Comment rendre les modules optiques conformes aux normes industrielles ?

En plus de la qualité commerciale la plus courante, nous pouvons également voir des options de qualité étendue et de qualité industrielle lors de l'achat de modules optiques, en fonction de la température de fonctionnement. Pourquoi les modules optiques doivent-ils être divisés en autant de niveaux de température et quelles sont les différences entre eux ? En tant que l'un des paramètres les plus importants d'un module optique, la température de fonctionnement peut affecter d'autres paramètres. Lorsque la température ambiante d'un module optique change, d'autres paramètres tels que son courant de fonctionnement changeront également, ce qui affectera sa transmission normale. Des modules optiques de qualité étendue et de qualité industrielle sont conçus pour résoudre ce problème. Les modules optiques les plus courants sont C-TEMP et leur température de fonctionnement normale varie de 0 à + 70 ℃. E-Temp varie de -20℃ à +85℃. L'I-Temp fonctionne à des températures allant de -40℃ à +85℃, ce qui lui permet de fonctionner à des températures extrêmement élevées ou ultra-basses. De plus, les modules optiques industriels doivent être conçus avec des composants durcis en termes de composants électriques et de boîtiers pour assurer la durée de vie des modules.

La différence entre les différents niveaux de température des modules optiques

La résistance à la température de la puce est différente

Les modules optiques de qualité commerciale sont de 0℃～70℃, la qualité étendue est de -20℃～+85℃, les modules optiques de qualité industrielle sont de -40℃～85℃, les mêmes que ceux qui peuvent supporter la température de travail.

Différentes méthodes de test

Les modules optiques de qualité commerciale doivent uniquement être testés pour le vieillissement à température normale, tandis que les modules optiques de qualité industrielle doivent être testés pour le vieillissement à haute et basse température.

Différence de prix

En raison du refroidissement physique et de la compensation de température des modules optiques industriels, le coût des matières premières et le coût de fabrication augmentent. Par conséquent, lorsque le débit de transmission et la longueur d'onde sont identiques, le prix des modules optiques industriels est généralement plus élevé que celui des modules optiques commerciaux, comme indiqué dans le tableau suivant :

Différents scénarios d'application

Modules optiques commerciaux : C'est le produit le plus courant et le plus utilisé sur le marché. Il est généralement utilisé dans les environnements réseau tels que les réseaux d'entreprise, les centres de données et les salles informatiques.

Modules optiques étendus : Il est utilisé dans des environnements relativement difficiles avec de grandes différences de température, comme les zones de montagne reculées et les tunnels à l'état sauvage.

Les modules optiques industriels peuvent supporter des températures plus basses que les modules optiques de qualité étendue. Les modules optiques industriels sont généralement utilisés avec des commutateurs Ethernet de qualité industrielle et sont utilisés dans les applications Ethernet industrielles dans l'automatisation industrielle, les systèmes ferroviaires et de transport intelligents (ITS), les sous-stations électriques, la marine, le pétrole, le gaz, l'exploitation minière et d'autres industries. Les modules optiques industriels peuvent être durables et avoir une transmission stable dans des environnements de travail difficiles.

Comment fabriquer un module optiques répondre aux normes de température industrielles ?

Conformité matérielle

Les puces et les lasers utilisés dans les modules optiques industriels doivent être constitués de produits répondant aux niveaux de température industriels et nécessitant un chauffage à haute température lors de la réalisation des tests.

La compensation de température

Quand l'industriel module optique fonctionne à basse température en dessous de zéro, afin d'assurer la puissance de transmission stable du module optique, une compensation de température doit être effectuée pour assurer le fonctionnement normal du module optique à basse température.

Refroidissement physique

Le module optique industriel doit avoir une fonction d'auto-refroidissement pour répondre à un fonctionnement stable à des températures élevées. La chaleur générée par le laser est dispersée dès que possible en utilisant du gel de silice thermique pour le refroidissement physique.

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Isélection de puce de clé de qualité industrielle

• La sélection des puces est nécessaire pour répondre aux exigences de température de qualité industrielle.
• La puce 25G LD est AFCD-V61XT/BROADCOM, VCSEL de qualité industrielle.
• La puce 100G LD est AFCD-V64XT/BROADCOM, VCSEL de qualité industrielle.

