I-PEXはオンボード光モジュールLIGHTPASS^®-EOB 100Gを開発。本記事にて光モジュールの詳細内容をご紹介します。
ここまでの流れの振り返りはvol.3をご参照ください。

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5: 高放熱モジュール構造

LIGHTPASS EOB 100Gの優れた特徴の一つは放熱性です。そのLIGHTPASSの優れた放熱がどのような構造にてΔTj-c≦15℃を実現しているか説明します。

1) 放熱構造

上下方向への効率的な放熱。
水平嵌合、扁平なモジュールデザインにより、上下方向への効率的な放熱を実施。
上部に配置するヒートシンクに効率的に熱を伝えるために、ヒートスプレッダをモジュール構造の一部として配置。アンカー部材を用いてモジュールを搭載基板に押し付けることでモジュール下部への放熱効率アップ

 

 

2) 放熱仕様

ΔTj-c≦15℃
モジュール上方向のみではなく、下方向への放熱も効率化し、動作時における光トランシーバチップ温度(Tj)とケース温度(Tc)の温度差(ΔTj-c)≦15℃を実現。

 

 

6: 超薄型光トランシーバモジュール評価結果

高温環境下における動作検証
光モジュールを環境試験層(Ta=105℃)の中に設置し、BERTから各レーンに25.781GbpsのNRZ信号を印加、光信号に変換後に自身の受光側に入力するループバック系における駆動状態で、放熱性、及び伝送性能の評価をおこなった。

1) 放熱性

高温環境下(Ta=105℃)においてもチップ動作上限温度(Tj=120℃)以下で駆動可能となる放熱性能(ΔTj-c<15℃)を実現。

モジュール駆動状態におけるケース温度とチップ(ジャンクション)温度

Temp. [°C]	Sample 1	Sample 2
Ta (Ambient Temp.)	105.0
Tc (Case Temp.)	106.4	106.3
Tj (Junction Temp.)	117.9	118.3
(ΔTj-c < 15°C)	11.5	12.0

 

2) Tx光出力波形

変換後の光信号を光オシロスコープに接続し、Tx光出力波形を観察。
高温環境下(Ta=105℃)においても良好な光EYE波形の開口を確認出来ました。

Ta (Ambient Temp.)	105°C
Clock Rate	25.781 Gbps
PRBS	31
LDD Current	100 mA/ch
Pre/Post Emphasis	on

3) Rx入力感度

Ref.となる光Moduleからの光信号を、アッテネータを通し減衰させ、BER<1E-12となるOMA(Optical Modulation Amplitude)=Input Sensitivityを測定。
高温環境下(Ta=105℃)においてもOMAペナルティ~1dB程の入力感度を確認。

Ta (Ambient Temp.)	105°C
Clock Rate	25.781 Gbps
PRBS	31
LDD Current	100 mA/ch
Pre/Post Emphasis	on

 

4) Loop Back BER結果

ループバック系における25Gbps/Lane NRZ PRBS31 伝送BERにおいて各温度帯で BER<1E-12を確認。

Ta (Ambient Temp.)	105°C
Clock Rate	25.781 Gbps
PRBS	31
LDD Current	100 mA/ch
Pre/Post Emphasis	on

BER測定結果

Ta Ambient Temp.	-40°C	0°C	25°C	85°C	105°C
Lane 0	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free
Lane 1	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free
Lane 2	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free
Lane 3	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free	Error Free

 

 

まとめ

超薄型光トランシーバモジュールとして開発した光I/O CORE 超小型光トランシーバチップを内蔵したLIGHTPASS EOB 100Gは広範囲の温度において安定した動作を実現し放熱性と伝送性が優れていると証明。ケース温度(Tc)105℃でもエラーフリー(BER<1E-12)動作を確認。その優れた特性を生かし幅広いマーケット及びアプリケーションへの活用が可能です。

提案する業種及び装置
医療：内視鏡、医療ロボット
通信：基地局（アンテナユニット、装置間接続）
情報：NIC
放送：業務用放送カメラ
航空宇宙：人工衛星（装置内接続）、アビオニクス

本テクノロジーを流用し、4つのLIGHTPASS^®シリーズの開発を進めています。

LIGHTPASS^®-EOB 100G
LIGHTPASS^®-EOB II 128G
LIGHTPASS^®-EOS 100G
LIGHTPASS^®-SP Q28

 

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以下より他の章もご参照ください：

1: 超薄型光モジュール
2: 世界最小クラスの超小型光トランシーバエンジン
3: 高速、低背の電気コネクタ
4: 超低背ファイバアレイ
5: 高放熱モジュール構造
6: 超薄型光トランシーバモジュール評価結果
まとめ