অপটিক্যাল প্যাকেজিং: TO-ক্যান, বক্স, লেন্স, আইসোলেটর

লেজার ডাই সেমিকন্ডাক্টরের একটি ক্ষুদ্র কণা, লম্বায় কয়েকশো মাইক্রোমিটার; ফাইবার কোরের প্রস্থ 9 µm। একটির আলো অন্যটিতে পৌঁছে দেওয়া, বিশ বছর ধরে সেখানে ধরে রাখা এবং প্রতিফলন ফিরে আসা ঠেকানোই অপটিক্যাল প্যাকেজিংয়ের কাজ: TOSA বা ROSA গড়ে ওঠে যে ধাতব ক্যান, লেন্স, আইসোলেটর ও রিসেপ্ট্যাকল দিয়ে, সেগুলোই এর অংশ। মডিউলের দামের বেশির ভাগ, পাল্লার একটি বড় অংশ এবং দীর্ঘমেয়াদি নির্ভরযোগ্যতার প্রায় সবটাই প্যাকেজিংয়ের ওপর নির্ভর করে।

প্যাকেজের ধরন

প্যাকেজ	এটি কী	কোথায় ব্যবহৃত হয়	খরচ / কার্যক্ষমতা
TO-ক্যান (TO-46, TO-56 ও রকমফের)	সাবমাউন্টে ডাই বসানো হারমেটিক ধাতব হেডার, যা কাচের জানালা বা বল লেন্সসহ ক্যাপ দিয়ে সিল করা	25G পর্যন্ত প্রায় সব SFP/SFP+ অপটিক্স, PON, 1G	সবচেয়ে সস্তা হারমেটিক প্যাকেজ; ~10 GHz ক্লাসের ব্যান্ডউইথ একে 25–28 Gb/s-এর কাছাকাছি আটকে দেয়
বক্স / মিনি-ফ্ল্যাট TOSA	RF ফিড-থ্রু-সহ সিরামিক বা ধাতব বক্স, যাতে TEC, থার্মিস্টর, আইসোলেটর ও লেন্সের জায়গা আছে	কুলড DFB/EML: DWDM SFP+, 10G ER/ZR, 100G LR4 লেন, 400G FR4/LR4	দামি; PAM4-এর জন্য 50 GHz ক্লাসের ফিড-থ্রু
বাটারফ্লাই (14-পিন)	TEC ও ফাইবার পিগটেইল-সহ ক্লাসিক টেলিকম লেজার প্যাকেজ	পুরোনো XFP/300-পিন DWDM, উচ্চ-ক্ষমতার পাম্প, ITLA লেজার	বড় ও ব্যয়বহুল; প্লাগেবল মডিউলে বক্স TOSA একে সরিয়ে দিয়েছে
চিপ-অন-বোর্ড (COB)	লেন্স অ্যারের নিচে PCB-তে বসানো খোলা ডাই, হারমেটিক প্যাকেজ নেই	AOC, SR4/SR8, অনেক DR4/FR4	বড় পরিমাণে উৎপাদনে সবচেয়ে কম খরচ; সুরক্ষার জন্য মোল্ডিং/কোটিংয়ের ওপর নির্ভর করে, বিস্তারিত: চিপ-অন-বোর্ড
সিলিকন-ফটোনিক্স অ্যাসেম্বলি	মডুলেটর, ওয়েভগাইড ও ডিটেক্টরসহ একটি ফটোনিক চিপ; লেজার জোড়া লাগানো বা ফ্লিপ-চিপ পদ্ধতিতে বসানো; ফাইবার অ্যারে কিনারা দিয়ে বা গ্রেটিংয়ের মাধ্যমে যুক্ত	100G DR/FR, 400G DR4, কোহেরেন্ট	অনেক চ্যানেলের জন্য একবারই অ্যালাইনমেন্ট, বিস্তারিত: লেজার: SiPh

TO-ক্যান TOSA-এর ভেতরে

  ┌── বল লেন্সসহ ক্যাপ ──┐
  │        ○ লেন্স          │      → আলো রিসেপ্ট্যাকল / ফাইবার স্টাবের দিকে
  │   ▄ লেজার ডাই,         │
  │     AlN সাবমাউন্টে      │  ◄── লেজারের পেছনে মনিটর ফটোডায়োড (পেছনের ফেসেটের আলো)
  │   ▪ থার্মিস্টর (ঐচ্ছিক) │
  ├─── হেডার (TO-46) ──────┤
  │  পিন: লেজার +/−, MPD,   │
  │        থার্মিস্টর, GND  │
  └─────────────────────────┘

