光モジュールを工業規格に適合させるには?

最も一般的な商用グレードに加えて、動作温度に応じて、光モジュールを購入する際に拡張グレードおよび産業グレードのオプションも表示されます。 光モジュールをこれほど多くの温度レベルに分割する必要があるのはなぜですか?それらの違いは何ですか? 光モジュールの最も重要なパラメータの 0 つとして、動作温度は他のパラメータに影響を与える可能性があります。 光モジュールの周囲温度が変化すると、動作電流などの他のパラメータも変化し、通常の伝送に影響します。 拡張グレードおよび産業グレードの光モジュールは、この問題を解決するように設計されています。 最も一般的な光モジュールは C-TEMP で、通常の動作温度範囲は 70 ～ +20℃です。 E-Temp の範囲は -85℃ から +40℃ です。 I-Temp は、-85℃ から +XNUMX℃ までの範囲の温度で動作し、極度の高温または超低温での動作を可能にします。 さらに、産業用光モジュールは、モジュールの耐用年数を保証するために、電気部品とエンクロージャに関して現場で強化されたコンポーネントを使用して設計する必要があります。

光モジュールの異なる温度レベルの違い

チップの温度抵抗が異なります

商用グレードの光モジュールは0℃～70℃、拡張グレードは-20℃～+85℃、産業グレードの光モジュールは-40℃～85℃で、動作温度をサポートできるのと同じです。

さまざまなテスト方法

商用グレードの光モジュールは、通常の温度エージングについてのみテストする必要がありますが、産業グレードの光モジュールは、高温および低温エージングについてテストする必要があります。

価格差

産業用光モジュールの物理的な冷却と温度補償により、原材料費と製造費が増加します。 したがって、伝送速度と波長が同じ場合、次の表に示すように、産業用光モジュールの価格は通常、商用光モジュールの価格よりも高くなります。

さまざまなアプリケーションシナリオ

商用光モジュール: 市場で最も一般的で広く使用されている製品です。 一般に、エンタープライズ ネットワーク、データ センター、コンピュータ ルームなどのネットワーク環境で使用されます。

拡張光モジュール: 遠隔地の山岳地帯や野生のトンネルなど、温度差が大きい比較的過酷な環境で使用されます。

産業用光モジュールは、拡張グレードの光モジュールよりも低い温度に耐えることができます。 産業用光モジュールは、一般に産業グレードのイーサネット スイッチとともに使用され、ファクトリ オートメーション、鉄道および高度道路交通システム (ITS)、電力設備変電所、海洋、石油、ガス、鉱業、およびその他の産業における産業用イーサネット アプリケーションで使用されます。 産業用光モジュールは耐久性があり、過酷な作業環境でも安定した伝送を実現できます。

光モジュールの作り方s 工業用温度基準を満たしていますか?

ハードウェア コンプライアンス

産業用光モジュールに使用されるチップやレーザーは、産業用温度レベルを満たす製品で作られている必要があり、テストを行う際には高温加熱が必要です。

温度補償

産業のとき 光モジュール ゼロ以下の低温で動作するため、光モジュールの安定した送信電力を確保するために、低温での光モジュールの正常な動作を確保するために温度補償を実行する必要があります。

物理的な冷却

産業用光モジュールには、高温下での安定動作を実現するための自己冷却機能が必要です。 物理冷却用の熱シリカゲルを使用することで、レーザーによって発生した熱をできるだけ早く分散させます。

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I工業用グレードのキーチップの選択

• 産業グレードの温度要件を満たすには、チップの選択が必要です。
• 25G LD チップは、AFCD-V61XT/BROADCOM、工業​​グレードの VCSEL です。
• 100G LD チップは、AFCD-V64XT/BROADCOM、工業​​グレードの VCSEL です。

産業グレードの光学デバイス設計

• 産業グレードの作業環境を満たす光学デバイス設計により、高温および低温の極端な条件下でスムーズな光パワーを確保します。
• COB 熱放散を改善するために、底部に銅ソリューションが埋め込まれたソリューション。
• -40℃の低温作業に対応するために、加熱抵抗設計を追加します。

産業グレードの構造設計

• 光モジュールの内部構造は、熱設計シミュレーションによって保証された、最適な熱放散のために設計されています。
• 比較的大きな内部シリコンヒートシンクの使用。
• 工業用グレードの光モジュール シェルの表面粗さは、より高く (より滑らかに) する必要があります。そうしないと、ヒートシンクとの接触に影響を与え、熱放散が不十分になります。

産業グレードのソフトウェア温度補償

• レーザーの特性の XNUMX つは、出力パワーが温度の変化に応じて変化することであり、優れた幅広い温度補償ソフトウェア制御は特に重要です。
• VCSELには自動温度制御TEC回路がないため、温度監視システムを使用して、モジュール回路を設計するときにさまざまなパラメータをリアルタイムで監視および補償し、光モジュールの消光比と光出力の安定性を確保する必要があります。光通信システムの正常な動作を保証します。
• 技術者は、ノードとして 5 度の増減ごとに最適な補償パラメータを見つけ、その結果を光モジュールの対応する IC (チップ) に書き込むのに多くの時間を要します。工業製品のコスト。

工業生産プロセス設計

• 産業用光モジュール バッチ生産 PVT 検証歩留まり:
• 製品が 90% を超える歩留まりを満たしている場合、BOM は工業用グレードの製品として定義されます。
• 現在の熱放散スキームが要件を満たしているかどうかを評価するための最新のレイアウトと熱放散スキームによる産業用熱シミュレーション設計

産業用と商用の光モジュールの選択方法

前述のように、産業用光モジュールの動作温度範囲は、商用光モジュールの動作温度範囲よりも広く、性能はより安定しています。

したがって、屋外基地局など、温度差が大きい屋外環境では、産業用光モジュールを選択する必要があります。 商用グレードの光モジュールと比較して、より高いセキュリティと信頼性を備えています。 ただし、コンピューター室など、温度差が比較的安定している屋内環境では、産業用および商用の両方の光モジュールが実際のアプリケーション要件を満たすことができます。 ただし、配線コストを考慮すると、市販の光モジュールを選択できます。

実用化事例

5G基地局システム相互接続申請要件

ベースバンド製品の相互接続は、複雑な産業用アプリケーション シナリオです。 周囲温度範囲は -40°C ～ +85°C で、高湿度、高塩分、高霧の外部環境である可能性があります。 したがって、気密性と温度の完全な組み合わせが必要です。

外部環境の要件に加えて、5G 基地局システムでは、リソースを節約するためにネットワークを柔軟にグループ化する機能と、ベースバンド ボード 100 から 4×25G への相互接続の設計も必要であるため、ベースバンド ボード間の柔軟な相互運用性の要件100G MPO インターフェイスと他の単一の 25G ベースバンド ボードの相互接続が提唱され、配線エンジニアは中間の配線を柔軟に設計できます。

選択した製品: ファイバーモール 100G AOC

FiberMall の 100G QSFP28 から 4 x 25G SFP28 HAOC への変換は、5G オープン RAN フロントホール アプリケーション向けに設計された産業用グレードのタイトなアクティブ ケーブルです。 マルチモードファイバーを使用して、25 つの 100GE/eCPRI 信号の双方向伝送をサポートします。 4 メートル (OMXNUMX) までの最大伝送距離。