ההשפעה של תנאי הסביבה על יכולת קבלה אופטית

הבנת התפקיד הקריטי של יציבות סביבתית בביצועים אופטיים

מקלטים אופטיים הם יסודיים במערכות תקשורת מהירות גבוהה, המרת אותות אור מתואמים לתוך נתונים חשמליים עם עיוות מינימלי.דרישות הביצועים שלהם הידרדרו ככל ששיעורי הנתונים מגיעים 400 Gbps ומעבר, וכפריסות נע ממרכזי נתונים מבוקרים לסביבות חיצוניות קשות - שמירה על ארונות טלקום, קומות במפעל, אתרי תאים מרוחקים בתנאים סביבתיים יכולים לדחוף מקלט מחוץ לחל התפעולי שלו, המוביל לכדי טמפרטורות חזקות, ולכן יש לשמור על תופעות לוואי, ולכן יש צורך לכדי להשפיע על פני טמפרטורות חזקות יותר, ולכן על פני סודיות או על פני סודיות, ולכן יש צורך, ולכן על פני סודיות גבוהה יותר, ועל פני , על מנת למנוע תופעות לוואי של תאים מתוחכמות גבוהה יותר, ולכן יש צורך, על מנת להשפיע על פני סודיות גבוהה יותר, על פני , על מנת למנוע תופעות לוואי של תאים.

מאמר זה בוחן את המנגנונים הפיזיים המקשרים את הלחץ הסביבתי להשפלה של המקלט האופטי, ולאחר מכן מספק סט מקיף של אסטרטגיות עיצוב ותפעוליות כדי לשמר את השלמות האותית. בעוד אנו מתמקדים בפטורים אופטיים דיסקרטיים - באופן זמני המורכב מ photodiode, Transimpedance amplifier (TIA), ותומך באופטיקה - העקרונות חלים במידה שווה על מקלטים משולבים, photocheda (DAP) ומודולים כמו סיליקון.

השפעות מפורטות של שינויי טמפרטורה על רגישות אופטית

רעשים ורגישות

ההשפעה הישירה ביותר הקשורה לטמפרטורה היא העלייה ברעש תרמי (ג'ון-ניקוויסט) ב-TIA ובאלקטרוניקה שלאחר מכן, טמפרטורות גבוהות יותר מעלות את רעש RMS, צמצום יחס האות-ל-אין (SNR) עבור כוח אופטי מסוים, עלייה של 10 מעלות צלזיוס יכולה להגדיל את שיעור ה- bit-טרור (ER) על ידי סדר גודל של רגישות גבוהה מקלט זה הוא במיוחד בטמפרטורה גבוהה יותר, כאשר הוא לא יכול להגביר את הפחתת רמת הטמפרטורות גבוהה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר תלוי יותר, אם הוא גבוה יותר, כאשר הוא אינו מגובה עם עלייה של טמפרטורה גבוהה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא מגביר את שיעור הטמפרטורות גבוהה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, אם הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, אם הוא גבוה יותר, כאשר הוא מגביר את שיעור הטמפרטורות גבוהה יותר, כאשר הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר עם עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של טמפרטורה גבוהה יותר, אם הוא גבוה יותר, כאשר הוא גבוה יותר מאשר עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של עלייה של

שינוי באינדקס המקרר ושינויים אופטיים

⁇ טמפרטורה לשנות את המדד השביר של חומרים אופטיים - הן ב-Seatail הסיבים ובכל אופטיקה של חלל חופשי כגון עדשות, ממריצים, או תנודתי גל היערכות טיפוסית יש coefficient אופטי של בערך 1.2 × 10-5 / C. מעל 50 מעלות צלזיוס, זה משנה את הנתיב האופטי האפקטיבי יעיל, המציג שגיאות שלב ב-Coreticide (או ציפויים) או מנבאים שונים של תאים סרטניים (D) אבל הוא גורם ל-co-co-t) באופן כמעט באופן קבוע (מסוגים) באופן קבוע של תאים לא ניתן ל-co-Fret) עם פחות מ-C.

