Optical Modules raug tsim nrog Precision

 

 

Txoj kev sib raug zoo npau suav phem tsis muaj leej twg ceeb toom koj txog

 

Coupling laser teeb rau hauv ib qho - hom fiber ntau yuav tsum tau muab tso rau qhov tseeb ntawm ± 0.5 micrometers. Ib nrab micron. Rau cov ntsiab lus, tib neeg cov plaub hau yog kwv yees li 70 micrometers tuab.

Nco ntsoov tias kev kam rau siab thiab koj lub tank ua haujlwm sib txuas. Kev poob qis txhais tau hais tias muaj zog tsav ntau dua los them nyiaj, uas ua rau muaj cua sov, uas hloov lub wavelength, uas degrades koj lub teeb liab - rau - suab nrov piv nyob rau hauv txoj kev uas cascade los ntawm tag nrho cov peev nyiaj txuas. Cov kev sib txuas theoretical zoo saib huv hauv cov ntawv nyeem. Qhov kev muaj tiag muaj rau -axis alignment theem, tiag- lub sij hawm saib xyuas lub zog, thiab cov txheej txheem kho nplaum uas qhia lawv tus kheej txoj haujlwm hloov.

Kuv tau saib tus kws tshaj lij siv sijhawm tag nrho yav tav su hauv 2021 caum qhov poob 2 dB ntawm qhov yuav tsum tau ua raws li TOSA lub rooj sib txoos. Tig tawm lub pob lo ntsiab muag tau tig me ntsis thaum UV kho - tej zaum peb degrees - txaus rau steer lub nqaj tsuas yog tawm ntawm fiber ntau. Peb qib. Qhov ntawd yog qhov kev lag luam no.

 

Active tiv thaiv passive alignment

 

Kev lag luam tau sib cav txog qhov no tau nees nkaum xyoo thiab tseem tsis tau tiav tag nrho.

Kev ua haujlwm sib raug zoo txhais tau hais tias lub zog ntawm lub laser thaum lub sijhawm sib dhos, saib xyuas lub zog kho qhov muag sib txuas, thiab kho txoj haujlwm rov qab mus txog thaum koj ntaus koj lub hom phiaj. Nws ua haujlwm. Nws kuj tseem qeeb, kim, thiab tsis ntsuas qhov zoo thaum koj tab tom sim xa ntau lab tus transceivers ib hlis.

Passive alignment relies on mechanical features - etched silicon v-grooves, lithographically defined mounting pedestals, flip-chip solder self-alignment - to position components without turning anything on. Thaum nws ua haujlwm, throughput txhim kho dramatically. Thaum kam rau ua pawg tsis zoo, koj tau txais cov teeb meem tawm los uas tshwm sim raws li cov khoom siv tsis zoo ntawm cov kev ua haujlwm tsis zoo uas dhau qhov kev ntsuas hluav taws xob tab sis ua tsis tiav qhov ntsuas qhov muag.

Cov hybrid mus kom ze tau traction tam sim no siv passive alignment kom tau nyob rau hauv ob peb microns, ces active zoo -tuning rau qhov kawg optimization. Cov txheej txheem ntau ntxiv, tab sis kev lag luam ua haujlwm rau siab - cov khoom ua tau zoo uas cov neeg siv khoom tau mob siab txog qhov sib txuas.

Silicon photonics hloov qee qhov kev xav ntawm no. Thaum koj cov waveguide yog lithographically txhais ntawm silicon wafer thiab koj cov lasers yog flip-chip bonded los yog heterogeneously integrated, cov teeb meem kev sib raug zoo ib feem hloov mus rau ib tug semiconductor manufacturing teeb meem. Cov txheej txheem sib txawv. Txawv hom kev ua tsis tiav.

 

 

Qhov vuam -induced alignment distortion teeb meem

 

Laser welding tseem yog ib txoj kev nyiam sib koom ua ke rau fiber ntau - mus rau - pob ntawv txuas hauv hermetic modules. Lub weld muaj zog, ceev, thiab tsis outgas zoo li qee cov nplaum. Qhov teeb meem yog dab tsi tshwm sim thaum lub pas dej weld txias.

Thermal contraction rub cov fiber ntau ferrule los ua ke nyob rau hauv cov lus qhia uas nyob ntawm weld geometry, cov khoom siv, thiab - qhov no yog qhov kev ntxhov siab - cov kab ke tshwj xeeb uas koj ua ntau yam welds. Tshaj tawm -weld hloov tuaj yeem tshaj ob peb micrometers yog tias koj tsis ceev faj. Koj lub rooj sib txoos zoo kawg nkaus ua misaligned thaum koj ua tiav nrog nws.

