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如何让光模块满足工业级温度标准?

TOMOYO 发布于 3个月前 分类:问答

工业级光模块即满足工业级温度标准-40℃~+85℃正常工作的光模块?需要如何实现?有案例吗?

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    硬件达标

    工业级光模块所使用的芯片及激光器必须采用达到工业级温度等级的产品,且在进行测试的时候需要进行高温加热。

    温度补偿

    当工业级光模块在零下的低温中进行运作时,为了保证光模块有稳定的发射功率,必须对其进行温度补偿来保证其在低温下的正常运作。

    物理降温

    工业级光模块要满足在高温中稳定运作就必须具备自我降温功能,主要采用散热硅胶来进行物理降温,使激光器所产生的热量尽快散出去。

    举例:易飞扬完整的工业级温控设计方案

    工业级关键芯片选型

    • 芯片选型需要满足工业级温度需求;
    • 25G LD芯片是AFCD-V61XT/BROADCOM,工业级VCSEL;
    • 100G LD芯片是AFCD-V64XT/BROADCOM,工业级VCSEL。

    100G QSFP28 PSM4如何满足工业级应用需求?

    工业级光器件设计

    • 光器件设计满足工业级工作环境,保障高低温极端条件下光功率平稳;
    • COB方案底部采用嵌铜方案,散热效果更好;
    • 添加加热电阻设计,为满足低温-40℃工作。

    工业级光器件设计

    工业级结构设计

    • 光模块内部结构都是按最优的散热设计,通过热设计模拟保障;
    • 内部使用相对较大的硅胶散热片;
    • 工业级光模块外壳表面粗糙度要求更高(更光滑), 不然会影响跟散热器接触,导致散热效果变差。

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    工业级软件温度补偿

    • 激光器的特性之一是出光功率随着温度的变化而变化,优秀的宽温补偿软件控制尤为重要;
    • 由于VCSEL在没有自动温控TEC电路的条件下,因而在设计模块电路时,必须采用温度监控系统来实时监控和对各种参数进行补偿,以保证光模块的消光比和发光功率稳定性,确保光通信系统正常运行。
    • 做温度补偿这项工作,会花费技术人员大量的时间,以每上升或低5度为一个节点来找到最佳补偿参数,得出结果后再写入光模块相应的IC(芯片)里,从而增加了生产时间和提高工业级产品的成本。

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    工业级生产工艺设计

    • 工业级光模块批量转产PVT验证良率:
    • 产品满足90%以上的良率,则定义该BOM为工业级产品;
    • 工业热仿真设计,按照最新布局及散热方案评估现在散热方案是否满足要求

    2022051206411517

    工业级光模块和商业级光模块如何选择

    综上所述,工业级光模块工作温度范围比商业级光模块要大,且性能更加稳定。因此在温差较大的室外环境中,如基站,必须选择工业级光模块。相较于商业级光模块来说,其安全性和可靠性较高;而在温差相对稳定的室内环境中,如机房,工业级光模块和商业级光模块都可以满足实际的应用需求,但考虑到布线成本,选择商业级光模块即可。

    实际应用案例

    爱立信基带系统互联应用需求

    基带产品互联是一个比较复杂的工业应用场景,环境温度在-40℃~+85℃,且可能是高湿、高盐、高浓雾的外部环境,因此要求气密性和温度的完整结合。

    除了外在环境的要求,爱立信基带系统也要求能灵活组网节省资源,设计了基带板卡100转4×25G互联,因此对100G MPO接口的基带板卡与其它单25G基带板卡互联提出了灵活互通的要求,中间的布线可以由布线工程师灵活设计。

    选用产品:易飞扬100G HAOC

    易飞扬的100G QSFP28转4×25G SFP28 HAOC是一款工业级的紧固型有源光缆,专为5G Open RAN的前传应用而设计,支持4路25GE/eCPRI信号的双向传输,采用多模光纤,最大传输距离可达100米(OM4)。(回顾易飞扬HAOC)。

    100g-qsfp28-4x25g-sfp28-haoc

    爱立信中国是世界闻名的移动通信设备制造商,对所有产品技术指标要求极为苛刻。本次爱立信中国研发中心对多个工业级光模块厂家进行工业级光模块温度控制方案询问,其中易飞扬的温度控制方案使爱立信的工程师们感受到了易飞扬在工业级光模块十年磨一剑的历练,最终选用。信任的背后是易飞扬对产品革新的一种态度,对工匠精神的一种追求。