Quali sono i principali componenti interni dei transceiver ottici?

In quanto elemento chiave nei sistemi di comunicazione ottica, i transceiver ottici fungono da supporto tra i dispositivi di rete per trasmettere e ricevere dati. Sono stati pubblicati molti articoli e guide sui moduli transceiver dal punto di vista del tipo di pacchetto, mentre solo pochi trattano gli elementi interni. In questo articolo verranno illustrati i principali componenti interni dei transceiver ottici.

Componenti interni dei transceiver ottici

I componenti principali di un transceiver ottico possono essere generalmente suddivisi in tre parti: il rivestimento visibile esternamente, i dispositivi optoelettronici e la PCBA. Se si scopre l'involucro metallico di un modulo transceiver, si trovano all'interno i componenti e i sottogruppi uniti insieme.

Dispositivi optoelettronici

I dispositivi optoelettronici sono i componenti principali di un modulo transceiver ottico. Per i transceiver progettati per diverse applicazioni, i dispositivi optoelettronici non sono gli stessi.

TOSA e ROSA nei transceiver ottici generici

Per i transceiver ottici generici, esistono due dispositivi optoelettronici denominati TOSA e ROSA, svolgenti ciascuno le funzioni esattamente inverse per i loro scopi.

• Cosa è TOSA?

TOSA è l'acronimo di Transmit Optical Sub-Assembly, che ha la responsabilità di convertire un segnale elettrico in un segnale ottico. È composto da sorgente luminosa (diodo a emissione luminosa o diodo laser), interfaccia ottica, fotodiodo monitor, alloggiamento in metallo e/o plastica e interfaccia elettrica. Tuttavia, le unità di assemblaggio non sono immutabili. In base alla distanza di trasmissione o all'applicazione del modulo ottico, nel TOSA possono essere presenti altri componenti, come gli elementi filtranti.

Oggi la maggior parte dei moduli ottici utilizza il diodo laser (LD) come sorgente luminosa. Rispetto al diodo a emissione luminosa (LED), l'LD ha un consumo energetico inferiore, un'uscita più elevata e una maggiore efficienza di accoppiamento. Anche se i LED, in piccole quantità, sono ancora utilizzati per la trasmissione a bassa velocità e a breve distanza, grazie al loro vantaggio di basso costo e lunga durata. Figura 1 illustra la struttura di base di un tipico TOSA con LD.

Figura 1: Cosa è TOSA?

• Cosa è ROSA?

ROSA è l'acronimo Receiver Optical Sub-Assembly, la cui funzione principale è quella di convertire il segnale ottico trasmesso dal TOSA in segnale elettrico. Il ROSA contiene un fotodiodo (PD), un'interfaccia ottica, un alloggiamento in metallo e/o plastica e un'interfaccia elettrica. Come il TOSA, i componenti concreti del ROSA dipendono dalla funzionalità e dall'applicazione specifica del transceiver. Possono essere inclusi altri componenti come l'amplificatore, che ha lo scopo di rimodellare i segnali in ingresso degradati dalla trasmissione a lunga distanza. Il preamplificatore converte un segnale di corrente in un segnale di tensione e lo amplifica con un elevato guadagno di tensione, mentre il post-amplificatore equalizza il segnale di uscita del preamplificatore a un livello di ampiezza adatto all'ingresso nel circuito digitale successivo. L'immagine seguente illustra il principio del ROSA, che comprende un fotodiodo a valanga (APD) e un amplificatore a transimpedenza (TIA).

Figure 2: What is ROSA?

Una coppia di ROSA e TOSA sono combinati insieme all'interno di un transceiver, formando gli elementi principali del transceiver e consentendo la trasmissione e la ricezione.

BOSA nei transceiver BiDi

BOSA è l'abbreviazione di Bi-Directional Optical Sub-Assembly. È evidente che BOSA ha qualcosa a che fare con transceiver BiDi proprio come indica il nome. BOSA nasce con lo sviluppo della tecnologia di produzione dei transceiver ottici. Poiché i transceiver sono molto più piccoli, TOSA e ROSA possono essere integrati durante il processo di accoppiamento. I BOSA sono integrati da TOSA, ROSA e un filtro WDM, consentendo di supportare due lunghezze d'onda su una fibra utilizzando la tecnologia bidirezionale.

PCBA

Cosa è PCBA?

PCBA è l'abbreviazione di Printed Circuit Board Assembly. Può essere chiamato anche assemblaggio di PCB o assemblaggio di circuiti stampati. La tecnologia SMT (Surface Mounted Technology) e DIP (Dual In-line Package) sono entrambi metodi comuni utilizzati nell'assemblaggio di PCB. In genere, la scheda nuda del circuito stampato passa attraverso la parte superiore SMT e poi passa attraverso l'intero processo di inserimento DIP. I componenti elettronici attivi e passivi vengono saldati sul circuito stampato e il PCBA può essere utilizzato in un transceiver. Il PCBA svolge la funzione di assicurare che i circuiti integrati e gli altri componenti elettronici siano fissi, garantendo la qualità delle apparecchiature elettroniche e così via.

Differenza tra PCB e PCBA

In parole povere, la differenza principale tra PCB e PCBA è che il PCB è una scheda nuda, mentre il PCBA è una scheda finita. Il PCB, che significa Printed Circuit Board, è un supporto per il collegamento elettrico dei componenti elettronici. Il PCBA è un assemblaggio completo, ovvero, oltre al PCB, ci sono altre parti che vengono assemblate sul PCBA. Una volta terminato il processo di assemblaggio del PCB con la tecnologia a montaggio superficiale (SMT) o altro, il PCBA è completo.