Cov tswv yim them nyiaj muaj nyob. Qee cov tuam txhab lag luam txhob txwm tawm tsam lawv qhov ua ntej -weld alignment rau account rau qhov kev hloov pauv. Lwm tus siv tsawg -shrinkage weld parameters thiab lees txais lub voj voog ntev dua. Ob peb tau tsim lub sijhawm tiag tiag - lub sijhawm saib xyuas lub sijhawm ntsuas kev hloov pauv thaum lub sijhawm vuam thiab siv cov kev kho kom raug ua ntej qhov sib koom ua tiav.

Tsis muaj ib txoj hauv kev no tsis muaj kev dag ntxias. Txhua qhov kev tsim pob tshiab yuav tsum tau rov- qhia tus cwj pwm hloov pauv.

 

Cleanroom kev muaj tiag

 

Cov khoom siv kho qhov muag tau sib sau ua ke hauv chav huv xws li ISO Class 7 mus rau ISO Class 5 rau kev sib kis ntau tshaj - kev ua haujlwm rhiab heev. Cov lej ua suab nrov kom txog thaum koj paub tias ib tus tib neeg zaum tsis muaj zog ua rau kwv yees li 100,000 qhov ib feeb ntawm 0.3-micron qhov pib.

Ib qho me me ntawm lub ntsej muag fiber ntau tsim qhov chaw kub kub thaum lub teeb ci los ntawm siab -lub zog laser lub teeb. Nyob rau tib lub sijhawm, qhov chaw ntawd carbonizes cov kab mob organic mus rau hauv ib qho kev cuam tshuam mus tas li uas ua rau kev ua haujlwm tsis zoo. Hom kev ua tsis tiav no tau tsav tag nrho cov kab khoom los siv 100% kev tshuaj xyuas qhov kawg ua ntej kev sib dhos zaum kawg.

Standard cleanroom tswj tswj cov huab cua los hais tias tsim nyog zoo. Molecular contamination yog sneaker. Cov organic tebchaw tsis zoo los ntawm cov nplaum, ntxuav cov kuab tshuaj, txawm tias cov yas tawm tuaj yeem tso cov yeeb yaj kiab tsis pom ntawm qhov chaw kho qhov muag. Cov yeeb yaj kiab no tshwj xeeb yog kev puas tsuaj rau DUV daim ntawv thov tab sis ua rau muaj teeb meem thoob plaws lub wavelengths.

AMC- tswj cov chav huv huv - huab cua los ntawm molecular contamination tswj - sawv cev rau lub xeev tam sim no ntawm kev kos duab rau siab - kev ntseeg siab kho qhov muag. Cov tshuab filtration yog kim. Cov cuab yeej saib xyuas yog kim. Cov npe ntawm cov khoom txwv tsis pub ua rau cov khoom lag luam mob taub hau.

Tsim nyog nws? Nyob ntawm seb koj puas xa khoom SFPs lossis cov khoom siv rau qhov chaw - tsim nyog systems.

 

 

Kev them nyiaj kub yuav siv sij hawm ntev dua li cov peev nyiaj

 

Laser diode tso zis zog thiab wavelength ob leeg hloov nrog kub. Ib tug raug DFB laser drifts roughly 0.1 nm /℃nyob rau hauv wavelength thiab yuav tsum tau kev hloov kho tam sim no kom tswj tau qhov kho qhov muag lub hwj chim nyob rau hauv lub khiav hauj lwm kub ntau yam.

Kev them nyiaj kub muaj feem cuam tshuam rau txhua tus qauv ntawm ntau qhov ntsuas kub - feem ntau hauv 5℃lossis 10℃nce los ntawm -40℃rau +85℃rau kev lag luam- cov khoom qib - thiab kev kho qhov programming coefficients rau hauv module's MCU. Cov coefficients kho qhov tsis ncaj ncees tam sim no thiab qee zaum hloov pauv amplitude raws li kev ua haujlwm ntawm ntsuas qhov ntsuas kub.

