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XFP光模块采用的技术工作原理
发表时间:2019-05-22  |  点击率:265
   宏观上来讲,XFP光模块市场是一个根据实际要求,合理地定义光模块寿命及工作条件,充分优化光模块性价比的市场。由于数通网络的开放性趋势,这个市场具有积极开放,欢迎导入新技术的特征,以及探讨新标准及应用条件的氛围。这一切为数据中心光模块技术的发展提供了绝好的条件。本文试着列举一些数据中心光模块技术的发展方向,供大家参考。
 
  非气密封装
 
  由于光组件(OSA)的成本占光模块成本的60%以上,加之光芯片降成本的空间越来越小,有可能降低成本的是封装成本。在保证光模块性能及可靠性的同时,推动封装技术从比较昂贵的气密封装走向低成本的非气密封装成为必须。非气密封装的要点包括光器件自身的非气密性,光组件设计的优化,封装材料以及工艺的改进等。其中以光器件特别是激光器的非气密化为挑战。这是因为如果激光器件实现了非气密化,昂贵的气密封装的确就不需要了。可喜的是,近几年来已经有数家激光器厂家公开宣称自己的激光器可以适用于非气密应用。纵观现在大量出货的数据中心光模块,多是以非气密封装为主。看来非气密封装技术已经很好地被数据中心光模块业界及客户接受。
 
  混合集成技术
 
  在多通道,高速率,低功耗需求的驱动下,相同容积的光模块需要具备更大的数据传输量,光子集成技术渐渐地成为现实。光子集成技术的意义较广:比如说基于硅基的集成(平面光波导混合集成,硅光等),基于磷化铟的集成等。混合集成技术通常是指将不同材料集成在一起。也有将部分自由空间光学和部分集成光学的构造叫做混合集成,也未尝不可。典型的混合集成是将有源光器件(激光器,探测器等)集成到具有光路连接或者其他一些无源功能(分合波器等)的基板上(平面光波导,硅光等)。混合集成技术可以将光组件做得很紧凑,顺应光模块小型化趋势,方便使用成熟自动化IC封装工艺,有利于大量生产,是近期数据中心用SFP光模块行之有效技术的方法。
 
  倒装焊技术
 
  倒装焊是从IC封装产业而来的一种高密度芯片互联技术。在光模块速率突飞猛进的今天,短缩芯片之间的互联是一个有效的选项。通过金-金焊或者共晶焊将光芯片直接倒装焊到基板上,比金线键合的高频效果要好得多(距离短,电阻小等)。另外对于激光器来说,由于有源区靠近焊点,激光器产生的热比较容易从焊点传到基板上,SFP光模块对于提高激光器在高温时的效率有很大帮助。因为倒装焊是IC封装产业的成熟技术,已经有很多种用于IC封装的商用自动倒装焊机。光组件因为需要光路耦合,因此对精度要求很高。这几年光组件加工用高精度倒装焊机十分抢眼,许多情况下已经实现无源对光,极大地提高了生产力。因为倒装焊(也叫自动邦定贴片)机具有高精度,率,高品质等特点,倒装焊技术已经成为数据中心光模块业界的一种重要工艺。
 
  XFP光模块功能失效分为发射端失效和接收端失效,分析具体原因,常出现的问题集中在以下几个方面:
 
  1、光口污染和损伤
 
  由于光接口的污染和损伤引起光链路损耗变大,导致光链路不通。产生原因如下:
 
  光模块光口暴露在环境中,光口有灰尘进入而污染
 
  使用的光纤连接器端面已经污染,光模块光口二次污染
 
  带尾纤的光接头端面使用不当,端面划伤等
 
  XFP光模块使用劣质的光纤连接器
 
  2、ESD 损伤
 
  ESD 是ElectroStatic Discharge 缩写即"静电放电",是一个上升时间可以小于1ns(10 亿分之一秒)甚至几百ps(1ps=10000 亿分之一秒)的非常快的过程。
 
  ESD 可以产生几十Kv/m甚至更大的强电磁脉冲。
 
  静电会吸附灰尘,改变线路间的阻抗,影响产品的功能与寿命;ESD的瞬间电场或电流产生的热,使元件受伤,短 期仍能工作但寿命受到影响;甚至破坏元件的绝缘或导体,使元件不能工作(完全破坏)。
 
  XFP光模块是不可避免,除了提高电子元器件的抗ESD 能力,重要的是正确使用,引起ESD 损伤的因素有:
 
  环境干燥,易产生ESD
 
  不正常的操作,如:非热插拔光模块带电操作;不做静电防护直接用手接触光模块静电敏感的管脚;运输和存放过程中没有防静电包装
 
  设备没有接地或者接地不良
 
  简易XFP光模块失效判断步骤
 
  1.测试光功率是否在指标要求范围之内,如果出现无光或者光功率小的现象。
 
  处理方法:
 
  a、检查光功率选择的波长和测量单位(dBm)
 
  b、清洁光纤连接器端面,光模块光口,方法见第五节。
 
  c、检查光纤连接器端面是否发黑和划伤,光纤连接器是否存在折断,更换光纤连接器做互换性试验
 
  d、检查光纤连接器是否存在小的弯折。
 
  e、热插拔光模块可以重新插拔测试。
 
  f、同一端口更换光模块或者同一光模块更换端口测试。
 
  2.光功率正常但是链路无法通,检查link 灯。
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