Optisk modul kretskort avser det kretskort (PCB) som används i optiska moduler. Det används för att montera komponenter såsom optoelektroniska chip, drivkretsar och styrchip, vilket möjliggör höghastighetsöverföring av signaler, elektrooptisk/optisk-elektrisk omvandling och värmehantering. Optiska moduler är kritiska komponenter i moderna optiska kommunikationssystem och används vanligtvis för att omvandla elektriska signaler till optiska signaler (via lasrar) eller för att omvandla optiska signaler tillbaka till elektriska signaler (via fotodetektorer), vilket underlättar höghastighetsdataöverföring. Den optisk modul kretskort fungerar som den fysiska bäraren för de interna kretsarna och komponenterna i den optiska modulen.
Primära funktioner för den optisk modul PCB
Signalöverföring och signalbehandling: Den optiska modulens huvuduppgift är att omvandla mellan elektriska och optiska signaler. PCB:n rymmer modulens interna kretsar, inklusive kretsar för att driva lasern, detektorer för att ta emot fotoelektriska signaler och kretsar för signalbehandling och modulering.
Optoelektroniskt gränssnitt: PCB:n ansluter kritiska optoelektroniska komponenter inom modulen, såsom lasrar och fotodetektorer. Dessa komponenter kräver effektiva kretsar för att kunna kommunicera med andra elektroniska element, vilket säkerställer precis signalomvandling.
Värmehantering: Optiska moduler genererar värme under drift, särskilt högpresterande varianter. PCB:n kräver väl utformade värmevägar för att underlätta effektiv värmeavledning och förhindra överhettning som kan äventyra modulens stabilitet.
Strömhantering: Optiska moduler kräver en stabil strömförsörjning för att fungera. Kretskort måste ha strömfördelningskretsar för att leverera jämn spänning och ström, vilket garanterar att modulen fungerar korrekt.
Vanliga kretskort material för optiska moduler:
1.FR4 (standardglasfiberplatta)
FR4 är ett av de vanligaste PCB-substratmaterialen och används i stor utsträckning i kretskort för allmänna elektroniska produkter. Trots sina kostnadsfördelar är det dock olämpligt för hantering av extremt höga frekvenser eller höghastighetssignaler. Eftersom optiska moduler vanligtvis innebär höghastighets signalbehandling, särskilt vid 100 Gbps, 400 Gbps eller ännu högre bandbredder, är FR4 i allmänhet inte lämpligt för alla typer av PCB-konstruktioner för optiska moduler.
Egenskaper: Relativt låg kostnad, lätt att bearbeta, lämpligt för lågfrekventa signaler och allmänna tillämpningar.
Begränsningar: FR4 uppvisar begränsad högfrekvensprestanda med betydande signaldämpning, vilket kan orsaka signalintegritetsproblem vid höghastighetsdataöverföring och integrerade optiska moduler med hög densitet.
2.PTFE (polytetrafluoreten)
PTFE (t.ex. Rogers 4003C, Rogers 5880, etc.) är ett högfrekvent PCB-material som ofta används i applikationer som kräver hög hastighet och prestanda, såsom optiska modul-PCB. PTFE uppvisar utmärkta elektriska egenskaper, minimerar effektivt signalförlusten och förbättrar överföringsstabiliteten, vilket gör det särskilt lämpligt för höghastighets signalöverföring och radiofrekvensapplikationer (RF).
Egenskaper: Har en exceptionellt låg dielektricitetskonstant och dielektrisk förlustfaktor, lämplig för höghastighets- och högfrekvensapplikationer.
Fördelar: Extremt låg signaldämpning, enastående högfrekvensprestanda, idealisk för höghastighetssignalöverföring.
Användningsscenarier: Lämplig för optiska moduler med hög bandbredd, såsom 100 Gbps och snabbare optiska modulkonstruktioner.
3.Keramiska substrat
Keramiska substrat, såsom Al₂O₃ (aluminiumoxid) och AlN (aluminiumnitrid), är högpresterande PCB-material med enastående värmeledningsförmåga och elektriska egenskaper. De är särskilt lämpliga för optiska moduler som kräver avancerad värmehantering och högfrekvensprestanda. Deras överlägsna värmeledningsförmåga bidrar effektivt till värmeavledning och förhindrar prestandaförsämring på grund av överhettning.
Egenskaper: Hög värmeledningsförmåga, hög temperaturbeständighet, gynnsamma elektriska egenskaper.
