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并行光模块和AOC领域的研究与进展
2022-08-19 23:17
本文摘要:分段光模块QSFP+PSM和AOC产品主要是基于多模光纤的光网络技术,具备高带宽、低损耗、无串扰和给定及电磁兼容问题等优势,已渐渐代替基于铜线的电网络产品而应用于机柜间、板架间的高速点对点,相连距离在OM3光纤下长约300米。同时,为了应用于更加长距离的传输解决方案,PSM分段光模块也应运而生,主要用于FP激光器在单模光纤传输2KM,DFB传输10KM应用于,这比多模点对点技术更为具备可玩性。

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分段光模块QSFP+PSM和AOC产品主要是基于多模光纤的光网络技术,具备高带宽、低损耗、无串扰和给定及电磁兼容问题等优势,已渐渐代替基于铜线的电网络产品而应用于机柜间、板架间的高速点对点,相连距离在OM3光纤下长约300米。同时,为了应用于更加长距离的传输解决方案,PSM分段光模块也应运而生,主要用于FP激光器在单模光纤传输2KM,DFB传输10KM应用于,这比多模点对点技术更为具备可玩性。不易点点(Gigalight)经过多年的潜心钻研,掌控了从多模点对点PCB技术到单模的分段点对点PCB技术。

不易点点(Gigalight)在分段光模块和AOC产品的成果归功于多方面关键工艺上的研究。  一、分段多模光纤耦合技术的累积与突破  分段光模块光点对点技术的光路耦合是一个大的问题,比起风行的Plasticlens方案,不易点点(Gigalight)使用了一种更加非常简单高效而可信的光纤耦合工艺技术。

这种工艺技术使用了相似于45度角(图1)的全反射面临VCSEL的闪烁展开光线构成产品所必须的光路,但是这种非常简单的应用于原理,不易点点(Gigalight)在实际产品制作中加以了准确的理论计算出来和缜密实验检验。对于光线角度的自由选择,我们经过对VCSEL的激射光特性(图2),使用光学仿真软件分析(图3),以及对VCSEL光入射角全反射原理,确认我们拟合的光线界面角度为无穷大于45deg;的某个值,同时经过对光纤面的类似材质处置(图4),使得光纤耦合效率由最初设计方案43%~47%提高到了75%~80%。  二、分段单模产品构建光纤耦合  随着不易点点(Gigalight)在多模分段研发获得有效地的突破和研究累积,我们积极探索研发更加长距离传输的模块产品。

要构建长距离传输必需用于色散损耗小的单模光纤,但单模光纤与半导体要构建低的耦合效率,都要对半导体激光器收到的光场展开整形,使入射光场与光纤本征光场超过仅次于有可能的给定。我们可以使用光学透镜耦合(即在激光器和光纤间重新加入透镜,图5)和光纤必要耦合(即光纤和激光器光源必要耦合,图6)两种方式。但光学透镜耦合方式,由于耦合系统中各光学元件是分离出来的,对半导体激光器,透镜,光纤三者间的共轴光束拒绝十分低。

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为确保共轴光束拒绝,常常必须制作表面形状类似,而且必须透镜的阵列,这使得成本较高,并且产品空间拒绝较小,有利于微小化PCB。我们根据在分段多模光模块产品上的工艺技术累积,使用光纤必要耦合方式构建了分段单模产品开发制作。在这个过程中,我们经历了平端光纤耦合方式和锥形光纤耦合方式。

平端光纤耦合制作工艺非常简单,更容易构建,但是由于光源的闪烁面积和单模光纤芯径面积以及光源收敛角和光纤数值给定关系相当严重失配,造成耦合效率较低,光反射大更容易导致光眼图散点而影响传输质量。因此,我们使用了一种使用光纤熔接相接电弧静电而获得的球端面光纤(图7)展开耦合。

使用球端面展开耦合,不仅不利于提升光纤耦合效率,同时不利于反射光被转变光线路径,不利于模块光路的调试。图8和图9为平端光纤耦合和球端面光纤耦合的光眼图对比。

  三、COB(CHIPONBOARD)的工艺精度的提升  现有构建分段光模块产品方案,都是基于VCSEL阵列和光纤阵列耦合方案,使用CHIPONBOARD工艺构建低成本高效率生产拒绝。在这个工艺中,芯片的贴装精度直接影响光耦合的效率。我们经过数据对比分析,获得关于贴装精度偏差对光损失的影响(图10,图11)。

从图中我们理解,多模耦合精度在plusmn;5um可以确保耦合效率。根据研究,我们用于了高精度贴片工艺,构建确保产品耦合的优良。


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