התרחבות חומרית ולחצים מכניים

הרחבה תרמית של החבילה ומבנים פנימיים של הגדלה יכולה לדחוס או להדגיש את צומת photodiode.Indium phosphide (InP) מבוסס דיודות, הלחץ הזה משנה את ה-Sgap ומציג אובדן תלוי של קוטביזציה.קבלים מודולים שנועדו למגוון טמפרטורה תעשייתי (- 40 מעלות צלזיוס ל- +85 ° C) בדרך כלל להשתמש ב-Comefficient of thermoהתפשטות (CTE) חומרים תואמים ו- comactate שכבות, אך לעתים קרובות.

טכניקות של Compensation

כדי למנוע את ההשפעות האלה, מקלטים מודרניים משלבים בקרת טמפרטורה אוטומטית (ATC) A thermoelectric קריר (TEC) יחד עם חסכוני טמפרטורה שלילית (NTC) המrmistor יכול לשמור על photodiode ו TIA ב ±0.01 ° C, decoupling ביצועים ממופעי ambient.com-FID הוא צריכת חשמל: TEC יכול לצייר מאות מילימטרים, אשר הוא משמעותי ב-car-coupal-ofd ברגע זה גם עם המודולים או קומפקטיים (מתאים) עם הקומפקטיים).

הומור, מויסטאור והסכמה: הדרדרס השקט

קורוזיה של בובות ו-Wi Wire Bonds

לחות יחסית גבוהה (RH) יוצרת שכבת אלקטרוליט מוליכים על משטחים מתכת חשופים. חוטי אג"ח זהב, מסגרות מובילות, ומפרקים מוכרים נמצאים בסיכון: הגירה אלקטרו-כימית יכולה להוביל מעגלים קצרים, בעוד קורוזיה גליונית גליונית בין מתכות מימיות (למשל, אג"ח זהב) מייצרת מטושטשים אשר מגבירים את ההתנגדות הזו.

קידוד אופטי ו Scattering

Moisture יכול גם לחדור ציפויים אנטי-refra, שכבות דבק, ואפילו את הסיבים ציפוי עצמו.פעם בפנים, מולקולות מים סופגות אורכי גל קרוב- infrared וגורם פיזור בממשקים, אובדן הגדלה.במספרי הגל באורך הגלים (WDM) מקלטים, אובדן זה יכול להשתנות לערוץ, לגוון כוח שווה יותר, אם condenation ישירות על החלונות או אפקט מקודש, במיוחד, כי רק לאחר הטמפרטורות אופטיות, נראה רק לאחר הרקורד, נראה אפקט האינדקס מקומי, או מקודדות, במיוחד, כי רק לאחר האינדקס, נראה, כי רק לאחר האינדקס, נראה כי רק לאחר השבר, הוא נראה כי הוא רק לאחר הטמפרטורות אופטיות, נראה רק לאחר השבר, הוא רק לאחר השבר, אפקט מקודדות, כי הוא נראה, נראה, כי הוא אפקט הפחתת תפקוד הפחתת תפקוד הטמפרטורות דומות, במיוחד, כי הוא נראה, במיוחד, במיוחד, כי הוא נראה כי הוא נראה כי רק לאחר הפחתת אפקט האינדקס, או מקודמת, כי הוא נראה, כי הוא נראה, הוא יכול להשתנות, כי הוא נראה, כי הוא רק לאחר הפחתת כוח זה יכול להשתנות באופן קבוע, כי זה יכול להיות שונה,

