER).

FiberMall tiene un conjunto completo de equipos de proceso COB, con acoplamiento manual para personalización y acoplamiento automático para uniformidad de lotes.

Figura 9: conjunto completo de equipos de proceso COB de FiberMall

FiberMall's 10G SFP + AOC productos fabricados por proceso COB (vista explosionada).

Figura 10: Productos 10G SFP+ AOC de FiberMall fabricados por proceso COB

4) Paquete de CAJA

El envase BOX es un envase mariposa y se utiliza para envasado paralelo multicanal.

Figura 11: Diagrama esquemático del paquete BOX

FiberMall's 100G QSFP28 LR4 Módulo óptico hecho por el proceso de paquete BOX:

Figura 12: módulo óptico QSFP100 LR28 de 4G fabricado mediante el proceso de paquete BOX

Los módulos ópticos de 25G o menos utilizan principalmente TO de canal único o paquete de mariposa, con proceso estándar, equipo de automatización y barreras técnicas bajas. Sin embargo, los módulos ópticos de alta velocidad de 40G y superiores, limitados por la velocidad del láser (principalmente 25G), se realizan principalmente a través de paralelo multicanal, como 40G logrado por 4 * 10G y 100G por 4 * 25G. El paquete de módulos ópticos de alta velocidad impone requisitos más altos en el diseño óptico paralelo, interferencia electromagnética de alta tasa, reducción de volumen y disipación de calor bajo un mayor consumo de energía.

Con el aumento de la tasa de módulos ópticos, FiberMall ha producido con éxito transceptores 400G (56G de un solo canal) en masa sobre la base de la mejora de la tasa de baudios de un solo canal, y se están desarrollando productos 800G con diseño óptico paralelo y son dignos de anticipación.