2026-01-22 17:56:30

在 housing=55℃ 条件下,QSFP ELS 实现:
8×20 dBm(总0.8 W)
整机功耗 5.6 W
模块级 PCE 14.3%
图8给出 8 通道 TOSA 的实物照片。基板左侧通过 FPC(柔性电路板)与各通道 LD/PD实现电连接;基板右侧 8 根 PMF(保偏光纤)从 TOSA 的铝盖处引出。尾纤处有胶水保护。

图9展示了 case=25℃ 与 55℃ 下,8 通道光纤耦合输出功率随 LD 偏置电流变化的曲线。结果表明:
为什么<300 mA很关键?(这句话直接与模块功耗 5.6 W强相关)
模块级功耗里有一大块来自供电链路:3.3 V → DC/DC → LD bias。当达到目标光功率所需电流更低时,意味着:
1)LD 本体电功耗更低(I 降了,I·V 自然下降);
2)DC/DC 的输出功率需求更低,转换损耗也跟着下降;
3)在 APC(恒功率)模式下,为补偿温漂所需的电流裕量更充足,更容易在 55℃ 仍把整机功耗压在 5–6 W 量级。
换句话说:这是 14.3% 模块级 PCE 能成立的先决条件之一。

图10给出所有通道的实测光谱:

在 case=55℃ 下,该 TOSA 可实现全通道均达到 20 dBm 的光纤耦合输出,总光功率为:
Popt_total = 8 × 100 mW = 0.8 W
同时 TOSA 功耗低至:
Pin_TOSA = 3.7 W
因此 TOSA 级 PCE 为:
PCE_TOSA = 0.8 / 3.7 ≈ 21.2%
提醒:这里的 TOSA 级 PCE 不包含控制/驱动电路与 DC/DC 电源转换损耗;而后续 QSFP ELS 的 模块级 PCE(14.3%)是整机的,两者必须分开对比。
本节一句话结论:TOSA 作为光源引擎,在 55℃ case 下已经做到了高耦合(80–85%)+ 低电流(<300 mA)+ 干净光谱(SMSR>50 dB)+ 高效率(21.2%);后续任务是:把它装进 QSFP 后仍然守住这些输入条件,并把系统损耗压到足够低,让模块级 PCE 站得住。
他们在 MT/MPO 端面建立两个参考线:
Target line(目标线)
Alignment line(对准线)

补充:
1、采用业内常用的芳纶压接结构,其抗拉本质是芳纶接管拉力路径,避免拉力传递到裸纤;
BOOT 的限位结构则用于阻断外部弯折/拖拽应力向内传递。
本小节一句话:先建立参考系,再谈 PER 才能量产。
结论先行:模块级 PCE 想高,关键在供电电压贴近需求,减少压差损耗。
作者给出控制电路框图,其中省电关键在 DC/DC:
在较小压差下提供所需偏置电流(文中提到可支持到 500 mA 级)
控制方式上:
ACC(恒流):简单,但输出易随温度/老化漂
APC(恒功率):PD 反馈闭环调电流,把输出锁住(更工程量产)
本小节一句话:不是少用电,而是同样输出少浪费。
结论先行:在风冷 cage 场景里,QSFP 顶部才是主要散热出口,因此把 housing 温度定义为顶部表面温度是合理的。
图13描述了 air-cooling 环境:QSFP 插入带顶部热沉的 cage 后,
顶部表面与热沉热连接

为了减小 housing 温度与 TOSA case 温度差异,作者强调:
TOSA 的底面应贴到 QSFP 顶盖内侧(热阻最小)
图14 的热仿真在 housing=55℃、全通道 300 mA 条件下给出:
TOSA case 温升约 0.7℃

文中另提可抑制到 1.4℃
0.7℃可能对应某位置/理想贴合假设
1.4℃更像保守条件(局部最高温升或接触热阻更差的假设)
本小节一句话:热路径短,是无TEC还能在 55℃跑起来的基础。
OIF 协议对与热沉接触的上下表面壳体提出粗糙度与平坦度要求。出光越大(功耗越高),越倾向选 Typical/Enhanced:

工程解释:
平坦度:决定贴不贴得上(宏观翘曲会导致局部不接触)
粗糙度:决定贴上后导得好不好(微观峰谷导致真实接触面积小,需要压力+TIM填谷)
平坦度决定能不能贴上,粗糙度决定贴上后导得好不好

图15 给出 pigtailed-QSFP ELS 实物:TOSA + 控制板装入 QSFP,8 路 PMF 输出到 12 芯 MPO。

图16 给出 MT 插芯端面与角度结果:各通道角误差控制在 0.1–1.6°范围,PER 全通道 >20 dB。
PER 本文暂保留结论:当角误差压到 1–2°量级,PER 往往进入底噪主导区,角度与 PER 不再强单调相关。
这个数据初看与之前写的一篇有矛盾(角度越大,PER越小),后面再单独开一篇讲。
图17 给出在 TOSA case=55℃、housing=55℃ 条件下,

图18 给出功耗随 LD 偏置电流变化的计算与实测对比,二者吻合良好。
在 housing=55℃、全通道 300 mA 获得 >100 mW(20 dBm) 时:
实测整机功耗:5.6 W
总光功率:0.8 W
