ส่วนหน้าทางแสง: TOSA, ROSA, BOSA

ตัดตัวเครื่อง ไมโครคอนโทรลเลอร์ และ EEPROM ออกไป ทรานซีฟเวอร์ก็เหลือแค่สองสิ่ง: แหล่งกำเนิดแสงที่เปิดปิดได้เร็ว และ ตัวตรวจจับแสงที่อ่านสัญญาณนั้นกลับมาได้ ทุกอย่างเกี่ยวกับระยะส่ง ความยาวคลื่น ชนิดของใยแก้วนำแสง และต้นทุน ล้วนเป็นผลมาจากว่าโมดูลใช้แหล่งกำเนิดแสงและตัวตรวจจับแบบใด หน้านี้แนะนำภาคหน้าออปติคัล ส่วนหน้าถัดไปครอบคลุม เลเซอร์, ตัวรับ, วิวัฒนาการตามฟอร์มแฟกเตอร์ ของทั้งสอง และวิธีสร้างแบบ chip-on-board

เส้นทางสัญญาณ

 host SerDes ──► laser driver ──► LASER ──► fibre ──► PHOTODIODE ──► TIA ──► LA / CDR ──► host SerDes
                 (bias + modulation)                   (current)     (voltage) (clean data)

• ฝั่งส่ง ไดรเวอร์แปลงบิตไฟฟ้าจากโฮสต์ให้เป็นกระแสที่เปิดปิดหรือมอดูเลตเลเซอร์ เลเซอร์แปลงกระแสให้เป็นแสงที่ความยาวคลื่นเดียว เลนส์คัปเปิลแสงนั้นเข้าสู่แกนใยแก้วนำแสง
• ฝั่งรับ เลนส์โฟกัสแสงที่เข้ามาลงบนโฟโตไดโอด ซึ่งสร้างกระแสขนาดจิ๋ว TIA (ตัวขยายทรานส์อิมพีแดนซ์) แปลงกระแสนั้นให้เป็นแรงดัน LA (ตัวขยายสัญญาณแบบจำกัดระดับ) ปรับให้เป็นระดับดิจิทัลที่คมชัด หรือในโมดูล PAM4 ตัวขยายเชิงเส้นจะป้อนเข้า ADC และ DSP แทน จากนั้น CDR จะรีไทม์ผลลัพธ์

ชุดย่อยประกอบ

โดยทั่วไป OSA แต่ละตัวเป็น TO-can แบบปิดผนึกสนิท (แพ็กเกจโลหะทรงทรานซิสเตอร์) หรือกล่องเซรามิก ภาคออปติคัลแบบขนานที่ผลิตปริมาณมากหันมาใช้ชิปเปล่าบนแผงวงจรมากขึ้นเรื่อย ๆ — แบบ chip-on-board — และดีไซน์รุ่นใหม่ล่าสุดรวมตัวมอดูเลตกับตัวตรวจจับไว้บนชิป ซิลิคอนโฟโตนิกส์ ตัวเดียว

ตัวเลขที่สำคัญ

งบประมาณลิงก์ = กำลังส่งออก − ความไว แล้วลบด้วยค่าเผื่ออีกที การลบเพียงครั้งเดียวนี้เองที่ทำให้เลเซอร์และโฟโตไดโอดของโมดูลเป็นตัวกำหนดกลุ่มระยะส่งของมัน ดู มัลติเพล็กเซอร์/ดีมัลติเพล็กเซอร์ CWDM และงบประมาณลิงก์

มีตัวทำความเย็นหรือไม่มี

ความยาวคลื่นของเลเซอร์เลื่อนไหลไปตามอุณหภูมิ (~0.1 nm/°C สำหรับ DFB) ในจุดที่ความยาวคลื่นต้องแม่นยำ — DWDM, LAN-WDM LR4, ระยะส่งไกลที่ใช้ EML — TOSA จะมี ตัวทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก (TEC) และเทอร์มิสเตอร์รวมอยู่ด้วย ส่วนในจุดที่ระยะห่างช่องสัญญาณ 20 nm หรือความยาวคลื่นเดียวทนต่อการเลื่อนไหลได้ — SR, LR, CWDM — โมดูลจะ ไม่มีตัวทำความเย็น ซึ่งถูกกว่าและกินไฟน้อยกว่า ค่า temperature ใน DDM คืออุณหภูมิตัวเครื่องของโมดูล โมดูลที่มีตัวทำความเย็นบางรุ่นยังรายงาน laser temperature เป็นมอนิเตอร์เสริมอีกด้วย (พารามิเตอร์ของ DDM)