Qhov no suab ncaj nraim kom txog rau thaum koj paub tias txhua tus qauv coj txawv me ntsis vim kev tsim cov kev hloov pauv hauv lub laser nws tus kheej, txoj hauv kev thermal los ntawm kev sib tshuam mus rau thermistor, thiab tiv thaiv kev tiv thaiv nyob rau hauv tus neeg tsav tsheb circuitry. Pawg- tsim cov neeg siv khoom- qib modules siv cov lus them nyiaj ntau dua thiab lees txais qhov ua tau zoo sib kis. High-kev ua tau zoo modules tau txais tus kheej tus yam ntxwv.

Ib tug engineer kuv paub siv plaub lub hlis optimizing qhov kub thiab txias algorithm rau ib tug tshiab 400G module platform. Plaub lub hlis ntawm qhov uas cov neeg feem coob yuav tso tseg raws li cov kauj ruam calibration.

 

TOSA-ROSA qhov sib txawv tseem ceeb dua li nws tau siv los

 

Traditional kho qhov muag transceiver architectures cais cov kis tau tus mob (TOSA - transmitter optical subassembly) los ntawm kev txais muaj nuj nqi (ROSA - receiver optical subassembly). Txhua subassembly tau ntim ntawm nws tus kheej, sim, tom qab ntawd muab tso rau hauv module PCB.

Qhov no ua rau muaj kev nkag siab zoo thaum cov khoom siv kho qhov muag siv cov khoom sib cais TO- tuaj yeem ntim nrog ib qho yooj yim - channel tsim. Siab dua - ceev ntau-channel modules nce kev sib kis thiab tau txais kev ua haujlwm ua ke, lossis tshem tawm cov khoom ntim OSA ib txwm dhau los ntawm nti- ntawm- board mus txog qhov twg liab qab tuag ncaj qha mus rau PCB substrate.

COB ntim txo cov naj npawb ntawm cov khoom siv kho qhov muag - txhua qhov sib txuas yog qhov muaj peev xwm poob - tab sis xav tau cov chaw tsim khoom huv si thiab cov khoom siv sib dhos ntau dua. Qhov sib txawv yog qhov tseeb, txawm tias qhov kev hloov pauv tsis tiav.

BiDi transceivers cuam tshuam rau daim duab ntxiv los ntawm kev siv wavelength - faib multiplexing kom xa thiab tau txais ntawm ib qho fiber ntau. Lub BOSA sib txuas TOSA thiab ROSA ua haujlwm nrog WDM cov ntxaij lim dej sib xyaw ua ke yuav tsum muaj kev sib tw nruj dua vim tias ob txoj kev kho qhov muag yuav tsum ntaus tib lub ntsiab lus fiber ntau.

 

Dab tsi hlawv - hauv qhov kev sim tiag tiag

 

Modules raug siab -kub laus ua ntej xa khoom xa tuaj - feem ntau 24 mus rau 168 teev ntawm qhov ntsuas kub siab nyob ib puag ncig 70-100℃thaum ua haujlwm ntawm qhov tsis zoo ib txwm muaj.

Lub hom phiaj tsis yog simulate xyoo ntawm kev ua haujlwm. Nws yog los ua kom cov menyuam mos tuag ua tsis tiav. Qee feem pua ​​​​ntawm cov khoom muaj qhov tsis zoo latent - cov hlau tsis muaj zog, cov pob qij txha ntawm cov pob qij txha, me ntsis degraded laser facets - uas yuav tsis tshwm sim raws li ib txwm muaj tab sis ua tsis tau sai hauv kev ntxhov siab. Zoo dua los nrhiav cov no thaum tsim khoom dua li hauv cov neeg siv khoom network.

Hlawv -hauv qhov teeb meem tiag tiag. Txhua kab ntau lawm muaj cov dab neeg hais txog kev ntes cov khoom tsis zoo los ntawm kev hlawv - nyob rau hauv kev ua tsis tiav ua ntej cov khoom xa tuaj. Qhov kev sib cav yog qhov kub hnyiab- hauv qhov chaw khib nyiab, lub zog, thiab lub sijhawm voj voog uas cuam tshuam ncaj qha rau cov nqi tsim khoom. Cov khoom lag luam feem ntau txo qhov kub hnyiab- nyob rau lub sijhawm lossis hla nws tag nrho, lees txais cov nqi ua haujlwm siab dua raws li tus nqi- ntawm- ua- kev lag luam suav.

Kev ntsuas kub ntawm kev caij tsheb kauj vab ua haujlwm rau lub hom phiaj sib txawv - qhia txog kev sib dhos tsis zoo es tsis yog cov khoom tsis xws luag. Rov ua dua thermal excursions ntxhov siab cov pob qij txha, cov nplaum nplaum, thiab cov khoom siv sib txuas. Cracks propagate. Interfaces nkees. Txawm yog marginal yuav ua tsis tau tejyam.

