Pengemasan optik: TO-can, kotak, lensa, isolator

Die laser adalah serpihan semikonduktor sepanjang beberapa ratus mikrometer; inti serat berdiameter 9 µm. Menyalurkan cahaya dari yang satu ke yang lain, mempertahankannya di sana selama dua puluh tahun, dan mencegah refleksi kembali masuk adalah tugas kemasan optik — cangkang logam, lensa, isolator, dan receptacle yang membentuk sebuah TOSA atau ROSA. Kemasan menentukan sebagian besar biaya modul, sebagian besar jangkauannya, dan hampir seluruh keandalan jangka panjangnya.

Gaya kemasan

Di dalam TOSA TO-can

  ┌── cap dengan lensa bola ──┐
  │        ○ lensa             │      → cahaya ke receptacle / stub serat optik
  │   ▄ die laser di atas      │
  │     submount AlN           │  ◄── fotodioda pemantau di belakang laser (cahaya back-facet)
  │   ▪ termistor (opsional)   │
  ├─── header (TO-46) ─────────┤
  │  pin: laser +/−, MPD,      │
  │        termistor, GND      │
  └─────────────────────────────┘

• Submount (AlN atau Si) menyebarkan panas dan menopang die yang disambung dengan wire-bond.
• Fotodioda pemantau (MPD) menangkap emisi back-facet — sebagian tetap dari keluaran laser — dan memasok loop APC; daya Tx DDM diturunkan darinya, itu sebabnya nilainya berupa estimasi (Akurasi & batas).
• Lensa — lensa bola di dalam cap atau lensa aspheric terpisah memfokuskan berkas yang menyebar (keluaran laser menyebar pada 20–40°) ke ujung serat optik; efisiensi penggandengan biasanya 30–70 %, yaitu redaman 1,5–5 dB antara die dan serat optik.
• Segel hermetik — pengelasan resistansi pada cap dan segel pin glass-to-metal menjaga kelembapan menjauh dari facet; diuji kebocorannya dengan helium saat produksi (Produksi & pengujian).

ROSA mencerminkan hal yang sama: die fotodioda di atas header, sering dengan TIA di dalam can yang sama agar node berimpedansi tinggi tetap pendek, lensa di dalam cap, dan untuk penerima APD sebuah pin bias tegangan tinggi.

Isolator

Cahaya yang terpantul kembali ke laser — dari konektor, end-face yang kotor, atau serat optik itu sendiri — membuat laser DFB dan EML tidak stabil: menaikkan derau (RIN), menyebabkan mode hopping dan jitter panjang gelombang, serta dapat menggeser pembacaan Tx DDM. Isolator optik (rotator Faraday di antara dua polariser, isolasi 25–35 dB, redaman 0,3–0,5 dB) dipasang antara laser dan serat optik pada setiap modul 1310/1550 nm dengan jangkauan berapa pun. Modul SR berbasis VCSEL biasanya tidak memakainya: link multimode kurang peka terhadap refleksi dan setiap sepersepuluh dB berarti pada 850 nm. ONU PON murah kadang juga tidak memakainya — salah satu sebab perilakunya pada prasarana yang reflektif bervariasi (Masalah PON).

Antarmuka serat optik: receptacle atau pigtail

Keluarga konektor dan kode polish: Konektor & serat optik.

Penyelarasan: ke mana uangnya pergi

Toleransi penyelarasan die-ke-serat sekitar ±1 µm untuk single-mode. Produsen memakai penyelarasan aktif — menyalakan laser sementara robot menggerakkan lensa atau serat optik untuk memaksimalkan daya yang tergandeng, lalu mengunci posisinya dengan pengelasan laser atau epoxy UV. Prosesnya memakan waktu beberapa detik per bagian dan menjadi biaya dasar sebuah TOSA single-mode; multimode (inti 50 µm) mentoleransi ±10 µm dan dapat diselaraskan secara pasif, itu sebabnya optik 850 nm murah dan sebabnya COB serta lens array bekerja lebih dulu pada 850 nm (Chip-on-board).

Kemasan multikanal

• Paralel (SR4, DR4): empat atau delapan laser pada satu submount atau sebagai chip terpisah, satu lens array, satu ferrule MT.
• WDM (LR4, CWDM4, FR4): empat TOSA (atau satu array 4-kanal) memasok multiplekser internal, lalu satu port serat tunggal — blok filter menjadi bagian dari kemasan (WDM di dalam modul).
• BOSA (BiDi, PON): sebuah laser dan sebuah fotodioda berbagi satu port lewat filter WDM 45°; tiga port pada triplexer PON.

Kemasan dan keandalan

Di CodingBox

Kemasan tidak terlihat di dalam memory map, tetapi konsekuensinya terlihat: redaman penggandengan tampak sebagai daya Tx rendah dengan bias normal, kerusakan facet sebagai tren bias, dan stub yang rusak sebagai Rx rendah yang tidak dapat diperbaiki dengan pembersihan. Log DDM sepanjang usia modul, bersama scope inspeksi di meja kerja, memberi tahu Anda mana penyebabnya.