อะไรเสียได้บ้าง และแสดงออกอย่างไร

• เลเซอร์เสื่อมอายุ — กระแสไบอัสไต่ขึ้นเพื่อรักษากำลังไว้ แล้วกำลังส่งออกก็พังทลายลง (ความล้มเหลว)
• ตัวรับเสื่อมสภาพ — ความไวแย่ลง ค่า Rx ที่อ่านได้ยังดูปกติในขณะที่ข้อผิดพลาดเพิ่มขึ้น
• การสูญเสียจากการคัปเปิล — สิ่งสกปรกหรือตำแหน่งที่คลาดเคลื่อนที่รีเซปตาเคิลทำให้เสีย dB ทั้งสองด้าน (ลิงก์กะพริบ)
• TEC เสีย ในโมดูลที่มีตัวทำความเย็น — ความยาวคลื่นเลื่อนหลุดจากแถบผ่านของฟิลเตอร์

ใน CodingBox

ภาคหน้าออปติคัลถูกรายงานผ่าน DDM — กำลัง Tx, ไบอัส Tx (สุขภาพของเลเซอร์), กำลัง Rx (มุมมองของโฟโตไดโอดที่มีต่อปลายทางอีกด้าน) และอุณหภูมิ — ซึ่ง CodingBox อ่านและแสดงแนวโน้มบนหน้าจอ DDM ไบต์ข้อมูลระบุตัวตนที่อธิบายภาคหน้า (ความยาวคลื่น, ระยะส่ง, รหัสความสอดคล้อง) จะถูกอ่านและเขียนรหัสใน EEPROM editor ให้รักษาให้ค่าเหล่านี้ตรงกับเลเซอร์และตัวรับจริงที่โมดูลมีอยู่

อ่านเพิ่มเติม

• แพ็กเกจออปติคัล — TO-can, TOSA แบบกล่อง, เลนส์, ไอโซเลเตอร์, รีเซปตาเคิล และสตับ; เงินสำหรับการจัดตำแหน่งหมดไปกับส่วนไหน
• WDM ภายในโมดูล — มัลติเพล็กเซอร์ TFF และ AWG, ฟิลเตอร์ BiDi, TEC และตัวล็อกความยาวคลื่น; เหตุใด LR4 จึงมีตัวทำความเย็นแต่ CWDM4 ไม่มี
• วงจรอิเล็กทรอนิกส์ของโมดูล — ไดรเวอร์, TIA/LA, DSP, ตัวควบคุม และการจ่ายไฟ ทีละบล็อก
• การมอดูเลตและ DSP — NRZ เทียบกับ PAM4, DSP ทำอะไรบ้าง, เกียร์บ็อกซ์, LPO และโมดูลโคฮีเรนต์
• ตัวควบคุมและเฟิร์มแวร์ — MCU ที่อยู่เบื้องหลัง DDM, APC และแผนผังหน่วยความจำ; การป้องกันถูกนำไปใช้อย่างไร
• การผลิตและการทดสอบ — จากเวเฟอร์สู่โมดูลที่เขียนรหัสแล้ว: การจัดตำแหน่ง, การสอบเทียบ, การเบิร์นอิน, การทดสอบ
• ภายในสายเคเบิล — ข้างในของ DAC, ACC/AEC และ AOC มีอะไรบ้าง และปลายทั้งสองข้างถูกเขียนรหัสอย่างไร

ส่วนประกอบเหล่านี้อยู่ตรงไหนในโครงสร้างพื้นฐานออปติคัลแบบแอ็กทีฟที่กว้างกว่านี้ — ทรานซีฟเวอร์, มีเดียคอนเวอร์เตอร์, ทรานสปอนเดอร์, ตัวขยายสัญญาณ, ROADM, อุปกรณ์ PON และการตรวจติดตาม: โครงสร้างพื้นฐานออปติคัลแบบแอ็กทีฟ