Conception de dispositifs optiques de qualité industrielle

• Conception de dispositif optique pour répondre à l'environnement de travail de qualité industrielle, pour assurer une puissance optique fluide dans des conditions extrêmes de températures élevées et basses.
• ÉPI solution avec la solution de cuivre intégrée au fond pour une meilleure dissipation de la chaleur.
• Ajoutez une conception de résistance chauffante, afin de répondre au travail à basse température de -40 ℃.

Conception de structure de qualité industrielle

• La structure interne des modules optiques est conçue pour une dissipation thermique optimale, garantie par une simulation de conception thermique.
• L'utilisation de dissipateurs de chaleur internes en silicone relativement grands.
• La rugosité de surface de la coque du module optique de qualité industrielle doit être plus élevée (plus lisse), sinon cela affectera le contact avec le dissipateur thermique, ce qui entraînera une mauvaise dissipation de la chaleur.

Compensation de température logicielle de qualité industrielle

• L'une des caractéristiques du laser est que la puissance de sortie varie avec le changement de température, l'excellent contrôle logiciel de compensation de température est particulièrement important.
• Puisqu'il n'y a pas de circuit TEC de contrôle automatique de la température dans VCSEL, le système de surveillance de la température doit être utilisé pour surveiller et compenser divers paramètres en temps réel lors de la conception du circuit du module, afin d'assurer le taux d'extinction et la stabilité de la puissance lumineuse du module optique et assurer le fonctionnement normal du système de communication optique.
• Il faudra beaucoup de temps aux techniciens pour trouver les paramètres de compensation optimaux à chaque augmentation ou diminution de 5 degrés en tant que nœud, puis écrire les résultats dans le circuit intégré correspondant (puce) du module optique, augmentant ainsi le temps de production et augmentant le coût des produits industriels.

Conception de processus de production industrielle

• Rendement de vérification PVT de production par lots de modules optiques industriels :
• Si le produit atteint un rendement supérieur à 90 %, la nomenclature est définie comme un produit de qualité industrielle.
• Conception de simulation thermique industrielle, selon le dernier schéma de disposition et de dissipation thermique pour évaluer si le schéma de dissipation thermique actuel répond aux exigences

Comment choisir entre les modules optiques industriels et commerciaux

Comme mentionné ci-dessus, la plage de température de fonctionnement du module optique industriel est plus grande que celle du module optique commercial et les performances sont plus stables.

Par conséquent, dans les environnements extérieurs avec de grandes différences de température, tels que les stations de base extérieures, des modules optiques industriels doivent être sélectionnés. Comparé aux modules optiques de qualité commerciale, il offre une sécurité et une fiabilité supérieures. Cependant, dans les environnements intérieurs où la différence de température est relativement stable, comme les salles informatiques, les modules optiques industriels et commerciaux peuvent répondre aux exigences réelles de l'application. Cependant, compte tenu du coût du câblage, des modules optiques commerciaux peuvent être sélectionnés.

Cas d'application pratique

Exigences d'application d'interconnexion de système de station de base 5G

L'interconnexion de produits en bande de base est un scénario d'application industrielle complexe. La température ambiante est comprise entre -40 °C et +85 °C, et il peut s'agir d'un environnement extérieur à forte humidité, forte teneur en sel et fort brouillard. Par conséquent, une combinaison complète d'étanchéité à l'air et de température est requise.

En plus des exigences de l'environnement externe, le système de station de base 5G nécessite également la capacité de regrouper de manière flexible le réseau pour économiser les ressources, et la conception de l'interconnexion de la carte de bande de base 100 à 4 × 25G, de sorte que l'exigence d'une interopérabilité flexible entre la carte de bande de base de l'interface MPO 100G et d'autres interconnexions de cartes de bande de base 25G uniques sont mises en avant, et le câblage au milieu peut être conçu de manière flexible par les ingénieurs de câblage.

Produits sélectionnés : FiberMall 100G AOC

Le 100G QSFP28 à 4 x 25G SFP28 HAOC de FiberMall est un câble actif serré de qualité industrielle conçu pour les applications de liaison 5G Open RAN. Il prend en charge la transmission bidirectionnelle de quatre signaux 25GE/eCPRI à l'aide d'une fibre multimode. Distance de transmission maximale jusqu'à 100 mètres (OM4).