Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Le déploiement de transmissions de données sur fibres optiques se généralise, de transmissions de types télécommunications à des liaisons de courtes distances (inférieur à 1 km). Cette mutation engendre l'utilisation de technologies variées pour le packaging des composants d'extrémités des réseaux (modules émetteurs et récepteurs). La problématique majeure est la réalisation d'un couplage de la lumière efficace entre les composants actifs (diodes lasers, photodiodes) et fibres optiques, dont les lois théoriques sont données dans cet article. Enfin, sont abordées les différentes technologies permettant la réalisation pratique des modules.
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Stéphane BERNABÉ : Ingénieur chercheur, CEA-LETI, Minatec Campus, Grenoble, France
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Christophe KOPP : Chef de laboratoire, CEA/Leti – Minatec - Ingénieur docteur ENSPS, Grenoble, France
INTRODUCTION
Depuis l'apparition et le déploiement des premiers réseaux à fibres optiques à la fin des années 1970, la fabrication des composants actifs et passifs a donné lieu au développement de diverses stratégies de packaging.
Comme en microélectronique, le packaging a une triple fonctionnalité de protection du composant, de dissipation thermique et d'interconnexion avec le milieu extérieur. La particularité de l'optoélectronique réside dans la gestion des entrées et sorties optiques qui ajoute à la conception des boîtiers la problématique du couplage de la puissance optique dans les fibres optiques et la stabilité de ce couplage en fonction de l'environnement (température, humidité, vibration, etc.). Ces contraintes ont donné lieu à l'apparition d'un certain nombre de stratégies originales qui ont abouti, dans les années 1990, à des quasi-standards (boîtiers « Butterfly », coaxial, etc.).
Régi par des lois classiques de l'électromagnétique, le couplage optique est traité par le biais d'un nombre limité de designs. Cependant, les solutions de packaging, réservées pendant longtemps aux seules applications télécom et, de ce fait, contraintes à des niveaux de fiabilité élevés, ont eu recours à des technologies relativement coûteuses (exemple : boîtiers usinés en KovarTM). Par exemple, on considère que le coût de packaging (matière et temps d'assemblage) participe au coût final d'un module d'émission laser télécom à hauteur de 80 %.
La démocratisation des réseaux locaux au niveau de l'accès de l'entreprise, voire de l'abonné depuis les années 2000, a ouvert la voie à de nouvelles solutions de packaging économiques recourant à des technologies émergentes qui seront abordées en fin d'article. Ces technologies, pour la plupart issues de la microélectronique, devraient à terme permettre d'atteindre des coûts similaires à ceux de la micro-électronique, soit environ 20 % du coût d'un composant. Cette tendance est confirmée par le déploiement des liaisons optiques de courte distance (câbles actifs, connexion de périphériques) ainsi que l'émergence des technologies d'optique intégrée (par exemple sur silicium).
Dans cet article, nous décrivons les technologies nécessaires à la réalisation des modules optoélectroniques pour les réseaux fibrés, ainsi que les quelques règles de designs utilisées par les concepteurs. Nous mentionnons également les développements technologiques plus récents nécessaires aux applications émergentes, notamment liés à l'émergence de composants en optique intégrée. Ces développements s'inscrivent dans un cadre normatif brièvement décrit en début d'article…
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VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 2007 par Stéphane BERNABÉ, Christophe KOPP
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Packaging des modules optoélectroniques
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4. Conclusion
L'évolution des modules utilisés sur les réseaux optiques, qu'ils soient de longue portée ou de courte portée, obéit à une feuille de route vérifiée, fondée sur l'augmentation des débits de données par module ainsi que par une compacité accrue. La prise en compte de ces deux tendances suffit à prévoir la part grandissante des solutions intégrées, permettant de réunir dans un même module (System-In-Package ) voire sur une même puce (System-On-Chip ) plusieurs optiques (photodétection, modulation, multiplexage), l'électronique de contrôle associée (drivers de modulateurs, amplificateurs…) et potentiellement des fonctions électroniques logiques obtenues en technologie CMOS. Il est donc certain que le packaging des modules électroniques convergera vers le packaging des composants microélectroniques avancés. Cette évolution nécessitera en revanche de traiter la problématique essentielle du couplage de la lumière vers l'extérieur du module en faisant appel à des technologies aussi peu coûteuses que possible.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KLOTZIN (D.) et al - High-speed directly modulated fabry. - IEEE J. of Lightwave Tech., vol. 21, no 1 (2003).
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(2) - ZANVOORT (V.) et al - * - Proc. IEEE/LEOS, Benelux (2003).
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(3) - American Welding Society - Manuel de brasage tendre. - 2e édition, Publication de la soudure autogène (1977).
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(4) - ASHBY (M.F.), JONES (D.R.) - Matériaux « Propriétés et applications ». - Dunod (1998).
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(5) - BOUDREAU (R.A.), (S.M.) - Passive micro-optical alignment methods. - CRC Press (2005).
-
(6) - CHARTIER (G.) - Manuel d'optique. - Hermès (1997).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
ED.2.0, 2002 Technologies de l'information – Câblage générique des locaux d'utilisateurs - ISO/IEC 11801 - 2002
-
Fibre optic active components and devices – Package and interface standards - IEC 62148-x -
-
Caractéristiques des câbles et fibres optiques monomodes - ITU-T G.652 - 06-05
-
Caractéristiques d'un câble à fibres optiques multimodes à gradient d'indice (50/125 mm) - ITU-T G.651 - 02-98
-
Issue 2 : Generic Reliability Assurance Requirements for Optoelectronic Devices Used in Telecommunications Equipment - Telcordia Technologies Generic GR-468-CORE - 09-04
-
Issue 2 : Generic Reliability Assurance Requirements for Passive Optical Components - Telcordia Technologies Generic GR-1221-CORE - 01-99
-
Test Method Standard, Microcircuits - MIL-STD 883 E - 12-99
ANNEXES
Club Optique &Microondes http://www.france-optique.org/indexfram.html
CREDO, Cercle de réflexion et d'étude pour le développement de l'optique http://www.cercle-credo.com/
EURIPIDES European smart electronic systems http://www.euripides-eureka.eu/
OIDA, Optoelectronics industry development association http://www.oida.org/
OIF, Optical internetworking forum http://www.oiforum.com
CPMT, IEEE Components packaging manufacturing technology society http://www.cpmt.org/
IMAPS, International microelectronics and packaging society http://www.imapsfrance.org/
HAUT DE PAGE1.2 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
On se limite ici aux constructeurs français ou ayant une filiale française.
ATI, composants pour fibre optique, fibre spécifique http://www.ati-electronique.fr/
DataPixel, appareils de mesure...
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