如今，高速光模塊出貨量越來越大，光模塊也逐漸引起了人們的注意?，F(xiàn)代社會(huì)，光模塊的處境，正應(yīng)了那首古詩：”莫愁前路無知己，天下誰人不識(shí)君。“今天小編就通過這篇文章，讓大家短時(shí)間內(nèi)認(rèn)識(shí)光模塊長什么樣?

一、光模塊的類型

目前，100G以上光模塊的主流封裝形式有CFP、CFP2、SFP、SFP+、QSFP28、QSFP-DD等，從下圖4種封裝形式對(duì)比可以看出之間的一些相同與差異。

CFP模塊與眾不同之處在于外形尺寸最大，解鎖及鎖緊機(jī)構(gòu)由兩側(cè)的螺桿實(shí)現(xiàn)，靠近光口側(cè)模塊外圍有一圈EMI彈片。

CFP2的體積是CFP的1/2，它與CFP相似之處在于PCB上都設(shè)置了一個(gè)專用連接器，由于該連接器的特性決定CFP最高支持10x10G速率，CFP2最高支持4x25G和8x25G速率。

QSFP28和QSFP-DD都是由QSFP+協(xié)議演進(jìn)而來，兩者的結(jié)構(gòu)可以說基本相同，外形上有相同的寬度和厚度，解鎖機(jī)構(gòu)也是完全相同。

QSFP28支持4x25G速率，QSFP-DD支持8x25G速率，所以兩者的結(jié)構(gòu)唯一差異之處就在電口的設(shè)計(jì)，QSFP-DD的電口金手指數(shù)量比QSFP28增加1倍。

二、光模塊的構(gòu)造

一般情況下，光模塊外殼結(jié)構(gòu)組成三部分：

底殼

上蓋

解鎖機(jī)構(gòu)

雖然光模塊外形近乎每個(gè)尺寸在MSA協(xié)議里都有明確要求，但是具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)仍然有很多講究。

底殼和上蓋一般是用螺釘裝配在一起，考慮到上蓋的剛度，上蓋和底殼的厚度盡量接近。

如果上蓋太單薄的話，模塊內(nèi)部被壓縮的導(dǎo)熱墊應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致上蓋變形，從而使裝配后的模塊厚度尺寸超差，同時(shí)上蓋和底殼之間也會(huì)產(chǎn)生縫隙使電磁波泄露，導(dǎo)致模塊EMI屏蔽失效。

MSA協(xié)議對(duì)解鎖機(jī)構(gòu)的拉手部分限制較小，拉手在工業(yè)設(shè)計(jì)上有足夠的空間去發(fā)揮。自然地拉手就成了表達(dá)產(chǎn)品特色和公司形象的一張面孔，讓客戶對(duì)公司光模塊的認(rèn)識(shí)從拉手開始。

三、光模塊的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

主要分散熱設(shè)計(jì)和EMI屏蔽設(shè)計(jì)兩部分。

散熱，很好理解，就像為某為發(fā)燒而生的手機(jī)，天氣一熱就燙手，就是它的散熱設(shè)計(jì)太差。

熱量的傳遞有導(dǎo)熱，對(duì)流換熱及輻射換熱三種方式。光模塊的散熱設(shè)計(jì)可以說主要研究的就是導(dǎo)熱。那么如何做好光模塊散熱設(shè)計(jì)呢?搬出Fourier導(dǎo)熱定律公式研究一番，就知道怎么去做了。

Q=λA(Th-Tc)/δ

其中：λ為材料的導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m*℃),表示了該材料導(dǎo)熱能力的大小;

A為與熱量傳遞方向垂直的面積，單位為m2;

δ為兩個(gè)面之間的距離，單位為m;

Th與Tc分別為高溫與低溫面的溫度，單位為℃。

從上面的公式得知，要提高熱流量Q，需要從三個(gè)方面著手，提高材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ，增加熱量傳遞的截面積A，減小高低溫面之間的距離δ。

要做好光模塊散熱設(shè)計(jì)是一件極其復(fù)雜的事情。

通常情況下發(fā)熱器件盡量布置在模塊的TOP面，使熱量優(yōu)選傳遞到主散熱面;

對(duì)于多個(gè)發(fā)熱器件，盡量分散布置，使得模塊表面熱耗均勻，更有利于散熱;

熱敏感器件布置盡量遠(yuǎn)離高溫發(fā)熱器件，例如硅光芯片的布置就要遠(yuǎn)離DSP、Driver等發(fā)熱高的器件;

對(duì)于發(fā)熱高的器件不得不布置在BOTTOM面時(shí)，就要采用跨空間散熱技術(shù)，目前人工石墨導(dǎo)熱材料是不錯(cuò)的選擇，該材料不僅有高達(dá)1500 W/m*k的導(dǎo)熱系數(shù)(水平方向)，而且可以彎曲折疊。

光模塊散熱設(shè)計(jì)需要熱仿真配合來完成，通過仿真分析來檢驗(yàn)熱設(shè)計(jì)是否滿足要求，并指導(dǎo)熱設(shè)計(jì)優(yōu)化方向。這樣的工作往往需要多次迭代才能最終確定散熱設(shè)計(jì)方案。

電磁兼容性EMC(Electro Magnetic Compatibility)，是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無法忍受的電磁干擾的能力。

形成電磁干擾必須同時(shí)具備三個(gè)因素：

電磁騷擾源

耦合路徑

敏感設(shè)備

針對(duì)以上三個(gè)因素，有多種途徑可以抑制電磁干擾的影響，而從光模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，采用電磁屏蔽的方法來切斷電磁騷擾的耦合路徑，是改善其電磁兼容性能的關(guān)鍵而行之有效的技術(shù)手段之一。

影響屏蔽體的屏蔽效能有兩個(gè)因素：

整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的

屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)，最主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙。

這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏，如同流體會(huì)從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料，消除不導(dǎo)電點(diǎn)。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。

對(duì)于縫隙的處理，還有一種辦法就是在設(shè)計(jì)上刻意增加縫隙的深度和形狀，目的就是讓電磁在縫隙里多次反射而衰減。

不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體

光模塊的PCB金手指是裸露在外的，也就是有導(dǎo)體穿透了屏蔽體。

實(shí)際上對(duì)于EMC，光模塊并不是孤立去考量的，而是將光模塊插入終端設(shè)備整體來測(cè)試和評(píng)估的。光模塊插入終端設(shè)備的CAGE里面，CAGE和設(shè)備本身進(jìn)一步對(duì)電磁進(jìn)行屏蔽和接地處理。