חיקוי: Hermetic Sealing, Desiccants, ו Conformal Coatings

תקן הזהב להגנה על לחות הוא חבילה סגורה, בדרך כלל באמצעות קובאר או קרמיקה עם מכסה מחוספס או נמכר, מלא עם חנקן יבשה שיעורי מתחת 1 × 10-8 atm3 /s להבטיח כי לחות פנימית נשאר נמוך במשך עשרות שנים.עבור מודולים רגישים עלות, גישות לא-הרמטיות להשתמש בשילוב של יציאות desicants (למשל, סיליקון) ואפילו סיליקון חום (למשל, סיליקון) עם אפקטים איטיים (למשל, סיליקון) עם תכונות איטיות) עם תכונות איטיות (למשל, סיליקון) וגרסאות איטיות (או סיליקון) וטמפרטורות איטיות (למשל, סיליקון) וטמפרטורות איטיות (למשל, סיליקון) עם סיליקון) עם סיליקון) עם תכונות איטיות (או סיליקון) עם סיליקון) עם סיליקון) סיליקון) וטמפרטורות איטיות (למשל, סיליקון) עם תכונות איטיות (למשל, אפילו סיליקון) עם תכונות איטיות (או סיליקון) עם סיליקון) עם סיליקון חום (למשל, סיליקון) סיליקון חום (או סיליקון) ואפקטים (או סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון) סיליקון חום (למשל, כולל

חידות, הלם מכני, ובאופן בלתי צפוי

צילום: Free-Space Optics

מקלטים אופטיים רבים - במיוחד אלה המשמשים טרנזירים קוהרנטיים או ציוד מבחן גבוה - באופן ישיר על עדשות, מנטרים, ומדריכי גל שיש להתאים עם דיוק מיקרומטר. Vibrations ממעריצי קירור, השפעות משלוח, או מכונות סמוכות יכול לגרום קבוע או זמני הונאה (אפילו 1 ⁇ m מאוחר יותר של סיבי-tolens יכול להפחית את ההפיכה על ידי 10 אחוזים של מערכות מבוזרות פחות).

התחדשות ושומן של עבריינים פנימיים

כל המבנים המכניים מתחדשים.אם מקור רטט חיצוני (למשל, חובב בשרת שאסאסאס מסתובב ב-120 הרץ) מעורר התחדשות בחבילת המקלט, ה-oscillation amplitude יכול לגדול גדול מספיק כדי לגרום ליצירת קשר לסירוגין או אפילו שבר של אג"ח חוט. Accelerated Life Testing על פי Telcordia GR468-CORE מציין פרופילים אקראיים עד 202000 גרם עדיין לשרוד את חלקי מתכת אלה;

Polarization and Phase Noise in Vibrating סיבים

ב המקלטים קוהרנטיים, הרטטים יכולים לגרום לסיבוב זמן ולשינויי שלב.סיבים שהוא נע פיזית (למשל, עקב רטט מעריצים או קליקים כבלים) יוצרים אובדן תלוי של קיטוב דינמי (PDL) ופיזור מצב קוטבי (PMD), אשר פוגע ישירות יחס האות האופטי לרעש (OSNR). בעוד המעבד הדיגיטלי של המקלט (D) יכול לפצות על תפקוד רוחב פסים רבים של סיביים (D) הוא רקמות) שינויים רבים של רוחב פסים מתקדמים, כלומר, כלומר, כלומר, רקמות של תפקודים שונים של תפקודים של רוחב פסים.

אסטרטגיות עיצוב עבור Vibration Robustness

יציבות מכנית מתחילה עם חבילה נוקשה - קירות תרמיר, פחות המונים מלוטשים, ושימוש אסטרטגי של ritrans או ממבני דבש.עבור פריסות שדה, לחי רטט (למשל, הרצים סיליקון, חוט-rope isolators) decouple את המקלט מן פני השטח הרציפים.במקרים קיצוניים (כלומר, avionics עמוק, חזרות), באמצעות תנודות אדפטיות פשוטות יותר, לא ניתן להוסיף שרירים אופטיים, לעתים קרובות, אבל לא מספיקים, הוא פשוט יותר, הוא מסוגלות שרירים אופטיים, כי הוא פשוט יותר, אבל הוא מסוגלות, כי הוא מסוגלות שרירים אופטיים, לעתים קרובות, כי הוא פשוט יותר, הוא מסוגלות שרירים גמישים, אבל הוא פשוט יותר, עם ציפוי כבל.

