ALM5Q – analoger DWDM-DFB-Laser im Butterfly-Gehäuse, 1550 nm, 10 mW, 1 GHz

Der ALM5Q ist für direkt modulierte analoge Breitbandverbindungen ausgelegt, nicht für kohärente oder extern modulierte Architekturen. Zu den angegebenen Anwendungen zählen CATV-Broadcast und -Narrowcast, DWDM-Vorwärtskanäle, QAM-Übertragung und HF-Übertragung über Glasfaser. Dafür bietet er eine Bandbreite von mindestens 1,1 GHz und eine nominale Eingangsimpedanz von 25 Ω. Zu den Linearitätskennwerten gehören ein CNR von mindestens 51 dB, CSO-Grenzwerte von −50 bzw. −52 dBc je nach Faserlänge und ein CTB von bis zu −65 dBc. Diese Werte gelten bei einer Belegung mit 79 Kanälen, optischer Nennleistung, einer Betriebstemperatur von 25 °C und einer Empfangsleistung von 0 dBm. Die Übertragungsleistung sollte daher mit dem vorgesehenen Kanalplan, der geplanten Faserstrecke, dem Empfänger und dem HF-Anpassnetzwerk überprüft werden.

Wählen Sie zunächst die optische Leistung und anschließend den benötigten ITU-Kanal aus der Wellenlängenliste. Im Bestellcodeschema steht XX für die Leistungsoption mit 8, 10 oder 11 dBm und ZZ für die Kanäle 12 bis 59. Dabei entsprechen 10 dBm einer Leistung von 10 mW, während 11 dBm etwa 12,6 mW entsprechen. Die separate Angabe „bis zu 10 mW“ steht somit im Widerspruch zur 11-dBm-Option. Diese Abweichung sollte vor der Produktionsfreigabe geklärt werden. Bei der Wellenlängenauswahl muss auch der charakterisierte Betriebsbereich von 1529 bis 1561 nm berücksichtigt werden. Halten Sie den vereinbarten Leistungscode, den Kanalcode und die Abnahmegrenzwerte in der Bauteilspezifikation fest.

Wenn eine stabile Wellenlänge und stabile analoge Übertragungseigenschaften wichtig sind, benötigt der Laser eine Temperaturregelung mit geschlossenem Regelkreis. Der Betriebstemperaturbereich des Chips beträgt 15 bis 35 °C. Für den internen Thermistor sind 9,5 bis 10,5 kΩ spezifiziert, für den TEC unter der angegebenen Bedingung ein Betriebsstrombereich von −1,0 bis 1,6 A. Die angegebene Kühlerspannung liegt zwischen −2,5 und 3,8 V; der absolute Grenzwert für den Dauerstrom beträgt ±1,9 A. Der Regler sollte über eine Strom- und Spannungsbegrenzung, eine geeignete Regelkreiskompensation sowie Schutzfunktionen bei Thermistorfehlern oder unterbrochenen Verbindungen verfügen. Die thermische Reserve muss bei den extremen Gehäusetemperaturen geprüft werden, da der charakterisierte TEC-Gehäusetemperaturbereich von −20 bis 65 °C vom Lagertemperaturbereich abweicht.

Legen Sie die HF-Schnittstelle für eine nominale Eingangsimpedanz von 25 Ω aus, statt von einer direkten Anpassung an eine 50-Ω-Quelle auszugehen. Der Laser verfügt über separate Anschlüsse für Gleichstromvorspannung und Modulation: Die gemeinsamen Laseranschlüsse liegen an Pin 11 und 13, der Modulationseingang an Pin 12 und der Anschluss für die Gleichstromvorspannung an Pin 3. Der Betriebsstrom ist mit bis zu 100 mA und die Betriebsspannung mit bis zu 2,1 V spezifiziert; die Mindestbandbreite beträgt 1,1 GHz. Daher kann ein Anpass- oder Transformationsnetzwerk erforderlich sein, um Reflexionen, Modulationstiefe und Frequenzgang bei Ansteuerung durch den gewählten HF-Treiber zu kontrollieren. Halten Sie im endgültigen Layout den Modulationspfad kurz und sehen Sie die angegebenen Gehäusemasseanschlüsse vor. Prüfen Sie außerdem die Linearität bei der tatsächlichen Kanalbelegung.

