【经验】关于瑞萨光芯片NX6370在CWDM100G光模块研发应用中的波长偏移的分析方法
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RENESAS的CWDM DML NX6370DFB芯片,已经广泛应用在100G QSFP28 CWDM光模块项目中,波长范围如下表格:
NX76370的通道间隔为20nm,由于该芯片应用在LR4长距离传输方案,传输距离可达20KM。该光芯片的功率大,一般需要通过增加TEC,让其稳定工作在50℃左右,让芯片的性能(如眼图等)更佳。在研发调试阶段,波长的偏移,或者说频率的偏移,是常见的问题。例如NX6370为4通道,每个通道波长范围20nm,与其他通道间的间隔一般要求0.8nm以上,才能保证各个通道在工作中不会发生串扰。但是在研发阶段,一般会把余量做到1nm左右已应对器件老化对波长产生的影响。
在研发阶段遇到波长偏移的情况,一般从以下的因素考虑分析:
1.TEC调温的精度和稳定性。光芯片的波长控制和波长锁定,主要依靠TEC调制来实现,TEC性能的好坏直接影响NX6370各通道波长的稳定。因此,在测试系统上报光模块波长偏移,应首先排查TEC的相关参数是否异常,包括电压,电流,精度参数等。一般情况下,TEC温度调高,可以使NX6370波长正偏,相反,把TEC温度调低,可以使NX6370波长负偏。可以通过调节TEC的温度NX6370波长偏移的修正。
2.考虑光芯片本身结构和工艺的影响。芯片的激射峰位随温度升高呈线性关系,一些芯片的波长的温度漂移系数大约可以达到0.062 nm/℃。温度对激光器结构的影响可以分为三个部分:
一、是温度的升高使得整个谐振腔材料膨胀,整个腔的物理长度发生变化;
二、是腔内的空间层和有源层的折射率随温度变化,导致整个腔的光学 长度发生了变化;
三、是分布布拉格反射镜( DBR) 随温度而变化,导致中心波长发生微小的变化,但由于DBR反射带宽较宽,不影响整个器件性能。以上因素共同作用,最终将导致腔模发生漂移。从而导致波长偏移。
以上两种情况可作为光芯片波长偏移问题的分析依据。
光模块架构图:
芯片架构与尺寸:
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