גורמים סביבתיים אחרים: התערבות אלקטרומגנטית, אבק ואלנטיבות

אלקטרומגנטי הבין-תחומי (EMI) מ-Adjacent Equipment

מקלטים אופטיים הם באופן טבעי Opto-electronic; הם מכילים מגברי מגנה גבוהה (>40 dB) שיכולים להרים קרינה או מבוצעת התערבות ממעברים סמוכים, קווים דיגיטליים מהירים במהירות גבוהה, או משדרי רדיו.מגן, סינון capacitors, ופריסת PCB נאותה (מטוסים אנלוגיים ודיגיטליים באמצעות תפרים) הם הכרחיים מקלטים של מקלטים של 50 / קווי רוחביים שונים.

ריכוז זיהום ואבק Accumulation

אבק יכול לצבור על משטחים אופטיים - הן ממשק הקישור הסיבים וכל עדשות פנימיות - המוביל לקליטה ופיזור. אפילו שכבת אבק דק מפחיתה את הכוח האופטי שמגיע לתצלום, ישירות להפחית את שולי הקישור.יתר, אם האבק הוא היפוגסקופט, הוא יכול לספוג לחות וליצור סביבה rosive מקומי. עבור יישומים תעשייתיים או מגנים, חלון מגן (למשל, עם ציפוי חום, עם סיבים).

נאמנות וצמצום ההכחשה האווירית

בגובה גבוה (למשל, אתרי הרים, פלטפורמות אוויריות), צפיפות האוויר הנמוכה מפחיתה קירור מצטבר.קבלים כי להסתמך על זרימת אוויר טבעית עשויים לחוות טמפרטורות צומת 10-15 מעלות צלזיוס גבוה יותר מאשר ברמת הים, מאיץ ההזדקנות ולהגדיל את זרמי הדלפות.בנוסף, גובה משפיע על הלחץ החלקי של מים פנוי, sodens עשוי להתרחש בטמפרטורה / חום גבוה יותר.

אסטרטגיות מקיף עבור Enhancing מקבל אופטימית

מאפייני איכות הסביבה ובדיקת סטנדרטים

לפני הייצור, כל עיצוב המקלט צריך להיות מאומת נגד תקני התעשייה כגון FLT:0 (Telcordia GR-46803FLT:1 (אמינות אוטואלקטרוניקה) ו-FLT:2IEC 6006868FLT 3683FLT (מבחן בטיחותי) כולל רכיבה תרמית, חום, הלם מכני, ובדיקות גז מעורבבות שוליים (Ricrosion) מעבר למינימום מדדים של 1000 שעות הפעלה).

מערכות בקרה סביבתיות Active Environmental Control Systems

• (FLT:0) ניהול רב-החל: 1FLT משלב TECs עם בקרים PID, השתמש בחומרי ממשק תרמיים (TIM) עם התנגדות תרמית נמוכה, והטמיע חיישנים טמפרטורה במקומות מרובים (צילום, TIA, בסיס החבילה).
• (FLT:0) בקרת ההוויה:FLT:1 עבור מודולים לא-הרמטיים, כוללים מחסניות desiccant, קרומונים נשימים, או מערכת הפעלה איטית של אוויר.
• (ב) ,0) ,I קשיחות: 1FLT: שימוש במכלים מוגנים (כלובים ימיים), טפילות על כוח מוביל, ולהבטיח כי מקלט הוא מחובר חשמלית לקרקע המערכת.
• (FLT:0) בידוד וייברציה: 1.FLT 1 בוחר עלה עם תדירות טבעית לפחות 2× נמוך מהציטוט הצפוי הנמוך ביותר; השתמש ב snubbers כדי להגביל את נסיעות ההלם; לבצע ניתוח אלמנט סופי (FEA) כדי לאתר וללעצור את ההחזרות.