 

 

Vim li cas koj lub module yuav tsis ua hauj lwm hauv lwm tus neeg hloov

 

EEPROM coding teeb meem ua rau muaj kev tsis txaus siab ntau dua li cov neeg muag khoom feem ntau xav lees.

Optical modules muaj cov cim xeeb me me uas khaws cov ntaub ntawv txheeb xyuas, ntsuas qhov sib npaug, thiab ntsuas ntsuas ntsuas hauv cov qauv qauv uas tau teev tseg los ntawm SFF pawg neeg tshwj xeeb. Tus tswv tsev nyeem cov ntaub ntawv no kom paub txog lub module, teeb tsa kev ua haujlwm tsim nyog, thiab saib xyuas kev noj qab haus huv thaum ua haujlwm.

Txawv hloov thiab router manufacturers txhais cov specifications nrog txawv qib ntawm nruj. Ib qho qauv uas ua haujlwm zoo tshaj plaws hauv ib tus neeg muag khoom cov cuab yeej yuav raug tsis lees paub los ntawm lwm tus vim tias muaj qhov sib txawv ntawm kev suav nyiaj txheeb xyuas, tus nqi tsis xav txog hauv thaj chaw "tso tseg", lossis tus neeg muag khoom ntiag tug -ID tswj hwm.

Qhov thib peb - tog kev lag luam transceiver muaj ntau vim yog cov kev sib tw sib cuam tshuam. Cov tuam txhab tshwj xeeb hauv kev thim rov qab- engineering cov kev cai EEPROM tshwj xeeb rau cov neeg muag khoom loj thiab cov programming tau tshaj cov qauv. Lub sij hawm technical yog "coding." Qhov kev muaj tiag muaj xws li kev sim sib raug zoo nrog cov cuab yeej siv tiag tiag los ntawm Cisco, Juniper, Arista, thiab kaum ob ntawm lwm tus.

 

Hermeticity piv rau tus nqi

 

Hermetic ntim - hlau vaj tse nrog iav-rau- hlau ntsaws ruaj ruaj thiab welded hau - muab tus qauv kub rau ntev - lub sij hawm cia siab rau. Tsis muaj noo noo ingress. Tsis muaj teeb meem outgassing. Kev kwv yees tau nees nkaum-xyoo lub neej nyob rau hauv ib puag ncig hnyav.

Nws kuj raug nqi ntau dua li cov uas tsis yog -hermetic lwm.

Feem ntau datacenter optical modules siv tsis yog -hermetic ntim nrog ntau qib ntawm kev tiv thaiv ib puag ncig. Epoxy seals, conformal coatings, xaiv getter cov ntaub ntawv kom nqus noo noo uas nkag mus. Cov txheej txheem no ua haujlwm txaus rau kev nyab xeeb-tswj ib puag ncig nrog lub voj voog luv luv.

Telecom carrier khoom thiab aerospace daim ntaub ntawv feem ntau tseem xav tau tag nrho hermetic ntim. Cov qauv ua tsis tiav los ntawm cov dej noo- ua rau muaj kev xeb lossis kev sib kis tau siv ntau xyoo los ua kom pom, uas yog vim li cas lawv tsis tuaj yeem lees txais hauv kev tsim kho vaj tse uas yuav tsum tau ua haujlwm tsis muaj neeg saib xyuas ntau xyoo lawm.

Tus nyias nyias - zaj duab xis lithium niobate modulator tib neeg tau kawm qhov no nyuaj. Cov khoom siv thaum ntxov uas tsis txaus hermetic sealing pom qhov tsis zoo ntawm kev ua haujlwm tsis zoo hauv kev xa tawm. Tig tawm dej vapor ua rau DC drift hauv cov qauv electrode.

 

Yield yog txhua yam

 

Ib qho qauv tsim uas ntaus txhua qhov kev ua tau zoo tab sis tsuas yog yields 60% zoo units yuav poob nyiaj. Ib qho kev tsim me ntsis qis dua 95% tuaj yeem tau txais txiaj ntsig. Qhov kev sib pauv no ua rau muaj kev txiav txim siab engineering ntau dua li kev ua kom zoo nkauj puas tau.

