XNUMX つの光学パッケージング プロセス

光トランシーバ モジュールには、光電子デバイス (TOSA/ROSA)、電子部品を備えた回路基板 (PCBA)、および LC、SC、MPO などの光インターフェイス (ハウジング) の XNUMX つの主要コンポーネントがあります。

図 1: 光トランシーバーのコンポーネント

光送信部は、光源、駆動回路、制御回路（APCなど）のXNUMXつの部分で構成され、光パワーと消光比のXNUMXつのパラメータをテストするために使用されます。

図2：光送信回路図

受信部はPINを例にとると、PINTIA（InGaAs PINとトランスインピーダンスアンプ）とリミッティングアンプで構成されています。 入力光信号は PIN チューブを介して光電流に変換され、光電流はトランスインピーダンスアンプによって電圧信号に変換されます。 次に、電圧信号はリミッティング アンプによって増幅され、シェーピング フィルターとリミッティング アンプを介して差動 DATA および DATA 信号交換出力を生成します。 無光アラーム機能を備えています。光パワーがモジュールの動作を維持するのに十分でない場合、SD 端子はロジック LOW 信号を生成してアラームを発生させます。

図3: 光受信回路図

光モジュールパッケージの基本構造は、送信光サブアセンブリ (TOSA) と駆動回路、受信光サブアセンブリ (ROSA) と受信回路です。 TOSA と ROSA の技術的障壁は、主に XNUMX つの側面にあります。光チップと光パッケージング技術です。これらは、FiberMall のコア競争力です。 FiberMall には、各パッケージ プロセス タイプの開発と製造に使用できる光学パッケージ テクノロジの完全なセットがあります。

図 4: さまざまな光学パッケージ技術の設計プラットフォーム

一般に、ROSA はビームスプリッター、フォトダイオード (光信号を電圧に変換)、およびトランスインピーダンス増幅器 (電圧信号を増幅する) でパッケージ化され、TOSA はレーザードライバー、レーザーおよびマルチプレクサーでパッケージ化されます。 TOSA と ROSA には、主に XNUMX つの光学パッケージング プロセスがあります。

1) TO-CAN同軸パッケージ

TO-CAN 同軸パッケージ: ほとんどの場合、ハウジングは円筒形です。 体積が小さいため、内蔵の冷却、放熱、および大電流での高出力化が難しく、長距離伝送には適していません。 現在、主なアプリケーションは、2.5Gbit/s および 10Gbit/s の近距離伝送であり、低コストでプロセスが簡単です。

図 5: TO-CAN 同軸パッケージ

TO-CAN同軸パッケージングプロセスで作られたFiberMallの10G SFP+ AOC製品。

図 6: ファイバーモールの 10G SFP+ AOC 製品

2)バタフライパッケージ

バタフライパッケージ: ハウジングは通常長方形です。 機能の構造と実現は複雑です。 内蔵クーラー、ヒートシンク、セラミックベースブロック、チップ、サーミスタ、バックライトモニタリングで構成でき、上記すべての部品のボンディングリードに対応できます。 広いハウジング面積と優れた放熱性により、さまざまな速度と80kmの長距離伝送に使用できます。

図7：バタフライパッケージの例

3) COB（チップオンボード）パッケージ

COBパッケージ、またはチップオンボードパッケージは、レーザーチップをPCB基板に接着するもので、小型化、軽量化、高信頼性、低コストを実現できます。

図 8: COB パッケージの概略図

従来のシングル 10Gb/s または 25Gb/s レートの光モジュールは、SFP フォーム ファクタを使用して、電気チップと TO パッケージの光トランシーバ コンポーネントを PCB ボードにはんだ付けして、光モジュールを形成します。 の 100Gb/s 光モジュール一方、25Gb/s チップを使用する場合は XNUMX つのコンポーネント グループが必要であり、SFP にパッケージ化すると XNUMX 倍のスペースが必要になります。

COBパッケージは、TIA/LAチップ、レーザーアレイ、レシーバーアレイを小さなスペースに統合して小型化を実現できます。 技術的な問題は、光チップ パッチの正確な配置 (光結合効果に影響します) とタイピング ラインの品質 (信号品質と BER に影響します) にあります。

FiberMall には、カスタマイズのための手動結合とバッチの一貫性のための自動結合を備えた COB プロセス装置の完全なセットがあります。

図 9: ファイバーモールの COB プロセス機器一式

ファイバーモールの 10G SFP + AOC COB製法による製品（分解図）。

図 10: COB プロセスで製造された FiberMall の 10G SFP+ AOC 製品

4) BOXパッケージ

BOX パッケージはバタフライ パッケージで、多チャンネルの並列パッケージングに使用されます。

図 11: BOX パッケージの概略図

ファイバーモールの 100G QSFP28 LR4 BOXパッケージ製法による光モジュール：

図 12: BOX パッケージ プロセスで作成された 100G QSFP28 LR4 光モジュール

25G 以下の光モジュールは、ほとんどの場合、シングル チャネル TO またはバタフライ パッケージを使用し、標準プロセス、自動化機器、および技術的障壁が低いものです。 ただし、40G 以上の速度の高速光モジュールは、レーザー速度 (主に 25G) によって制限されますが、主に 40 * 4G で実現される 10G や 100 * 4G で実現される 25G などのマルチチャネル パラレルによって実現されます。 高速光モジュールのパッケージングでは、並列光設計、高レートの電磁干渉、体積の削減、消費電力の増加下での熱放散に対する要求が高くなります。

光モジュールの増加率に伴い、FiberMall は単一チャネルのボーレート強化に基づいて 400G トランシーバー (単一チャネル 56G) の量産に成功し、並列光設計の 800G 製品が開発されており、期待に値します。