בחירת תהליכים ובקרת תהליכים

בחירת החומרים הנכונים היא חשובה כמו עיצוב המעגל.לדוגמה, באמצעות דבקים נמוכים מונע זיהום של משטחים אופטיים; קרמיקה מותאמת CTE מפחיתה את הלחץ במהלך רכיבה תרמי; וקוד זהב מוביל נגד קורוזיה. בתהליך ההרכבה, אטמוספירה מבוקרת (למשל, חנקן, מנקה, ניטור יבש) וכל שלב אחר-כך (מתאים) מכווץ, לחץ-זמנית, לחץ-לשלבים (שלבים), יש צורך במזג אווירי-זמנית) – שלב-הסביבההה-זמנית, לחץ-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הטווח, חנקן (כלומר, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, חנקן, כל שלב) – כל שלב-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת-הת

תחזוקה סדירה וחיזוי

אפילו המקלט הטוב ביותר מתוכנן יסחף לאורך זמן.טכניקות קליברציה שדה-דה-מסוג כוללות מקור אור מבוסס-in-in Reference (למשל, דיוודה לייזר יציבה) אשר מוקרן במהלך תקופות של idle כדי לאמת את הרגישות.על ידי טמפרטורה, לחות, וסימנים מקלט (כוח קלט אופטי, מתח מוטה, ספירת שגיאות), יכול להשתמש אלגוריתמים חיזויים לתחזוקה לפני כשלון זרם (לדוגמה, ירידה חדה) עלולה להחמיר מכשיר חלופי (למשל, ירידה).

אדריכלות: Redundancy and Fault-Tolerant Architectures

בקישורים קריטיים של המשימה (כבלי קרקעי, רצפות מפעל קריטי בטיחות), האסטרטגיה הטובה ביותר עשויה להיות להשתמש בשניים או שלושה מקלטים מקבילים עם מתג אוטומטי. חיישנים סביבתיים יכולים גם לגרום מתג: אם המקלט #1 מדווח על ספייק טמפרטורה או אירוע רטט, המערכת יכולה להעביר תנועה למקבל #2 בעוד #1 מחלים או הוא שירות. גישה זו אינה מבטלת את ההשפעה הסביבתית, אלא הופכת את הקישור הכולל להשפלה אישית.

מסקנה: הנדסה לסביבה אמיתית

מקלטים אופטיים הם הרבה יותר מאשר photodiode פשוט ומגבר; הם סטיות אלקטרו-אופטיות דיוק כי חייב לפעול באופן אמין בפני תנודות טמפרטורה, לחות, רטט, EMI, וזיהום חלקי.כל גורם סביבתי התקפות היבט שונה של יציבות המקלט - רעש תרמילאי, מרכיב, קורוזיון, או אות, עיצוב יעיל, אינו מאפשר פיקוח על רמה יעילה של תכונות אופטיות, אלא גם על יכולת טיפולית גבוהה, אלא על גבי מערכת העצבים, אלא על מצבים אופטית, אלא על יציבות סביבתית, אלא על יציבות, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, אלא על גבי מערכת העצבים, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה פונקציונלית, אך יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה יעילה, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית גבוהה, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית גבוהה, בתנאי בקרה פונקציונלית, בתנאי בקרה פונקציונלית גבוהה, בתנאי בקרה יעילה,

לקריאה נוספת על פרוטוקולי סטנדרטיזציה ובדיקות, מתייחס לפרוטוקולים של ה-FLT:0 (ITU-T G.959.1 סטנדרטי עבור ממשקים אופטיים FLT:1, ה-FLT:2Telcordia GR-468 מסמך אבטחת אמינות ,FLT 3: ומדריכי עיצוב מעשיים מ-FLT:4Alog מכשירים על עיצוב מעגלי פוטו-פולד:2Telcordia GR-FLT5 אלה יכולים לספק תכונות מפורטות ואפקטים של שיטות בדיקה וטכנולוגיות מפורטות.