ऑप्टिकल फ़्रंट एंड: TOSA, ROSA, BOSA

हाउज़िंग, माइक्रोकंट्रोलर और EEPROM हटा दें तो एक ट्रांसीवर बस दो चीज़ें है: एक ऐसा लाइट सोर्स जिसे तेज़ी से स्विच किया जा सके और एक ऐसा लाइट डिटेक्टर जो उसे वापस पढ़ सके। रीच, तरंगदैर्ध्य, फ़ाइबर टाइप और लागत से जुड़ी हर बात इसी पर निर्भर करती है कि मॉड्यूल में कौन-सा सोर्स और कौन-सा डिटेक्टर लगा है। यह पेज ऑप्टिकल फ़्रंट एंड से परिचय कराता है; अगले पेज लेज़र, रिसीवर, फ़ॉर्म फ़ैक्टर के हिसाब से उनका विकास और उन्हें बनाने का चिप-ऑन-बोर्ड तरीक़ा कवर करते हैं।

सिग्नल पाथ

 होस्ट SerDes ──► लेज़र ड्राइवर ──► लेज़र ──► फ़ाइबर ──► फ़ोटोडायोड ──► TIA ──► LA / CDR ──► होस्ट SerDes
                  (बायस + मॉड्यूलेशन)                   (करंट)      (वोल्टेज)  (क्लीन डेटा)

• ट्रांसमिट साइड। ड्राइवर होस्ट के इलेक्ट्रिकल बिट को एक ऐसे करंट में बदलता है जो लेज़र को स्विच या मॉड्यूलेट करता है; लेज़र करंट को एक तरंगदैर्ध्य की रोशनी में बदलता है; एक लेंस उस रोशनी को फ़ाइबर कोर में कपल करता है।
• रिसीव साइड। एक लेंस आती हुई रोशनी को फ़ोटोडायोड पर फ़ोकस करता है, जो एक बेहद छोटा करंट पैदा करता है; TIA (ट्रांस-इम्पीडेंस एम्प्लिफ़ायर) उसे वोल्टेज में बदलता है; LA (लिमिटिंग एम्प्लिफ़ायर) उसे डिजिटल स्तरों तक स्क्वेयर करता है, या — PAM4 मॉड्यूल में — एक लीनियर एम्प्लिफ़ायर ADC और DSP को फ़ीड करता है; CDR नतीजे को रीटाइम करता है।

सब-असेंबली

परंपरागत रूप से हर OSA एक हर्मेटिक TO-can (ट्रांज़िस्टर-आउटलाइन मेटल पैकेज) या एक सिरेमिक बॉक्स होता है; हाई-वॉल्यूम पैरेलल ऑप्टिक्स में बोर्ड पर नंगी डाई का इस्तेमाल बढ़ता जा रहा है — चिप-ऑन-बोर्ड — और नई डिज़ाइनें मॉड्यूलेटर और डिटेक्टर को एक सिलिकॉन फ़ोटोनिक्स चिप पर इंटीग्रेट कर रही हैं।

मायने रखने वाले आँकड़े

लिंक बजट = लॉन्च पावर − रिसीवर संवेदनशीलता, माइनस मार्जिन; यही एक घटाव तय करता है कि मॉड्यूल का लेज़र और फ़ोटोडायोड इसकी रीच क्लास क्या रखेंगे। देखें CWDM मल्टीप्लेक्सर/डीमल्टीप्लेक्सर और लिंक बजट।

कूल्ड या अनकूल्ड

लेज़र की तरंगदैर्ध्य तापमान के साथ खिसकती है (DFB के लिए ~0.1 nm/°C)। जहाँ तरंगदैर्ध्य का सटीक होना ज़रूरी है — DWDM, LAN-WDM LR4, EML-आधारित लॉन्ग रीच — वहाँ TOSA में एक थर्मो-इलेक्ट्रिक कूलर (TEC) और थर्मिस्टर होता है। जहाँ 20 nm चैनल स्पेसिंग या एक अकेली तरंगदैर्ध्य ड्रिफ़्ट बर्दाश्त कर लेती है — SR, LR, CWDM — वहाँ मॉड्यूल अनकूल्ड होते हैं, सस्ते और कम पावर वाले। DDM का तापमान मॉड्यूल केस का तापमान होता है; कुछ कूल्ड मॉड्यूल लेज़र तापमान को भी एक अतिरिक्त मॉनिटर के तौर पर रिपोर्ट करते हैं (DDM पैरामीटर)।

