Quatro processos de embalagem óptica

O módulo transceptor óptico possui três componentes principais, que são dispositivos opto-eletrônicos (TOSA/ROSA), uma placa de circuito com componentes eletrônicos (PCBA) e interfaces ópticas (caixas) como LC, SC e MPO.

Figura 1: Componentes de um Transceptor Óptico

A parte de transmissão óptica é composta por três partes: fonte de luz, circuito de acionamento e circuito de controle (como APC), que é usado para testar os dois parâmetros de potência óptica e taxa de extinção.

Figura 2: Esquema do circuito de transmissão óptica

A parte receptora, com PIN como exemplo, é composta por PINTIA (PIN InGaAs e amplificador de transimpedância) e amplificador limitador. O sinal óptico de entrada é convertido em fotocorrente através do tubo PIN, e a fotocorrente é convertida em um sinal de tensão pelo amplificador de impedância trans. Em seguida, o sinal de tensão é amplificado pelo amplificador limitador e produz DADOS diferenciais e saída de troca de sinal de DADOS através do filtro de modelagem e do amplificador limitador. Possui função de alarme sem luz - quando a potência óptica não é suficiente para manter a operação do módulo, o terminal SD gera um sinal lógico baixo para disparar um alarme.

Figura 3: Esquema do circuito de recepção óptica

A estrutura básica do pacote do módulo óptico é Subconjunto Óptico Transmissor (TOSA) e circuito de acionamento, Subconjunto Óptico Receptor (ROSA) e circuito receptor. As barreiras técnicas em TOSA e ROSA residem principalmente em dois aspectos: chip óptico e tecnologia de embalagem óptica, que são a principal competitividade da FiberMall. A FiberMall possui um conjunto completo de tecnologias de embalagens ópticas, que podem ser usadas para o desenvolvimento e produção de cada tipo de processo de embalagem.

Figura 4: Plataformas de design para diferentes técnicas de embalagem óptica

Geralmente, ROSA é empacotado com divisor de feixe, fotodiodo (convertendo sinal óptico em voltagem) e amplificador de trans-impedância (amplificando sinal de voltagem), enquanto TOSA é empacotado com driver de laser, laser e multiplexador. Existem quatro principais processos de embalagem óptica para TOSA e ROSA:

1) Pacote coaxial TO-CAN

Pacote coaxial TO-CAN: na maioria dos casos, o invólucro é cilíndrico. É difícil para resfriamento embutido, dissipação de calor e alta potência sob alta corrente devido ao seu pequeno volume, por isso não é adequado para transmissão de longa distância. Atualmente, a principal aplicação é na transmissão de curta distância de 2.5 Gbit/s e 10 Gbit/s, com baixo custo e processo simples.

Figura 5: pacote coaxial TO-CAN

Produtos 10G SFP+ AOC da FiberMall fabricados com o processo de embalagem coaxial TO-CAN.

Figura 6: Produtos 10G SFP+ AOC da FiberMall

2) pacote de borboleta

Pacote borboleta: a carcaça é geralmente retangular; a estrutura e a realização da função são complexas. Ele pode ser configurado com refrigerador embutido, dissipador de calor, bloco de base de cerâmica, chip, termistor, monitoramento de luz de fundo e pode suportar o cabo de ligação de todas as peças acima. Pode ser usado para uma variedade de taxas e transmissão de longa distância de 80 km com grande área de habitação e boa dissipação de calor.

Figura 7: Exemplos de embalagem borboleta

3) Pacote COB (Chip on Board)

O pacote COB, ou pacote chip-on-board, consiste em aderir um chip a laser a um substrato PCB, que pode ser miniaturizado, leve, altamente confiável e de baixo custo.

Figura 8: Diagrama esquemático do pacote COB

Os módulos ópticos convencionais de taxa única de 10 Gb/s ou 25 Gb/s usam fator de forma SFP para soldar o chip elétrico e os componentes do transceptor óptico empacotado TO à placa PCB para formar um módulo óptico. o Módulo óptico de 100 Gb/s, por outro lado, requer quatro grupos de componentes ao usar um chip de 25 Gb/s e exigirá quatro vezes mais espaço se for empacotado em um SFP.

O pacote COB pode integrar chip TIA/LA, matriz de laser e matriz de receptor em um pequeno espaço para alcançar a miniaturização. A dificuldade técnica reside no posicionamento preciso do patch do chip óptico (que afeta o efeito de acoplamento óptico) e na qualidade da linha de digitação (que afeta a qualidade do sinal e o BER).

A FiberMall possui um conjunto completo de equipamentos de processo COB, com acoplamento manual para personalização e acoplamento automático para consistência de lote.

Figura 9: Conjunto completo de equipamentos de processo COB da FiberMall

FiberMall's 10G SFP + AOC produtos fabricados pelo processo COB (vista explodida).

Figura 10: produtos 10G SFP+ AOC da FiberMall feitos pelo processo COB

4) pacote de caixa

O pacote BOX é um pacote borboleta e é usado para empacotamento paralelo multicanal.

Figura 11: Diagrama esquemático da embalagem BOX

FiberMall's 100G QSFP28 LR4 módulo óptico feito pelo processo de embalagem BOX:

Figura 12: Módulo óptico 100G QSFP28 LR4 feito pelo processo de embalagem BOX

Os módulos ópticos de 25G ou menos usam principalmente TO de canal único ou pacote borboleta, com processo padrão, equipamentos de automação e baixas barreiras técnicas. No entanto, módulos ópticos de alta velocidade de 40G e acima, limitados pela taxa de laser (principalmente 25G), são realizados principalmente por meio de paralelo multicanal, como 40G alcançado por 4 * 10G e 100G por 4 * 25G. A embalagem dos módulos ópticos de alta velocidade impõe requisitos mais altos em design óptico paralelo, interferência eletromagnética de alta taxa, redução de volume e dissipação de calor sob consumo de energia aumentado.

Com a taxa crescente de módulos ópticos, a FiberMall produziu com sucesso transceptores 400G (canal único 56G) com base no aprimoramento da taxa de transmissão de canal único, e produtos 800G com design óptico paralelo estão sendo desenvolvidos e são dignos de antecipação.