Fördelar: Keramiska material har enastående värmehanteringsegenskaper, vilket gör dem mycket lämpliga för hög effekt och höghastighetssignalapplikationer.
Användningsområden: Används i stor utsträckning i högfrekventa, högeffektiva optiska modulkonstruktioner, särskilt i applikationer som kräver robust värmehantering, såsom datacenter och höghastighetskommunikationsutrustning.
4.Polyimid
Polyimid (PI) är ett flexibelt material som också kan användas i PCB-design för optiska moduler. Dess fördelar inkluderar större flexibilitet, vilket gör det lämpligt för optiska modulkonstruktioner som kräver en viss böjning eller anpassning till olika utrymmesbegränsningar. Polyimid uppvisar dessutom utmärkt högtemperaturbeständighet och elektriska egenskaper.
Egenskaper: Hög temperaturbeständighet, flexibel design, lämplig för miniatyrisering och hög densitetsintegration.
Fördelar: Lämplig för optiska modulkonstruktioner som kräver böjning eller integration inom begränsade utrymmen.
Användningsscenarier: Lämplig för optiska modulapplikationer som kräver miniatyrisering och begränsat utrymme, såsom inom mobilkommunikation och inbyggda system.
5.Substrat med låg förlust
Optiska modul-PCB använder ofta substratmaterial med låg förlust från märken som Isola, Taconic och Rogers. Dessa har låga dielektriska förlustfaktorer, vilket effektivt minskar signaldämpningen under överföringen och säkerställer högfrekvent signalstabilitet.
Egenskaper: Låg dielektrisk förlust, lämplig för höghastighets signalöverföring.
Fördelar: Minskar signaldämpningen, förbättrar signalstabiliteten och överföringskvaliteten.
Användningsscenarier: Lämpliga för höghastighetsdataöverföring över långa avstånd, till exempel i fiberoptisk kommunikation och optiska moduler i datacenter.
6.Kiselbaserade substrat
Med tekniska framsteg införlivas kiselbaserade material (t.ex. kiselfotonik) i vissa optiska modulkonstruktioner. Kiselbaserade substrat möjliggör integration av fler optiska komponenter och elektroniska kretsar, vilket underlättar optoelektronisk samkonstruktion. De kombinerar effektivt optiska enheter med kretsar, vilket minskar modulstorleken samtidigt som prestandan förbättras.
Egenskaper: Hög integrationsnivå, lämplig för optoelektronisk integration.
Fördelar: Kan integrera optoelektroniska komponenter tätt med elektroniska kretsar, lämplig för miniatyriserade optiska moduler.
Användningsscenarier: Lämplig för optiska modulkonstruktioner som kräver hög integrationsdensitet och kiselfotonik.
Optisk modul kretskort applikationer:
Datacenter: Optiska moduler underlättar höghastighetsdatautbyte mellan datacenter och möjliggör överföring med hög bandbredd via fiberoptiska anslutningar. Optiska modul kretskort:er tillhandahåller det nödvändiga kretsstödet för denna funktionalitet.
Fiberoptiska kommunikationsnätverk: I långdistans- och storstadsnätverk med fiberoptik utför optisk modul kretskort:er elektrooptisk konvertering, vilket säkerställer signalintegritet och överföringshastigheter över långa avstånd.
5G-kommunikation: Med utrullningen av 5G-tekniken spelar optiska modul kretskort en avgörande roll i dataöverföringen mellan 5G-basstationer, vilket säkerställer snabb och effektiv signalöverföring mellan platser.
Högpresterande dator- och nätverksutrustning: Optiska modul-PCB används också i höghastighetsväxlar, routrar, servrar och liknande enheter, där de levererar fiberanslutningar med ultrahög bandbredd för att möta kraven på storskalig dataöverföring och bearbetning.
Som en kritisk komponent i optiska kommunikationssystem har optisk modul kretskort viktiga funktioner, inklusive höghastighetsöverföring av signaler, elektrooptisk/optisk-elektrisk omvandling och värmehantering. Deras tillämpning i datacenter, fiberoptiska nätverk, 5G-kommunikation och högpresterande datorutrustning driver på utvecklingen av modern kommunikationsteknik. I takt med att bandbreddskraven fortsätter att öka kommer utformningen av optiska modul kretskort att möta större utmaningar, men samtidigt erbjuda ökade möjligheter till innovation. Genom fortsatt teknisk utveckling och materialinnovation kommer optiska modul-PCB att möta kommunikationssystemens framtida krav på högre hastigheter, lägre latens och förbättrad tillförlitlighet.
