Четыре процесса оптической упаковки

Модуль оптического приемопередатчика состоит из трех основных компонентов: оптоэлектронных устройств (TOSA/ROSA), печатной платы с электронными компонентами (PCBA) и оптических интерфейсов (корпусов), таких как LC, SC и MPO.

Рисунок 1: Компоненты оптического трансивера

Оптическая передающая часть состоит из трех частей: источника света, схемы возбуждения и схемы управления (например, APC), которая используется для проверки двух параметров оптической мощности и коэффициента экстинкции.

Рисунок 2: Схема цепи оптической передачи

Приемная часть, например PIN, состоит из PINTIA (InGaAs PIN и трансимпедансного усилителя) и ограничивающего усилителя. Входной оптический сигнал преобразуется в фототок через ПИН-трубку, а фототок преобразуется в сигнал напряжения трансимпедансным усилителем. Затем сигнал напряжения усиливается ограничивающим усилителем и производит дифференциальный обмен сигналами ДАННЫХ и ДАННЫХ через формирующий фильтр и ограничивающий усилитель. Он не имеет функции световой сигнализации - когда оптической мощности недостаточно для поддержания работы модуля, терминал SD генерирует сигнал низкого логического уровня для подачи сигнала тревоги.

Рисунок 3: Схема оптической приемной цепи

Базовая структура пакета оптического модуля включает передающий оптический узел (TOSA) и управляющую схему, приемный оптический узел (ROSA) и приемную схему. Технические барьеры в TOSA и ROSA в основном связаны с двумя аспектами: оптическим чипом и технологией оптической упаковки, которые составляют основу конкурентоспособности FiberMall. FiberMall имеет полный набор технологий оптической упаковки, которые можно использовать для разработки и производства каждого типа процесса упаковки.

Рис. 4. Платформы для разработки различных методов оптической упаковки

Как правило, ROSA комплектуется светоделителем, фотодиодом (преобразующим оптический сигнал в напряжение) и трансимпедансным усилителем (усиливающим сигнал напряжения), тогда как TOSA комплектуется драйвером лазера, лазером и мультиплексором. Существует четыре основных процесса оптической упаковки для TOSA и ROSA:

1) Коаксиальный пакет TO-CAN

Коаксиальный пакет TO-CAN: в большинстве случаев корпус цилиндрический. Это сложно для встроенного охлаждения, рассеивания тепла и для высокой выходной мощности при сильном токе из-за его небольшого объема, поэтому он не подходит для передачи на большие расстояния. В настоящее время основным применением является передача на короткие расстояния со скоростями 2.5 Гбит/с и 10 Гбит/с с низкой стоимостью и простым процессом.

Рисунок 5: Коаксиальный пакет TO-CAN

Продукты FiberMall 10G SFP+ AOC, изготовленные с использованием коаксиального процесса упаковки TO-CAN.

Рис. 6. Продукты FiberMall 10G SFP+ AOC

2)Пакет бабочки

Пакет «бабочка»: корпус обычно прямоугольный; структура и реализация функции сложны. Он может быть оснащен встроенным кулером, радиатором, керамическим базовым блоком, чипом, термистором, контролем подсветки и может поддерживать соединительный провод всех вышеперечисленных частей. Он может использоваться для различных скоростей и передачи на дальние расстояния 80 км с большой площадью корпуса и хорошим рассеиванием тепла.

Рис. 7: Примеры упаковки «бабочка»

3) пакет COB (чип на борту)

Пакет COB или корпус чипа на плате предназначен для приклеивания лазерного чипа к подложке печатной платы, которая может быть миниатюрной, легкой, высоконадежной и недорогой.

Рисунок 8: Схематическая диаграмма пакета COB

Обычные оптические модули с одинарной скоростью 10 Гбит/с или 25 Гбит/с используют форм-фактор SFP для пайки электрического чипа и компонентов оптического приемопередатчика в корпусе TO на печатной плате для формирования оптического модуля. Оптический модуль 100 Гбит/с, с другой стороны, требует четыре группы компонентов при использовании чипа 25 Гбит/с и потребует в четыре раза больше места, если он упакован в SFP.

Пакет COB может интегрировать чип TIA/LA, лазерную матрицу и матрицу приемника в небольшом пространстве для достижения миниатюризации. Техническая сложность заключается в точном позиционировании патча оптического чипа (что влияет на эффект оптической связи) и качестве строки ввода (что влияет на качество сигнала и BER).

FiberMall имеет полный набор технологического оборудования COB с ручным соединением для настройки и автоматическим соединением для обеспечения согласованности партий.

Рисунок 9: Полный набор технологического оборудования COB от FiberMall

FiberMall's 10G SFP + AOC изделия, изготовленные методом COB (покомпонентное изображение).

Рис. 10. Продукты FiberMall 10G SFP+ AOC, изготовленные по технологии COB

4) КОРОБКА пакет

Пакет BOX представляет собой пакет «бабочка» и используется для многоканальной параллельной упаковки.

Рисунок 11: Схематическая диаграмма упаковки BOX

FiberMall's 100G QSFP28 LR4 оптический модуль, изготовленный по технологии BOX package:

Рис. 12. Оптический модуль 100G QSFP28 LR4, изготовленный по технологии BOX.

Оптические модули 25G или ниже в основном используют одноканальный корпус TO или бабочку, со стандартным технологическим процессом, оборудованием автоматизации и низкими техническими барьерами. Однако высокоскоростные оптические модули со скоростью 40G и выше, ограниченные скоростью лазера (в основном 25G), в основном реализуются за счет многоканальной параллельной работы, например, 40G достигается за счет 4 * 10G и 100G за счет 4 * 25G. Упаковка высокоскоростных оптических модулей предъявляет повышенные требования к параллельной оптической конструкции, высокочастотным электромагнитным помехам, уменьшению объема и рассеиванию тепла при повышенном энергопотреблении.

С ростом скорости оптических модулей компания FiberMall успешно выпустила в массовое производство приемопередатчики 400G (одноканальные 56G) на основе повышения скорости передачи данных в одном канале, а продукты 800G с параллельным оптическим дизайном разрабатываются и заслуживают ожидания.