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فارسی El tramo óptico: TOSA, ROSA, BOSA
Si se retira la carcasa, el microcontrolador y la EEPROM, un transceptor es dos cosas: una fuente de luz que se puede conmutar rápido y un detector de luz que puede leerla de vuelta. Todo lo relativo al alcance, la longitud de onda, el tipo de fibra y el coste depende de qué fuente y qué detector lleva un módulo. Esta página presenta el front end óptico; las páginas siguientes cubren los láseres, los receptores, su evolución por factor de forma y la forma de construirlos con chip-on-board.
La ruta de la señal
SerDes del host ──► controlador del láser ──► LÁSER ──► fibra ──► FOTODIODO ──► TIA ──► LA / CDR ──► SerDes del host
(polarización + modulación) (corriente) (voltaje) (datos limpios)- Lado de transmisión. El controlador convierte los bits eléctricos del host en una corriente que conmuta o modula el láser; el láser convierte la corriente en luz de una longitud de onda; una lente acopla esa luz al núcleo de la fibra.
- Lado de recepción. Una lente enfoca la luz entrante sobre un fotodiodo, que produce una corriente diminuta; el TIA (amplificador de transimpedancia) la convierte en un voltaje; el LA (amplificador limitador) la cuadra a niveles digitales, o, en los módulos PAM4, un amplificador lineal alimenta un ADC y un DSP; el CDR retemporiza el resultado.
Los subconjuntos
| Término | Contenido | Notas |
|---|---|---|
| TOSA — subconjunto óptico transmisor | chip láser, fotodiodo de monitor, a veces el controlador, lente, stub de fibra o receptáculo; en diseños refrigerados, un TEC y un termistor | determina la longitud de onda, la potencia de lanzamiento, la relación de extinción |
| ROSA — subconjunto óptico receptor | fotodiodo (PIN o APD), TIA, lente, receptáculo | determina la sensibilidad, la sobrecarga, el ancho de banda |
| BOSA — OSA bidireccional | TOSA y ROSA detrás de un filtro WDM en una sola fibra | módulos BiDi y PON (1310/1490/1550 nm) |
| OSA multicanal | matrices de láseres y PD de 4 u 8 carriles con matriz de lentes y férula MPO/MT, o un multiplexor WDM integrado (CWDM4/LR4) | módulos paralelos y WDM |
Tradicionalmente cada OSA es un TO-can hermético (encapsulado metálico de tipo transistor) o una caja cerámica; la óptica paralela de alto volumen usa cada vez más chips desnudos sobre la placa: chip-on-board; y los diseños más recientes integran moduladores y detectores en un chip de fotónica de silicio.
Los números que importan
| Parámetro | Lado | Significado | Dónde se ve |
|---|---|---|---|
| Longitud de onda | Tx | longitud de onda central del láser (850, 1310, 1550, canal CWDM/DWDM) | bytes de identidad; Check transceiver |
| Potencia de lanzamiento | Tx | potencia óptica media hacia la fibra (dBm) | potencia Tx del DDM |
| Relación de extinción | Tx | relación entre los niveles de luz «1» y «0» (dB): cuanto más alta, más fácil de detectar | hoja de especificaciones; no está en el DDM |
| Chirp / ancho de línea | Tx | oscilación de la longitud de onda durante la modulación: limita el alcance por dispersión | decisión de diseño: DFB frente a EML |
| Sensibilidad | Rx | potencia mínima para el BER objetivo (dBm) | umbral de alarma de Rx baja |
| Sobrecarga | Rx | potencia máxima antes de que el receptor sature | umbral de alarma de Rx alta |
| Responsividad | Rx | corriente por vatio de luz (A/W) | parámetro de diseño |
| Ancho de banda | ambos | ancho de banda eléctrico: debe superar ~0,7 × la tasa de símbolo | clase de velocidad |
Presupuesto del enlace = potencia de lanzamiento − sensibilidad, menos el margen; esa única resta es la razón por la que el láser y el fotodiodo de un módulo determinan su clase de alcance. Véase Mux/demux CWDM y presupuesto del enlace.
Refrigerado o no refrigerado
La longitud de onda de un láser deriva con la temperatura (~0,1 nm/°C para un DFB). Donde la longitud de onda debe ser precisa (DWDM, LAN-WDM LR4, largo alcance basado en EML), la TOSA incluye un enfriador termoeléctrico (TEC) y un termistor. Donde un espaciado de canal de 20 nm o una sola longitud de onda tolera la deriva (SR, LR, CWDM), los módulos son no refrigerados, más baratos y de menor consumo. La temperatura del DDM es la de la carcasa del módulo; algunos módulos refrigerados también reportan la temperatura del láser como monitor auxiliar (Parámetros de DDM).
Qué falla y cómo se manifiesta
- Envejecimiento del láser: la corriente de polarización sube para mantener la potencia y luego la salida colapsa (Fallos).
- Degradación del receptor: la sensibilidad empeora; la Rx se lee bien mientras los errores aumentan.
- Pérdida de acoplamiento: la suciedad o el desalineamiento en el receptáculo cuesta decibelios en ambos lados (Link flapping).
- Fallo del TEC en módulos refrigerados: la longitud de onda se sale de la banda de paso del filtro.
En CodingBox
El front end óptico se reporta a través del DDM: potencia Tx, polarización Tx (el estado del láser), potencia Rx (la vista del fotodiodo sobre el otro extremo) y temperatura, que CodingBox lee y representa en tendencia en la pantalla DDM. Los bytes de identidad que describen el front end (longitud de onda, alcance, códigos de conformidad) se leen y codifican en el editor de EEPROM; manténgalos coherentes con el láser y el receptor reales que lleva el módulo.
Para seguir leyendo
- Encapsulado óptico: TO-can, TOSA en caja, lentes, aisladores, receptáculos y stubs; adónde va el coste de la alineación.
- WDM dentro del módulo: multiplexores TFF y AWG, filtros BiDi, TEC y bloqueadores de longitud de onda; por qué LR4 es refrigerado y CWDM4 no.
- Electrónica del módulo: controlador, TIA/LA, DSP, microcontrolador y distribución de potencia, bloque por bloque.
- Modulación y DSP: NRZ frente a PAM4, qué hace el DSP, gearboxes, LPO y módulos coherentes.
- Controlador y firmware: el MCU detrás del DDM, el APC y el mapa de memoria; cómo se implementa la protección.
- Fabricación y pruebas: de la oblea al módulo codificado: alineación, calibración, burn-in, pruebas.
- Interior del cable: qué hay dentro de un DAC, ACC/AEC y AOC, y cómo se codifican los dos extremos.
Dónde se sitúan estos componentes dentro de la infraestructura activa más amplia: transceptores, conversores de medios, transpondedores, amplificadores, ROADM, equipos PON y monitorización: Infraestructura óptica activa.