.webp)
Системы передачи с плотным спектральным уплотнением каналов ( DWDM ), традиционно применяемые в магистральных сетях большой протяженности, теперь внедряются и в городских сетях, наряду с недавним быстрым распространением мультимедийных услуг, характерным для Интернета. В городских сетях компактные оптические трансиверы (SFP) и другие типы компактных оптических трансиверов обычно монтируются с высокой плотностью. Поэтому разработка оптических трансиверов DWDM в корпусе SFP была ожидаемой.
Используя накопленные технологии в проектировании SFP и управлении длиной волны, авторы успешно разработали оптический приемопередатчик 2,5 Гбит/с для приложений DWDM на платформе SFP ( DWDM-SFP ), разработав компактный коаксиальный оптический узел передатчика (TOSA) со встроенным устройством Пельтье.
Разработка компактного коаксиального ТОСА со встроенным элементом Пельтье
Внешний вид разработанного коаксиального TOSA со встроенным элементом Пельтье и назначение его выводов показаны на рис. 1 и рис. 2 соответственно. В корпусе с 8 выводами размещены DFB-лазерный диод (ЛД), фотодиод монитора (ФД), новый элемент Пельтье для управления температурой ЛД и термистор для измерения температуры ЛД. К корпусу прикреплены изолятор и оптоволоконный разъем. Уменьшив размеры этих внутренних компонентов и минимизировав тепловую нагрузку для снижения энергопотребления, авторы создали охлаждаемый коаксиальный TOSA диаметром 5,6 мм и длиной 12,7 мм, что в восемь раз меньше размеров традиционных охлаждаемых модулей типа «бабочка».
На рисунке 3 показана зависимость потребляемой мощности модуля от температуры корпуса. В данном случае температура и ток лазерного диода были установлены на 40 °C и 35 мА соответственно. В результате потребляемая мощность успешно снижена до 230 мВт или ниже, что в восемь раз меньше, чем у традиционного модуля типа «бабочка». Это позволяет легко реализовать DWDM-SFP с низким энергопотреблением и простой структурой теплоотвода.
Разработка пакета
SFP — это подключаемый оптический приёмопередатчик размером с мизинец, который вставляется в открытый порт коммуникационного оборудования, как показано на рис. 4. Габаритные размеры и другие важные характеристики SFP, такие как гнездовая часть, в которую вставляется оптический разъём , и краевой разъём, сопрягаемый с электрическим разъёмом коммуникационного оборудования, стандартизированы соглашением о многоисточниках (MSA). Целью разработки было создание корпуса, отвечающего не только требованиям MSA, но и следующим требованиям к конструкции при низкой стоимости: 1) высокоплотная структура упаковки, 2) эффективная структура теплоотвода и 3) структура защиты от электромагнитных помех (ЭМП). Решения для удовлетворения этих требований описаны ниже.
Чтобы реализовать структуру упаковки с высокой плотностью, авторы оптимизировали трехмерное расположение внутренней структуры, включая контур печатной платы (PCB) и электронные компоненты на ней. Максимальные рабочие температуры корпуса DWDM-SFP и TOSA составляют 70 и 75 градусов C соответственно. Поэтому необходимо поддерживать разницу температур между SFP и TOSA в пределах 5 градусов C. Детали под номером 1 и номером 2 на рис. 5, которые берут на себя функцию излучения тепла, изготовлены из медного сплава, а их теплопроводность составляет 350 и 300 Вт/мК соответственно. Деталь под номером 1 имеет функцию транспортировки тепла от ИС приемопередатчика и других компонентов, установленных на печатной плате, к задней части SFP. Тепло от TOSA и оптического подузла приемника (ROSA) переносится термопластинами на верхней и нижней сторонах корпуса. Рисунок 6 представляет собой концептуальную диаграмму, показывающую эти три пути теплопроводности, а рисунок 7 показывает результат теплового моделирования. На рисунке 7 температура области «a» достаточно низкая по сравнению с другими областями, что указывает на то, что TOSA хорошо термически отделен от других источников тепла. Рисунок 8 представляет собой результат измерения разницы температур корпуса между TOSA и SFP. Он показывает, что разница температур составляет менее 5 градусов C при любых условиях.3-3 Структура экрана ЭМИ Типичный метод создания структуры экрана ЭМИ заключается в нанесении металлического покрытия на часть розетки. Поскольку металлическое покрытие является дорогостоящим, авторы разработали новую структуру для экранирования ЭМИ путем трехмерной сборки внутренних деталей из листового металла вместо проведения процесса нанесения покрытия на часть розетки. На рисунке 9 показаны результаты измерения электромагнитного излучения 16 модулей DWDM-SFP. Федеральная комиссия по связи США (FCC) устанавливает, что уровень электромагнитного излучения должен быть строго ограничен значением ниже 54 дБмкВ/м.
Имеются также некоторые разработки в области печатных плат и методов управления длиной волны, но здесь мы не будем их подробно описывать.
Заключение
Авторы успешно разработали оптический приёмопередатчик размером с SFP-модуль со скоростью передачи данных 2,5 Гбит/с для DWDM-приложений. Миниатюризация и низкое энергопотребление (1 Вт) достигнуты благодаря следующим решениям: компактный коаксиальный TOSA со встроенным элементом Пельтье, оптимизированная структура теплоотвода и высокоплотная монтажная плата с новой микросхемой приёмопередатчика. Кроме того, оптимизированная конструкция TOSA и точное управление длиной волны центральным процессором позволили приёмопередатчику обеспечить хорошую стабильность длины волны, что в достаточной степени соответствует шагу сетки 100 ГГц, используя только температурный контроль прямого модулированного лазерного диода. Более того, были достигнуты превосходные характеристики при передаче на большие расстояния. Авторы планируют в будущем разработать DWDM-SFP с более высокими дополнительными преимуществами, такими как ещё более низкое энергопотребление и соответствие требованиям RoHS. Если вы хотите получить более подробную профессиональную информацию о SFP или DWDM/CWDM/OADM, пожалуйста, свяжитесь с сайтом fiber-mart.com. Здесь мы предоставим такие продукты, как CWDM/DWDM/модули, а также модули CWDM OADM и DWDM OADM (например, DWDM 1-канальный OADM).
Еще ни один комментарий не опубликован.