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Motorola Optobus Lasermodul

Optobus Lasermodul

Hier ist das Sendemodul des Optobus-Systems von Motorola zu sehen. Man hat es bereits einmal von der Platine gelötet und dann wieder mit Heißkleber befestigt, um den optischen Eindruck einigermaßen zu erhalten. Das Gehäuse besteht aus einem lichtdurchlässigen Polymer und besitzt auf beiden Seiten sechs Pins.

 

IEEE Optobus Lasermodul

Wie der IEEE-Artikel "A Low-Cost High-Performance Optical Interconnect" deutlich zeigt, befinden sich die Laserdioden außerhalb des Gehäuses auf der hinteren Fläche. Der Aufbau scheint nicht optimal, um die Verlustleistung der Laserdioden abzuführen. Der IEEE-Artikel beschreibt aber, dass dieser Nachteil nicht allzu groß ist. Das Halbleitermaterial leitet Wärme relativ schlecht, weswegen die Entwärmung über die Kontaktierung deutlich relevanter ist.

 

Optobus Lasermodul Die

Optobus Lasermodul Die

Tatsächlich handelt es sich bei dem Laserarray nicht um ein Modul, sondern um zwei Elemente. Die Halbleiter sind schon stark beschädigt. Beim Empfängermodul kann man sehen, dass dieser Bereich ursprünglich mit einem Silikongel geschützt war. Hier sind davon nur noch die verschmutzten Überreste dieses Gels zu erkennen.

 

Optobus Lasermodul Front

Auf der Vorderseite befinden sich zwei Löcher. Sie dienen der Ausrichtung des Stecksystems. Außerdem ist eine feine Struktur erkennbar, die sich von links nach rechts durch das Gehäuse zieht. Es handelt sich um ein anderes Polymer mit einem unterschiedlichen Brechungsindex, das innerhalb des Gehäusematerials als Lichtleiter dient. Wie im Rahmen des Optobus-Transceivers beschrieben, besteht die Schnittstelle aus zehn Lichtwellenleitern. Die Strukturen, die zum Rand des Gehäuses führen, sind wahrscheinlich Hilfsstrukturen, die bei der Herstellung notwendig waren.

 

Optobus Lasermodul Front Detail

Die Lichtleiter sind ungefähr 40µm hoch. Am oberen Ende sind sie ungefähr 50µm breit und verbreitern sich nach unten hin bis auf 80µm. Der Abstand der Lichtleiter zueinander beträgt 0,25mm.

 

Optobus Lasermodul Stanzgitter

Das Stanzgitter, das für die elektrische Anbindung sorgt, scheint durch das Gehäusematerial hindurch. Dort sind die zehn Steuerleitungen zu sehen. Im Bereich der Laser liegt etwas tiefer zusätzlich die Masseanbindung.

 

IEEE Optobus Lasermodule

In den IEEE-Artikeln zum Optobus sind teilweise optisch unterschiedliche Sendemodule abgebildet. Auf manchen Bildern befinden sich herausstehende Stifte an Stelle der Löcher. Bei der elektrischen Anbindung scheint es ebenfalls Alternativen gegeben zu haben. Wahrscheinlich hat man die Konstruktion während der Entwicklung noch angepasst. Rechts ist ein Stanzgitter für das Sendemodul zu sehen.

(Links: "OPTOBUS I: Performance of a 4 Gb/s Optical Interconnect" Mitte und Rechts: "OPTOBUS I: A Production Parallel Fiber Optical Interconnect")

 

Optobus Lasermodul Die Kontaktierung

Optobus Lasermodul Die Kontaktierung

Entfernt man die Laserarrays, so sieht man, dass sich die elektrischen Kontakte oberhalb und unterhalb der Lichtleiter befinden. Links unten ist eines der Kontaktelemente zurückgeblieben, die die Verbindungen zwischen dem Polymergehäuse und dem Die herstellen.

 

Optobus Lasermodul Die

Optobus Lasermodul Die

Die Abmessungen der zwei Lasermodule betragen jeweils 1,25mm x 0,55mm. Das Silikongel lässt sich nur schwer von den kleinen Elementen entfernen.

 

Optobus Lasermodul Die Detail

Bei den Lasern handelt es sich um sogenannte Oberflächenemitter, VCSELs. Im Gegensatz zu den Kantenemittern wird das Laserlicht hier nach oben aus dem Die heraus abgestrahlt. Das kleine Loch mit einem Durchmesser von ungefähr 8µm stellt das optische Fenster des Lasers dar. Der IEEE-Artikel "Characteristics of VCSEL Arrays for Parallel Optical Interconnects" beschreibt, dass der Durchmesser der Laserstruktur 10µm beträgt und die elektrische Kontaktierung zu einem etwas kleineren optischen Fenster führt.

Die Laserdioden sind darauf ausgelegt bei 30°C Umgebungstemperatur eine Leistung zwischen 0,6mW und 1,2mW abzustrahlen. Die Wellenlänge des abgestrahlten Lichts beträgt 850nm.

 

IEEE Optobus Lasermodul Kennlinie

Der IEEE-Artikel "A Low-Cost High-Performance Optical Interconnect" zeigt die Kennlinie der Laser. Ab einem Strom von 0,8mA setzt der Lasereffekt ein und die Lichtleistung steigt steil an.

 

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