সাবমাউন্ট (AlN বা Si) তাপ ছড়িয়ে দেয় এবং ওয়্যার-বন্ডেড ডাই বহন করে।
মনিটর ফটোডায়োড (MPD) পেছনের ফেসেটের নির্গমন ধরে, যা আউটপুটের একটি নির্দিষ্ট ভগ্নাংশ, এবং তা APC লুপকে জোগায়; DDM-এর Tx পাওয়ার এখান থেকেই হিসাব করা হয়, তাই সেটি একটি অনুমান (নির্ভুলতা ও সীমাবদ্ধতা)।
লেন্স: ক্যাপে বসানো বল লেন্স বা আলাদা অ্যাস্ফেরিক লেন্স ছড়িয়ে পড়া রশ্মিকে (লেজারের আউটপুট 20–40° কোণে ছড়ায়) ফাইবারের প্রান্তে ফোকাস করে; কাপলিং দক্ষতা সাধারণত 30–70 %, অর্থাৎ ডাই ও ফাইবারের মধ্যে 1.5–5 dB লস।
হারমেটিক সিল: ক্যাপের রেজিস্ট্যান্স ওয়েল্ডিং এবং কাচ-ধাতু পিন সিল ফেসেটকে আর্দ্রতা থেকে দূরে রাখে; উৎপাদনে হিলিয়াম দিয়ে লিক পরীক্ষা করা হয় (উৎপাদন ও পরীক্ষা)।

ROSA-এর গঠন এরই প্রতিচ্ছবি: হেডারে ফটোডায়োড ডাই, প্রায়ই একই ক্যানের ভেতরে TIA, যাতে উচ্চ-ইম্পিডেন্স নোড ছোট থাকে; ক্যাপে একটি লেন্স; আর APD রিসিভারে একটি উচ্চ-ভোল্টেজ বায়াস পিন।

আইসোলেটর

কানেক্টর, নোংরা এন্ডফেস বা ফাইবার নিজে থেকে লেজারে ফিরে আসা আলো DFB ও EML লেজারকে অস্থির করে: নয়েজ (RIN) বাড়ায়, মোড হপিং ও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জিটার ঘটায় এবং DDM-এর Tx রিডিং সরিয়ে দিতে পারে। যেকোনো পাল্লার প্রতিটি 1310/1550 nm মডিউলে লেজার ও ফাইবারের মাঝখানে একটি অপটিক্যাল আইসোলেটর (দুটি পোলারাইজারের মাঝে একটি ফ্যারাডে রোটেটর, 25–35 dB আইসোলেশন, 0.3–0.5 dB লস) থাকে। VCSEL-ভিত্তিক SR মডিউলে সাধারণত এটি থাকে না: মাল্টিমোড লিংক প্রতিফলনের প্রতি কম সংবেদনশীল, আর 850 nm-এ এক dB-এর দশমাংশও হিসাবের মধ্যে পড়ে। কম দামের PON ONU-তেও কখনো এটি বাদ যায়; প্রতিফলনযুক্ত অবকাঠামোতে এগুলোর আচরণ আলাদা হওয়ার একটি কারণ এটি (PON-এর সমস্যা)।

ফাইবার ইন্টারফেস: রিসেপ্ট্যাকল বা পিগটেইল

ইন্টারফেস	গঠন	মন্তব্য
LC রিসেপ্ট্যাকল (SFP, SFP+, QSFP LR4/CWDM4 ডুপ্লেক্স)	একটি জিরকোনিয়া স্প্লিট স্লিভ প্যাচ কর্ডের ফেরুলকে মডিউলের ভেতরের ফাইবার স্টাব বা লেন্সযুক্ত পোর্টের সঙ্গে সারিবদ্ধ করে	আপনি যে এন্ডফেস পরিষ্কার করেন, সেটি স্টাবের প্রান্ত; সেখানকার ক্ষতি স্থায়ী
SC রিসেপ্ট্যাকল (PON, GBIC, 1G)	একই গঠন, তবে 2.5 mm স্লিভ; PON-এ APC ব্যবহৃত হয় (8° কোণ, সবুজ)	APC পোর্টে UPC লাগালে কয়েক dB লস হয় এবং প্রতিফলন OLT-তে ফেরে (ভৌত অমিল)
MPO/MT রিসেপ্ট্যাকল (SR4, DR4, PSM4, SR8)	একটি লেন্স অ্যারে 4/8/12টি রশ্মিকে গাইড পিনযুক্ত MT ফেরুলের সঙ্গে যুক্ত করে; সিঙ্গেল-মোড DR4/DR8-এ APC	পোলারিটি ও পিনিং পরিচ্ছন্নতার মতোই গুরুত্বপূর্ণ
পিগটেইল	OSA-এর সঙ্গে স্থায়ীভাবে যুক্ত ফাইবার, বাইরে একটি কানেক্টরে শেষ	ইন্ডাস্ট্রিয়াল/পুরোনো; ভেতরে স্টাব নেই
কানেক্টর নেই (AOC, DAC)	ফাইবার রিবন বা টুইনাক্স আঠা দিয়ে বসানো	ক্যাবলের ভেতরের গঠন