Die analogen Kennwerte bieten eine erste Grundlage für das Leistungsbudget der Übertragungsstrecke, sind jedoch keine allgemein gültigen Systemwerte. Angegeben sind ein CNR von mindestens 51 dB, ein CSO von maximal −50 dBc bei 10 km Faserlänge bzw. −52 dBc bei 5 km, ein CTB von maximal −65 dBc und ein RIN von maximal −155 dB/Hz. Die Verzerrungsmessungen erfolgen bei einer Belegung mit 79 Kanälen, optischer Nennleistung, 25 °C und einer optischen Empfangsleistung von 0 dBm. Empfängerrauschen, Faserdispersion, Steckerverluste und die Linearität der HF-Ansteuerung können dazu führen, dass die Systemergebnisse von diesen Werten abweichen. Vor der endgültigen Festlegung des Designs sollten Prototypentests mit der vorgesehenen Faserstrecke und dem geplanten Kanalplan durchgeführt werden.

Das hermetisch dichte 14-polige Butterfly-Gehäuse vereint Laser, optischen Isolator, TEC, Thermistor und Monitor-Fotodiode. Das standardmäßige Pigtail besteht aus 1 m SMF-28-Faser mit einer flammhemmenden 0,9-mm-Hytrel-Ummantelung und einem SC/APC-Stecker. Die nominale Anschlusslänge ab der Gehäusewand beträgt 5 mm. Die optische Isolation beträgt mindestens 30 dB, die optische Rückflussdämpfung mindestens 40 dB. Bei der mechanischen Auslegung muss der Biegeradius des Pigtails eingehalten und verhindert werden, dass mechanische Belastungen am Stecker auf das Gehäuse übertragen werden. Die Pins 8 und 9 dienen als Gehäusemasse; die ungenutzten Pins 10 und 14 sollten unbeschaltet bleiben.

Die absoluten Grenzwerte dienen dem Schutz des Bauteils und sind keine Sollwerte für den normalen Betrieb. Bei der angegebenen Bezugsbedingung von 35 °C beträgt der Lagertemperaturbereich −40 bis 85 °C. Der kontinuierliche Laser-Durchlassstrom ist auf 150 mA begrenzt, die Laser-Sperrspannung auf 1 V und der TEC-Dauerstrom auf ±1,9 A. Die zulässige Sperrspannung der Monitor-Fotodiode beträgt 10 V im Dauerbetrieb oder 15 V für 60 Sekunden. Das Verhalten des Treibers beim Ein- und Ausschalten sowie im Fehlerfall sollte sicherstellen, dass diese Grenzwerte nicht durch Überschwingen überschritten werden. Dies gilt insbesondere bei TEC-Sättigung oder während der Vorspannungssequenzierung. Da keine separate ESD-Festigkeit angegeben ist, sollten ESD-Schutzmaßnahmen, Strombegrenzung und Temperaturverriegelungen auf Geräteebene festgelegt werden.

Nicht jede Wellenlänge in der Bestellliste liegt innerhalb des für die Serie angegebenen elektrooptischen Betriebsbereichs. Die Bestelltabelle umfasst die Kanäle 12 bis 59 mit Wellenlängeneinträgen von 1567,95 bis 1530,33 nm, während die elektrooptische Tabelle einen Bereich von 1529 bis 1561 nm angibt. Nicht alle aufgeführten Wellenlängen sind als verfügbar gekennzeichnet. Deshalb müssen Kanalverfüg­barkeit und Qualifizierungsstatus für jeden Bestellcode bestätigt werden. Dies ist besonders für die längeren Wellenlängen oberhalb von 1561 nm relevant, bei denen die beiden Bereiche nicht übereinstimmen. Verlangen Sie für die Produktionskontrolle eine bestätigte Wellenlänge, einen Ausgangsleistungscode und Abnahmegrenzwerte in der Beschaffungsspezifikation, statt sich allein auf den allgemeinen Seriencode zu verlassen.