Yield poob accumulates multiplicatively hla cov txheej txheem. Yog tias koj lub laser tuag txuas yields 98%, koj cov hlau sib txuas yields 97%, koj cov fiber ntau txuas yields 95%, thiab koj qhov kub hnyiab yog 99%, koj cov txiaj ntsig sib npaug yog 0.98 × 0.97 × 0.95 × 0.99=89%. Suab zoo txog thaum koj nco qab cov lej no yog qhov zoo thiab cov txheej txheem tiag tiag muaj ntau kauj ruam.

Qhov tsis txaus siab ntawm kev tawm los piav qhia vim li cas cov txheej txheem tswj tau raug kho nrog kev ntseeg siab hauv kev tsim kho qhov muag. Statistical txheej txheem tswj kab kos. Incoming khoom soj ntsuam. Khoom tsim nyog raws tu qauv. Cov neeg ua haujlwm ntawv pov thawj. Txhua yam uas txo qhov kev hloov pauv yuav txo qhov poob tawm.

Nws kuj piav qhia tias vim li cas cov kws tsim khoom tsim khoom tau txais kev sib tw ntawm kev tsim qauv. Txhua qhov kev hloov kho uas muaj peev xwm rov pib dua koj cov txiaj ntsig kev kawm nkhaus.

 

Lub connector interface tej zaum koj tsis quav ntsej

 

Cov neeg kho tshuab interface qhov twg fiber ntau ntsaws rau hauv lub module tseem ceeb tshaj nws qhov yooj yim pom zoo qhia.

LC thiab MPO connectors yuav tsum ua tiav lub cev kev sib cuag ntawm polished fiber endfaces - los yog precisely tswj huab cua sib txawv rau angled lub cev kev sib cuag designs - thaum tuav kev sib raug zoo nyob rau hauv tolerances uas khaws cia coupling efficiency. Lub connector vaj tse, lub receptacle ntawm lub module, thiab lub mating geometry tag nrho cov pab.

Hnav los ntawm kev rov ua dua ntxiv degrades connectors dhau sijhawm. MSA cov lus qhia tshwj xeeb txhais qhov yuav tsum tau ua kom muaj zog tsawg kawg nkaus, tab sis qhov ua tau zoo sib txawv raws li qib sib kis, cov txheej txheem ntxig, thiab kev tsim khoom zoo ntawm ob qho tib si connector thiab receptacle.

Kuv tau pom cov kev sib txuas teeb meem rau ntau teev ua ntej ib tug neeg thaum kawg ntxuav lub LC connector thiab qhov teeb meem ploj mus.

 

Dab tsi yog qhov tseeb shipping piv rau qhov kev sib tham qhia

 

Cov ntaub ntawv sablaj ua qauv qhia 1.6 Tbps modules nrog cov qauv sib txawv coherent modulation thiab co-packaged photonic integration. Kev xa khoom ntim tiag tiag tseem yog tus thawj tswj hwm los ntawm 100G thiab 400G pluggable transceivers siv cov qauv zoo sib xws.

Qhov sib txawv ntawm kev ua qauv qhia thiab kev xa tawm mus txog li tsib xyoos rau feem ntau cov thev naus laus zis. Silicon photonics siv sijhawm ntev dua. Thawj qhov kev tshawb fawb tau tshwm sim nyob rau hauv thaum ntxov 2000s; Lub ntsiab lus lag luam ntim tsis tuaj txog rau thaum nruab nrab xyoo 2010s.

Qhov no tsis yog pessimism - nws yog kev tsim kev muaj tiag. Kev txav los ntawm kev ua haujlwm prototypes mus rau kev tsim khoom loj loj yuav tsum tau daws cov teeb meem tawm los, tsim cov khoom tsim nyog, tsim cov qauv kev sim, thiab tsim cov ntaub ntawv kev ntseeg siab. Txhua kauj ruam yuav siv sij hawm.

800G optical modules tab tom pib tam sim no . 1.6T yuav ua raws. Lub hauv paus technologies muaj. Lub peev xwm tsim khoom yog dab tsi yuav siv sijhawm ntau xyoo kom paub tab.

Lub module koj xa mus rau hauv koj lub network tom ntej no peb lub hlis twg tej zaum yuav nkag mus rau txoj kev loj hlob plaub xyoos dhau los thiab tso siab rau cov khoom siv thev naus laus zis uas tau ua pov thawj rau kaum xyoo ua ntej ntawd. Kev txiav- kev tshawb fawb ntug thaum kawg ua qhov kev tsim khoom lag luam tho txawv, uas yog raws nraim li cas nws yuav tsum ua haujlwm.