Optik ön uç: TOSA, ROSA, BOSA

Kılıfı, mikrodenetleyiciyi ve EEPROM’u çıkarın; geriye bir alıcı-vericiden iki şey kalır: hızlı anahtarlanabilen bir ışık kaynağı ve bunu geri okuyabilen bir ışık dedektörü. Erişim mesafesi, dalga boyu, fiber türü ve maliyetle ilgili her şey, bir modülün hangi kaynağı ve hangi dedektörü taşıdığından kaynaklanır. Bu sayfa optik ön ucu tanıtır; sonraki sayfalar lazerleri, alıcıları, bunların form faktörüne göre evrimini ve bunları oluşturmanın chip-on-board yolunu ele alır.

Sinyal yolu

 host SerDes ──► lazer sürücüsü ──► LAZER ──► fiber ──► FOTODİYOT ──► TIA ──► LA / CDR ──► host SerDes
                 (bias + modülasyon)                    (akım)      (gerilim) (temiz veri)

• Verici tarafı. Sürücü, hostun elektriksel bitlerini lazeri anahtarlayan veya modüle eden bir akıma dönüştürür; lazer akımı tek bir dalga boyunda ışığa dönüştürür; bir lens bu ışığı fiber çekirdeğine bağlar.
• Alıcı tarafı. Bir lens, gelen ışığı bir fotodiyot üzerine odaklar; bu da çok küçük bir akım üretir; TIA (trans-empedans yükselteci) bunu bir gerilime dönüştürür; LA (sınırlayıcı yükselteç) bunu sayısal seviyelere kare dalga hâline getirir, ya da — PAM4 modüllerinde — doğrusal bir yükselteç bir ADC ve DSP’yi besler; CDR sonucu yeniden zamanlar.

Alt montajlar

Geleneksel olarak her OSA, hermetik bir TO-can (transistör anahat metal paket) veya seramik bir kutudur; yüksek hacimli paralel optikler giderek kart üzerinde çıplak çipler kullanır — chip-on-board — ve en yeni tasarımlar modülatörleri ve detektörleri bir silikon fotonik çip üzerinde birleştirir.

Önemli sayılar

Bağlantı bütçesi = gönderim gücü − hassasiyet, eksi marj; bu tek çıkarma işlemi, bir modülün lazerinin ve fotodiyotunun erişim sınıfını neden belirlediğini açıklar. Bkz. CWDM çoğullayıcı/ayırıcı ve bağlantı bütçesi.

Soğutmalı veya soğutmasız

Bir lazerin dalga boyu sıcaklıkla sürüklenir (bir DFB için ~0,1 nm/°C). Dalga boyunun kesin olması gereken yerlerde — DWDM, LAN-WDM LR4, EML tabanlı uzun erişim — TOSA bir termoelektrik soğutucu (TEC) ve termistör içerir. 20 nm kanal aralığının veya tek bir dalga boyunun sürüklenmeye tolerans gösterdiği yerlerde — SR, LR, CWDM — modüller soğutmasızdır, daha ucuz ve daha düşük güçlüdür. DDM’nin sıcaklık değeri modül gövdesidir; bazı soğutmalı modüller ek bir izleme değeri olarak lazer sıcaklığını da bildirir (DDM parametreleri).

Neler arızalanır ve nasıl görünür

• Lazer yaşlanması — gücü korumak için bias akımı yükselir, ardından çıkış çöker (Arızalar).
• Alıcı bozulması — hassasiyet kötüleşir; hatalar artarken Rx normal görünmeye devam eder.
• Bağlaşım kaybı — reseptaküldeki kir veya hizalama bozukluğu her iki tarafta da desibel kaybettirir (Bağlantı çırpınması).
• TEC arızası — soğutmalı modüllerde dalga boyu filtrenin geçirme bandının dışına sürüklenir.

CodingBox’ta

Optik ön uç, DDM üzerinden bildirilir — Tx gücü, Tx bias (lazerin sağlık durumu), Rx gücü (fotodiyotun karşı ucu görüşü) ve sıcaklık — CodingBox bunları DDM ekranında okur ve eğilimlerini izler. Ön ucu tanımlayan kimlik baytları (dalga boyu, erişim mesafesi, uyumluluk kodları) EEPROM editor içinde okunur ve kodlanır; bunları modülün taşıdığı gerçek lazer ve alıcıyla tutarlı tutun.

Daha fazla okuma

• Optik paketleme — TO-can’lar, kutu TOSA’lar, lensler, izolatörler, reseptaküller ve güdükler; hizalama maliyetinin nereye gittiği.
• Modül içinde WDM — TFF ve AWG çoğullayıcılar, BiDi filtreleri, TEC ve dalga boyu kilitleyiciler; LR4’ün neden soğutmalı, CWDM4’ün neden soğutmasız olduğu.
• Modül elektroniği — sürücü, TIA/LA, DSP, denetleyici ve güç dağıtımı, blok blok.
• Modülasyon ve DSP — NRZ’ye karşı PAM4, DSP’nin ne yaptığı, gearbox’lar, LPO ve koherent modüller.
• Denetleyici ve ürün yazılımı — DDM, APC ve bellek haritasının arkasındaki MCU; korumanın nasıl uygulandığı.
• Üretim ve test — gofretten kodlanmış modüle: hizalama, kalibrasyon, burn-in, testler.
• Kablonun iç yapısı — DAC, ACC/AEC ve AOC’nin içinde ne olduğu ve iki ucun nasıl kodlandığı.

Bu bileşenlerin daha geniş aktif altyapı içinde nerede yer aldığı — alıcı-vericiler, medya dönüştürücüler, transponderler, yükselteçler, ROADM’lar, PON ekipmanı ve izleme: Aktif optik altyapı.