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光模块作为通信网络核心的传输器件一直关注度很高,但是细分应用领域、技术、品类、术 语非常多,容易搞得一头雾水。光模块产品应用在整个通信网络的各个环节,除了早期的电路交换(接线员接电话那种)和 无线空口(手机到铁塔上的天线)之外,基本所有网络传输环节都要使用光模块。因此我们 也应该对通信网络基本术语有一定的了解:
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. ^( \" C* x; |) N1)电信市场:
, p# O ~& l& W: J8 J% ]-FTTH/PON:简单说就是家庭宽带,也包括公司的宽带(FTTO,一般统称 FTTx)等接入环节, 采用的网络技术叫 PON。光模块用量上亿,速率 1M-10G 都有,突发需求较多(每个用户的 数据需求是突然开始突然结束的),和其他网络环节中基本时时刻刻都有信号在传输的技术 需求不太一样,是专门的光模块细分市场。
: ~) \6 z5 h- P7 l# G1 H, Z5 G-无线接入网:铁塔上的基站到接入机房的这一段。光模块用量百万级别,速率 1G-25G 都有, 传输距离几百米到 10 千米左右。
8 @4 k7 W* Y4 h-ODN:长距离传输网络,跨区、跨省等大流量调度,会引入 DWDM、相干技术。光模块用量万 到十万级别,速率基本升级到 100G 乃至 200G/400G 等,传输距离上百千米。
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2)数通市场:
) o" {; k5 e5 C6 rETHERNET:一般数据中心内部的数据传输,在行业分析报告或者统计数据中,被称作以太网, 也有人将数通光模块叫做以太网光模块。这个市场上百万出货量,传输距离从几米到 2km, 速率 10G/25G/40G/100G/200G/400G 等,迭代升级较快。
6 \! T- G/ y" p. @2 aDCI:类似电信市场中的 ODN,数据中心之间的长距离链接。国内的需求较少,因为政策规 定只有三大运营商能跨省拉光纤。但是海外需求很多,谷歌、亚马逊都是自己建设的骨干网, 还可以找运营商收钱呢,这里应用的光模块其实就是运营商骨干网的光模块,DWDM、相干等 高级技术都有应用,速率 100G 甚至更高,传输距离 40KM/80KM/100KM 甚至更长。2 t8 T, U! h2 c# j0 T' a
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二、封装方式的选择 4 p' i( Z0 c5 f, R n6 F7 g0 A9 D
2.1、气密封装 根据客户的需求,在室外、温湿度变化较大等情况下,由于激光器芯片受水蒸气腐蚀以及温 度对波长的影响很大,我们考虑采用气密封装的路线,将激光器芯片密封在充满惰性气体 的金属+密封窗的管壳中。 根据具体的传输距离、芯片发热量、成本需求、通道数等,还可以具体选择不同的气密封装 方式:
' u: m. f9 ^6 E1)TO-CAN 封装:激光器安装于小型热沉(散热片),通过金丝与电气引脚连接。其上再封 装金属管帽和用于透出激光的密封窗。TO-CAN 封装体积紧凑成本相对较低,但其缺点是体 积过小,难以加装更大的散热器件,大功率大电流长距离场景下不太适合,用在电信市场 10km 10G/25G 比较合适,比如基站前传、家庭宽带等领域。
3 s, ?5 q% o# u, t0 L) @4 I2)蝶形封装:为了解决大功率需求,可以采用蝶形封装,在更大的热沉(有更高温控需求 的还可以选配 TEC 温控)上安装激光器,透镜、隔离器等光学器件也安装在金属外壳内。蝶 形封装相当于激光器+光路全部封装好,从分类上讲,其实一个蝶形封装器件相当于一个 OSA,是比 TO-CAN 更高一级的器件了。
# f q( k9 d0 m% e. b2 M1 V) X+ U3)BOX 封装:BOX 封装是蝶形封装的一种特殊形式,主要针对多通道需求。多通道的问题我 们后面会展开讲,这里简单带过,在一个封装内,集成多个激光器,然后通过一根光纤对外 传输,对温度控制、气密性可靠性等有较高要求的情况下,用这种封装就对了!6 T/ g& M7 r9 M/ c' e0 E$ o, _
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