क्या ख़राब होता है और कैसे पता चलता है

• लेज़र एजिंग — पावर बनाए रखने के लिए बायस करंट बढ़ता जाता है, फिर आउटपुट गिर जाता है (ख़राबियाँ)।
• रिसीवर डिग्रेडेशन — रिसीवर संवेदनशीलता बिगड़ती है; Rx सही दिखती है जबकि एरर बढ़ते हैं।
• कपलिंग लॉस — रिसेप्टेकल पर गंदगी या मिसएलाइनमेंट दोनों तरफ़ डेसिबल गँवा देता है (लिंक फ़्लैपिंग)।
• TEC फ़ेल्योर कूल्ड मॉड्यूल पर — तरंगदैर्ध्य फ़िल्टर के पासबैंड से बाहर खिसक जाती है।

CodingBox में

ऑप्टिकल फ़्रंट एंड की जानकारी DDM के ज़रिए मिलती है — Tx पावर, Tx बायस (लेज़र की सेहत), Rx पावर (दूसरे छोर के बारे में फ़ोटोडायोड की राय) और तापमान — जिन्हें CodingBox DDM स्क्रीन पर पढ़ता और ट्रेंड के तौर पर दिखाता है। फ़्रंट एंड का ब्यौरा देने वाले पहचान बाइट (तरंगदैर्ध्य, रीच, कंप्लायंस कोड) EEPROM editor में पढ़े और कोड किए जाते हैं; इन्हें मॉड्यूल के असली लेज़र और रिसीवर के मुताबिक़ ही रखें।

आगे पढ़ने के लिए

• ऑप्टिकल पैकेजिंग — TO-can, बॉक्स TOSA, लेंस, आइसोलेटर, रिसेप्टेकल और स्टब; एलाइनमेंट की लागत कहाँ जाती है।
• मॉड्यूल के अंदर WDM — TFF और AWG मल्टीप्लेक्सर, BiDi फ़िल्टर, TEC और तरंगदैर्ध्य लॉकर; LR4 कूल्ड क्यों है और CWDM4 क्यों नहीं।
• मॉड्यूल इलेक्ट्रॉनिक्स — ड्राइवर, TIA/LA, DSP, कंट्रोलर और पावर डिस्ट्रिब्यूशन, ब्लॉक दर ब्लॉक।
• मॉड्यूलेशन और DSP — NRZ बनाम PAM4, DSP क्या करता है, गियरबॉक्स, LPO और कोहेरेंट मॉड्यूल।
• कंट्रोलर और फ़र्मवेयर — DDM, APC और मेमोरी मैप के पीछे का MCU; प्रोटेक्शन कैसे लागू होता है।
• मैन्युफ़ैक्चरिंग और टेस्टिंग — वेफ़र से लेकर कोडेड मॉड्यूल तक: एलाइनमेंट, कैलिब्रेशन, बर्न-इन, टेस्ट।
• केबल के अंदर — DAC, ACC/AEC और AOC के अंदर क्या है और दोनों छोर कैसे कोड किए जाते हैं।

ये कंपोनेंट व्यापक एक्टिव इंफ़्रास्ट्रक्चर में कहाँ बैठते हैं — ट्रांसीवर, मीडिया कन्वर्टर, ट्रांसपॉन्डर, एम्प्लिफ़ायर, ROADM, PON इक्विपमेंट और निगरानी: एक्टिव ऑप्टिकल इंफ़्रास्ट्रक्चर।