一、背景和意義

在1980年2月IEEE 802 標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)成立之后，以太網(wǎng)在各個(gè)層面中的輸送速度有了顯著提升，更新時(shí)間隨之大幅縮短。隨后，IEEE采納了802.3ba，為40G/100G 以太網(wǎng)的發(fā)展帶來了更大空間。借助網(wǎng)速的提升，網(wǎng)絡(luò)將新發(fā)現(xiàn)的10G以太網(wǎng)資源移動(dòng)到接入層，使得更強(qiáng)大的 40G 以太網(wǎng)設(shè)備處理聚合層及核心層的流量。綜合來看，40G/100G 以太網(wǎng)必將成為IT環(huán)境不可或缺的一部分。

40G/100G 以太網(wǎng)是由IEEE 802.3ba Group 開發(fā)的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，支持每秒 40/100Gb的以太網(wǎng)幀傳送，同時(shí)確立了通過主干網(wǎng)絡(luò)、銅纜布線、多模光纜和單模光纜通信的物理層規(guī)范。40G 以太網(wǎng)擁有四倍容量，且可經(jīng)濟(jì)地遷移至100G以太網(wǎng)。當(dāng)前部分生產(chǎn)商，在考慮到迫切程度的增加以及價(jià)格的降低等因素，是否應(yīng)暫緩部署 40G 以太網(wǎng)技術(shù)而等待100G以太網(wǎng)面市方面出現(xiàn)爭論，但鑒于40G以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)靈活性和相對(duì) 100G 以太網(wǎng)的成本優(yōu)勢，這不一定是一個(gè)問題。

目前，40G已以太網(wǎng)普遍應(yīng)用于接入鏈路。以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)傳統(tǒng)上依靠雙工光纖布線，每個(gè)信道有一條光纖負(fù)責(zé)發(fā)射，另一條負(fù)責(zé)接收。但802.3ba 標(biāo)準(zhǔn)要求每個(gè)信道有多個(gè)流量通道。雖然10G以太網(wǎng)仍被廣泛運(yùn)用于數(shù)據(jù)中心，但我們必須提前考慮未來需求：高帶寬應(yīng)用，例如服務(wù) 器虛擬化和云計(jì)算、數(shù)據(jù)中心光纖整合、以及最終用戶對(duì)于更高性能計(jì)算的需求。對(duì)更快的數(shù)據(jù)傳輸速率的需求將不斷增長并對(duì)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)效率和成本帶來重要意義。OTN是由一組通過光纖鏈路連接在一起的網(wǎng)元組成的網(wǎng)絡(luò)，可對(duì)信號(hào)提供更短的物理封裝層次，傳送效率更高，支持更高帶寬，傳送層的監(jiān)管更完善，協(xié)議完全透明，因此越來越多的不同客戶信號(hào)類型（如SDHEthernet、Fibre channal）需要在OTN上進(jìn)行傳輸。

二、40G PSM應(yīng)用

作為一款高度集成四通道模塊，40G PSM具有更高的端口密度的優(yōu)勢，同時(shí)也為整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)省了不少成本。這種光模塊的光口采用了單模技術(shù)PSM（Parallel Single Mode），利用四通道全雙工并行設(shè)計(jì)的MPO/MTP接口，可實(shí)現(xiàn)10KM的有效傳輸。經(jīng)過激光器陣列將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再由光電檢測器陣列將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，簡言之并行的光信號(hào)是通過8根光纖進(jìn)行平行發(fā)送的。

40G PSM除了支持常規(guī)SDR/DDR/QDR帶寬連接、10/40G以太網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心應(yīng)用外，易飛揚(yáng)等推出的40G PSM LR4更是滿足了SONET OC-192, OTU1e, OTU2 ,OTU2e 和 OTU3速率的應(yīng)用要求，拓寬或彌補(bǔ)了40G LR的應(yīng)用領(lǐng)域。

三、40G PSM工藝介紹

同為40G LR系列產(chǎn)品，40G PSM LR/IR區(qū)別于40G LR/IR的地方主要在于發(fā)射和接收器件，這也決定了兩者在生產(chǎn)工藝上的大不同，40G LR/IR組件采用4通道集成氣密性蝶形封裝的形式，在TOSA和ROSA里面分別結(jié)合了CWDM-DEMUX/MUX技術(shù)，而40G PSM LR/IR顧名思義是四路單模并行，四通道獨(dú)立而統(tǒng)一，以COB形式制作。

對(duì)比同樣采用COB工藝的40G SR4，以易飛揚(yáng)40G PSM LR4為例，其工藝難點(diǎn)在于發(fā)射端四通道統(tǒng)一性的把控，因?yàn)樗耐ǖ腊l(fā)射器件的獨(dú)立制作增加了不確定性和通道差異性。從LD、透鏡、隔離器等與載體、基板的組裝到光耦合,光耦合可以說是整個(gè)成品制作流程的重中之重，目前易飛揚(yáng)生產(chǎn)采用施加特定大小值的直流電流對(duì)激光器進(jìn)行耦光，避免了交流耦光的繁瑣。

由于通過金線綁定實(shí)現(xiàn)激光器供電，LD+、LD-和GND之間的聯(lián)系和隔離就顯得尤為重要了，下圖紅色標(biāo)記處為三者所處基板之間的隔離槽，若任意兩者通過載體或基板實(shí)現(xiàn)不正常連接，激光器工作異常。除此之外，LD本身在整個(gè)過程中也有被損壞的風(fēng)險(xiǎn)，故而延伸出LD性能檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，同理PCBA檢驗(yàn)文件也在前端對(duì)項(xiàng)目順利有效進(jìn)行起到了良好的作用。

產(chǎn)品光纖接口類型為MPO，對(duì)應(yīng)插芯類型為APC，即所說的斜面插芯，傾斜角度為8°。

四、探測器及激光器性能檢驗(yàn)數(shù)據(jù)：

1、探測器參數(shù)測試（by平臺(tái)設(shè)計(jì)部）：

2、探測器參數(shù)測試

光譜分析：

PIV曲線掃描

高低溫激光器性能測試

五、模塊熱量分布（40G QSFP PSM LR4）：

模擬條件：環(huán)境溫度25℃&70℃

自然對(duì)流20W

導(dǎo)熱片11W

結(jié)論描述：光模塊在自然對(duì)流情況下溫度最高的位置是是DFB器件，PCB板的溫度分布集中位置是位于左邊的兩個(gè)DFB CHIP，因其底下的散熱面積較小且較靠近MCU，需要加強(qiáng)散熱。

六、40G PSM 前景：

   隨著40G光模塊及其相關(guān)系列產(chǎn)品的成熟，功能型設(shè)計(jì)已然不是行業(yè)的主要賣點(diǎn)，性價(jià)比取而代之，即成本和性能可靠性的優(yōu)化。在40G、100G產(chǎn)品中，高密度、小體積成為業(yè)界共同追求的目標(biāo)，因此陣列芯片已經(jīng)成為高速產(chǎn)品的唯一選擇。對(duì)于PD和VCSEL來說，加工成為陣列相對(duì)容易很多，而對(duì)于長距傳輸?shù)腄FB、FP激光器，由于材料和工藝本身的限制，加工成為陣列非常困難，行業(yè)里很難見到DFB陣列芯片或者FP陣列芯片。盡管如此FA在40G、100G光器件的需求是增長的，所以40G PSM作為長距系列產(chǎn)品的優(yōu)勢和趨勢不言而喻。