Les principaux composants internes des émetteurs-récepteurs optiques

Élément fondamental des systèmes de communication optique, les émetteurs-récepteurs optiques servent de support entre les dispositifs de réseau pour transmettre et recevoir des données. Il y a de nombreux articles et guides sur les modules émetteurs-récepteurs concernant le type d'emballage, mais seuls quelques-uns d'entre eux couvrent les éléments internes. Ce poste va élaborer les principaux composants internes des émetteurs-récepteurs optiques.

Composants internes des émetteurs-récepteurs optiques

Les composants principaux d'un émetteur-récepteur optique peuvent généralement se décomposer en trois parties : le boîtier visible de l'extérieur, les dispositifs optoélectroniques et le PCBA. Lorsque le boîtier métallique d'un module émetteur-récepteur est enlevé, les composants et sous-ensembles intérieurs sont dévoilés.

Dispositifs optoélectroniques

Les dispositifs optoélectroniques sont les composants de base d'un module émetteur-récepteur optique. Les dispositifs optoélectroniques ne sont pas les mêmes sur les émetteurs-récepteurs conçus pour différentes applications.

TOSA et ROSA dans les émetteurs récepteurs optiques génériques

Pour les émetteurs-récepteurs optiques génériques, il existe deux dispositifs optoélectroniques appelés TOSA et ROSA, chacun d'eux remplissant des fonctions inversées.

• Qu'est-ce que TOSA ?

TOSA (Transmit Optical Sub-Assembly) convertit un signal électrique en un signal optique. Il est composé d'une source de lumière (diode électroluminescente ou diode laser), d'une interface optique, d'une photodiode de contrôle, d'un boîtier métallique et/ou plastique et d'une interface électrique. Cependant, les unités d'assemblage ne sont pas interchangeables. En fonction de la distance de transmission ou de l'application du module optique, il peut y avoir des composants supplémentaires dans le TOSA tels que des éléments de filtrage.

De nos jours, la majorité des modules optiques utilisent un diode laser (LD) comme source lumineuse. Par rapport au diode électroluminescente (DEL), le DL a une consommation d'énergie plus faible, un rendement plus élevé et une meilleure efficacité de couplage. Même si les LED en petites quantités sont encore utilisées pour les transmissions à basse vitesse et sur courtes distances en raison de leur prix réduit et de leur longue durée de vie. La figure 1 montre la structure d'un TOSA typique avec LD.

Figure 1 : Qu'est-ce que TOSA ?

• Qu'est-ce que ROSA ?

ROSA (Receiver Optical Sub-Assembly) convertit le signal optique transmis par TOSA en signal électrique. ROSA contient une photodiode (PD), une interface optique, un boîtier métallique et/ou plastique et une interface électrique. Comme TOSA, les éléments concrets du ROSA dépendent de la fonctionnalité et de l'application spécifiques de l'émetteur-récepteur. D'autres composants tels que l'amplificateur peuvent être inclus, dont le but est de reconfigurer les signaux d'entrée dégradés par la transmission à longue distance. Le préamplificateur convertit un signal de courant en un signal de tension et amplifie le signal à un gain de tension élevé, tandis que le post-amplificateur égalise le signal de sortie du préamplificateur à un niveau d'amplitude adapté à l'entrée du circuit numérique suivant. L'image suivante indique le système ROSA incluant la photodiode d'avalanche (APD) et l'amplificateur de transimpédance (TIA).

Figure 2 : Qu'est-ce que ROSA ?

Une paire de ROSA et TOSA sont combinés ensemble à l'intérieur d'un émetteur-récepteur, formant les principaux éléments de l'émetteur-récepteur et permettant l'émission ainsi que la réception.

BOSA dans les émetteurs-récepteurs BiDi

BOSA (Bi-Directional Optical Sub-Assembly) fonctionne grâce au développement de la technologie de fabrication d'émetteurs-récepteurs optiques bidi. Comme les émetteurs-récepteurs sont beaucoup plus petits, TOSA et ROSA peuvent être intégrés pendant le processus de couplage. BOSA est intégré par TOSA, ROSA et un filtre WDM, ce qui lui permet de supporter deux longueurs d'onde sur une fibre en utilisant la technologie bidirectionnelle.

PCBA

Qu'est-ce que PCBA ?

PCBA (Printed Circuit Board Assembly) est une pièce électronique d‘assemblage de composants. La technologie de montage en surface (SMT) et le boîtier en ligne double (DIP) sont deux méthodes courantes utilisées dans l'assemblage de PCB. Généralement, le PCB passe par la partie supérieure du SMT, puis passe par tout le processus du plug-in DIP. Les composants électroniques actifs et passifs sont soudés sur la carte de circuit imprimé. Le PCBA peut alors être utilisé dans un émetteur-récepteur.

Différence entre PCB et PCBA

Pour simplifier, la principale différence entre le PCB et PCBA est que le PCB est un circuit imprimé nu, alors que le PCBA est un circuit imprimé fini. PCB (Printed Circuit Board) est un support pour la connexion électrique des composants électroniques. PCBA est un assemblage complet, ce qui signifie qu‘il y a d'autres pièces qui sont assemblées sur le PCBA. Une fois que le processus d'assemblage du PCB avec la technologie de montage en surface (SMT) ou autre technologie est terminé, le PCBA est complet.