কানেক্টরের পরিবার ও পলিশ কোড: কানেক্টর ও ফাইবার।

অ্যালাইনমেন্ট: খরচ যেখানে যায়

সিঙ্গেল-মোডে ডাই থেকে ফাইবারের অ্যালাইনমেন্টের টলারেন্স প্রায় ±1 µm। নির্মাতারা অ্যাক্টিভ অ্যালাইনমেন্ট ব্যবহার করেন: লেজার চালু রেখে একটি রোবট লেন্স বা ফাইবার সরিয়ে কাপল হওয়া পাওয়ার সর্বোচ্চ করে, তারপর লেজার ওয়েল্ডিং বা UV ইপক্সি দিয়ে অবস্থান স্থির করা হয়। প্রতিটি যন্ত্রাংশে কয়েক সেকেন্ড লাগে, আর এটিই সিঙ্গেল-মোড TOSA-এর খরচের নিম্নসীমা; মাল্টিমোড (50 µm কোর) ±10 µm সহ্য করে এবং প্যাসিভ অ্যালাইনমেন্টে বসানো যায়, তাই 850 nm অপটিক্স সস্তা এবং COB ও লেন্স অ্যারে প্রথমে 850 nm-এই কাজ করে (চিপ-অন-বোর্ড)।

মাল্টি-চ্যানেল প্যাকেজিং

প্যারালাল (SR4, DR4): একটি সাবমাউন্টে বা আলাদা চিপ হিসেবে চার বা আটটি লেজার, একটি লেন্স অ্যারে, একটি MT ফেরুল।
WDM (LR4, CWDM4, FR4): চারটি TOSA (বা একটি 4-চ্যানেল অ্যারে) একটি অভ্যন্তরীণ মাল্টিপ্লেক্সারে আলো দেয়, তারপর একটিমাত্র ফাইবার পোর্ট; ফিল্টার ব্লক প্যাকেজেরই অংশ (মডিউলের ভেতরে WDM)।
BOSA (BiDi, PON): একটি লেজার ও একটি ফটোডায়োড 45° WDM ফিল্টারের মাধ্যমে একটি পোর্ট ভাগ করে নেয়; PON ট্রিপ্লেক্সারে পোর্ট তিনটি।

প্যাকেজিং ও নির্ভরযোগ্যতা

বিকলতা	কারণ	লক্ষণ
ফেসেটের ক্ষয়	আর্দ্রতা (হারমেটিসিটি হারালে), দূষণ	বায়াস ধীরে বাড়ে, পাওয়ার কমে; দেখুন Tx বায়াস ও এজিং
কাপলিং ড্রিফট	ইপক্সি ক্রিপ, থার্মাল সাইক্লিং, যান্ত্রিক ধাক্কা	Tx পাওয়ার ধীরে কমে, বায়াস বাড়ে (APC পুষিয়ে দেয়)
স্টাবের এন্ডফেসের ক্ষতি	খারাপ প্যাচ কর্ডের ফেরুল বা ঘষে ঢুকে যাওয়া ময়লায় আঁচড়	ওই দিকে স্থায়ী 1–3 dB লস; পরিষ্কার করলে ঠিক হয় না
আইসোলেটর/লেন্স ঝাপসা হওয়া	অ-হারমেটিক ডিজাইনে দূষণ	তরঙ্গদৈর্ঘ্য-নির্ভর লস, বেশি RIN
TO-ক্যানের ওয়েল্ডে ফাটল	থার্মাল শক, পড়ে যাওয়া	হঠাৎ অকেজো হয়ে যাওয়া বা কয়েক মাস ধরে আর্দ্রতা ঢোকা

CodingBox-এ

মেমোরি ম্যাপে প্যাকেজিং দেখা যায় না, কিন্তু তার ফলাফল দেখা যায়: কাপলিং লস ধরা পড়ে স্বাভাবিক বায়াসে কম Tx পাওয়ার হিসেবে, ফেসেটের ক্ষতি বায়াসের ট্রেন্ড হিসেবে, আর ক্ষতিগ্রস্ত স্টাব এমন কম Rx হিসেবে, যা পরিষ্কার করে ঠিক হয় না। মডিউলের জীবনকাল জুড়ে DDM লগ এবং টেস্ট বেঞ্চের ইন্সপেকশন স্কোপ মিলিয়ে দেখলে বোঝা যায় আপনার সমস্যা কোনটি।

এই নিবন্ধে কোনো অশুদ্ধ তথ্য বা ভুল পেলে সংশ্লিষ্ট অংশটি নির্বাচন করুন এবং Ctrl+Enter চেপে ।