الطرف الضوئي الأمامي: TOSA وROSA وBOSA

انزع الغلاف والمتحكم الدقيق وEEPROM، وستبقى وحدة الإرسال والاستقبال شيئين اثنين: مصدر ضوء يمكن تشغيله وإطفاؤه بسرعة وكاشف ضوء يمكنه قراءة ذلك مرة أخرى. وكل ما يخص مدى الإرسال والطول الموجي ونوع الليف والتكلفة ينبع من المصدر والكاشف اللذين تحملهما الوحدة. وتقدّم هذه الصفحة الطرف الأمامي الضوئي؛ وتتناول الصفحات التالية الليزرات، والمستقبلات، وتطورها حسب عامل الشكل، وطريقة الرقاقة على اللوحة لبنائها.

مسار الإشارة

 SerDes المضيف ──► مشغّل الليزر ──► الليزر ──► الليف ──► الثنائي الضوئي ──► TIA ──► LA / CDR ──► SerDes المضيف
                 (انحياز + تضمين)                   (تيار)     (جهد)  (بيانات نظيفة)

• جانب الإرسال. يحوّل المشغّل بتات المضيف الكهربائية إلى تيار يشغّل الليزر أو يضمّنه؛ ويحوّل الليزر التيار إلى ضوء بطول موجي واحد؛ وتقرن عدسة ذلك الضوء بلُبّ الليف.
• جانب الاستقبال. تُبَئِّر عدسة الضوء الوارد على ثنائي ضوئي، فينتج تيارًا ضئيلًا؛ ويحوّله TIA (مضخم مقاومة الانتقال) إلى جهد؛ ويحوّله LA (المضخم المحدِّد) إلى مستويات رقمية حادة، أو — في وحدات PAM4 — يغذي مضخم خطي محوّل ADC وDSP؛ ويعيد CDR توقيت النتيجة.

التجميعات الفرعية

تقليديًا كل OSA هو عبوة TO محكمة الغلق (عبوة معدنية transistor-outline) أو صندوق سيراميكي؛ وتستخدم الضوئيات المتوازية عالية الحجم بشكل متزايد رقائق عارية على اللوحة — الرقاقة على اللوحة — وتدمج أحدث التصاميم المضمِّنات والكاشفات على رقاقة فوتونيات سيليكونية.

الأرقام المهمة

ميزانية الوصلة = قدرة الإطلاق − الحساسية، ناقص الهامش؛ وهذا الطرح الوحيد هو سبب كون ليزر الوحدة وثنائيها الضوئي يحددان فئة مداها. راجع مضمّم/مفكِّك CWDM وميزانية الوصلة.

مبرَّد أو غير مبرَّد

ينجرف الطول الموجي لليزر مع درجة الحرارة (~0.1 nm/°C لـDFB). وحيث يجب أن يكون الطول الموجي دقيقًا — DWDM، وLAN-WDM LR4، والمدى الطويل القائم على EML — تضم TOSA مبرِّدًا كهروحراريًا (TEC) ومقاومة حرارية. وحيث يتحمل تباعد القنوات 20 nm أو طول موجي واحد الانجراف — SR، وLR، وCWDM — تكون الوحدات غير مبرَّدة، وأرخص، وأقل استهلاكًا للقدرة. ودرجة الحرارة في DDM هي درجة حرارة علبة الوحدة؛ وتُبلغ بعض الوحدات المبرَّدة أيضًا عن درجة حرارة الليزر كقيمة مقيسة إضافية (معلمات DDM).

ما الذي يتعطل، وكيف يظهر ذلك

• تقادم الليزر — يرتفع تيار الانحياز للحفاظ على القدرة، ثم ينهار الخرج (الأعطال).
• تدهور المستقبل — تسوء الحساسية؛ وتبدو قراءة Rx طبيعية بينما ترتفع الأخطاء.
• فقد الاقتران — الأوساخ أو سوء المحاذاة عند المقبس يكلفان ديسيبلات على الجانبين (تذبذب الوصلة).
• عطل TEC في الوحدات المبرَّدة — ينجرف الطول الموجي خارج نطاق تمرير المرشِّح.

في CodingBox

يُبلَّغ عن الطرف الأمامي الضوئي عبر DDM — قدرة Tx، وانحياز Tx (صحة الليزر)، وقدرة Rx (رؤية الثنائي الضوئي للطرف البعيد)، ودرجة الحرارة — التي يقرؤها CodingBox ويتتبع اتجاهها على شاشة DDM. وتُقرأ بايتات بيانات التعريف التي تصف الطرف الأمامي (الطول الموجي، ومدى الإرسال، ورموز التوافق) وتُرمَّز في EEPROM editor؛ حافظ على اتساقها مع الليزر والمستقبل الحقيقيين اللذين تحملهما الوحدة.

لمزيد من القراءة

• التغليف الضوئي — عبوات TO، وTOSA الصندوقية، والعدسات، والعوازل، والمقابس، والجذوع؛ وأين تذهب تكلفة المحاذاة.
• WDM داخل الوحدة — مضمّمات TFF وAWG، ومرشِّحات BiDi، وTEC، ومثبِّتات الطول الموجي؛ ولماذا LR4 مبرَّد وCWDM4 ليس كذلك.
• إلكترونيات الوحدة — المشغّل، وTIA/LA، وDSP، والمتحكم، وتوزيع القدرة، كتلة كتلة.
• التضمين وDSP — NRZ مقابل PAM4، وما الذي يفعله DSP، وgearboxes، وLPO، والوحدات المتماسكة.
• المتحكم والبرنامج الثابت — MCU وراء DDM وAPC وخريطة الذاكرة؛ وكيف تُنفَّذ الحماية.
• التصنيع والاختبار — من القرص الخام إلى الوحدة المرمَّزة: المحاذاة، والمعايرة، والحرق، والاختبارات.
• مكونات الكبل الداخلية — ما بداخل DAC، وACC/AEC، وAOC، وكيف تُرمَّز نهايتاه.

أين تقع هذه المكونات ضمن البنية التحتية النشطة الأوسع — وحدات الإرسال والاستقبال، ومحولات الوسائط، والمرسلات المجاوبة، والمضخمات، وROADM، ومعدات PON، والمراقبة: البنية التحتية الضوئية النشطة.