vk_logo twitter_logo facebook_logo googleplus_logo youtube_logo telegram_logo telegram_logo

#421 Микрооптика или полный цикл производства CWDM 19

Дата публикации: 07.07.2011
Количество просмотров: 49336

Если начать с общих фраз, то можно сказать, что за последние 2-3 года технология CWDM на базе пассивных мультиплексоров/демультиплексоров резко расширила свое присутствие в сетях операторов связи, особенно на metro-уровне. Конечно, это общемировая тенденция, но по внедрению "цветных" сетей Россия, пожалуй, в числе явных лидеров. Причиной этого стало широкое использование FTTB (оптоволокно до дома) и серьезная конкуренция, вынуждающая провайдеров применять самые новые и эффективные решения.

Не стоит на месте и DWDM. Кроме повсеместного распространения традиционных транспондеров у магистральных операторов, начали применяться недорогие мультиплексоры в сетях «альтернативщиков». Понятно - рынок бурно растет, и все чаще бизнес выходит в соседние города. Расстояния у нас большие, бывает и по 100-200 километров между соседними городами, так что лишнее волокно стоит очень недешево. Да и без усиления на EDFA уже не обойтись.

Ранее в нескольких прошлых обзорах писал, как работают CWDM и DWDM системы, а также какие топологии на их основе можно получить. Сегодня руки дошли до рассказа о производстве самого оборудования. Совершенно эксклюзивный материал "по следам" посещения производящего микрооптику завода. К сожалению, не в России (есть ли вообще у нас в стране что-то подобное?), а самом настоящем Китае. 

В сердце CWDM (в отдельных случаях DWDM) лежат тонкопленочные фильтры – TFF (Thin Film Filter). Выглядят они как небольшая запаянная с двух сторон «колба».

 

Каждая такая "штучка" представляет собой по своей сути полосовой фильтр, который пропускает определенный диапазон, а остальное отражает. Называется устройство – CWDM device. Его размеры - 5.5 мм в диаметре и 34 мм в длину. Основными материалами для производства CWDM фильтров являются:

1. Стеклянная колба.

2. Коллиматор.

3. Тонкопленочный фильтр (TFF).

4. Оптическое волокно.

5. Набор C/G линз (C-lens, GRIN-lens).

Процесс производства CWDM модулей можно представить в виде небольшой диаграммы:

Особенно интересна крайняя справа часть. Тестирование на самом деле важная часть процесса, и, вероятно, едва ли не треть стоимости. 

Если говорить о процессе сборки, то диаграмма будет выглядеть так:

А теперь про каждый шаг подробнее.
Итак, сборочная линия. Как и положено маски, халаты, на некоторых этапах перчатки, бахилы… обязательно наличие cleaning room.

С очисткой одежды, как в статье про производство оптических SFP/XFP и других модулей.

Первым шагом необходимо приклеить фильтр в виде кварцевого кристалла с пленкой на элемент, выполняющий роль коллиматора - GRIN lens. В качестве клея выступает «UV-эпоксидка». Она затвердевает под действием ультрафиолетового излучения.

Сборка ведется по такому принципу:

На GRIN-lens устанавливается сверху фильтр (заранее известного диапазона), края прихватываются клеем и помещаются в ультрафиолетовую камеру.

После УФ обработки готовые изделия выглядят так:

Очень важно не экономить на самом производственном помещении и системах очистки. В качестве клея, его устойчивости к внешним параметрам и скорости высыхания. В качестве микроскопов и инструментов для склеивания. Все это отличает качественное производство от подвального со сверхдешевыми фильтрами.

На следующем этапе (reflect assembly)

происходит 2 процесса: приклеивание коллиматора с 2-волоконным пигтейлом к ранее произведенной сборке фильтра и GRIN-lens. Схематически выглядит так:

Пигтейлы вклеиваются в коллиматор параллельно остальным производственным процессам.

Далее необходимо закрепить сборку и пигтейл в специальном станке. Юстируют эти 2 элемента относительно друг друга так, чтобы получить наименьшее значение затухания отраженного света. Т.е. берут 2-волоконный пигтейл, вклеенный в коллиматор (а это 2 порта: COM, Express) и измеряют затухание сигнала отраженного от сборки фильтра.

Необходимо добиться затухания не более 0.25дБ для отраженного сигнала. Кроме того, изоляция отраженного сигнала должна быть не менее 16дБ. Все измерительные приборы: анализатор спектра (OSA), измеритель мощности (Power meter), источник стабильного излучения (Light source) должны быть высокого качества.

Подключение измерительного оборудования происходит с помощью сварки пигтейлов.

Приклеивание коллиматора с пигтейлом к сборке фильтра и GRIN-Lens происходит точно так же с помощью «UV-эпоксидки». Процесс облучения выглядит так:

Все данные измерений получившегося устройства обязательно заносятся в таблицу:

Параллельно этому процессу и по такому же принципу собирают 1-волоконный пигтейл с коллиматором с C-lens. В итоге получаются 2 половинки будущего CWDM-device.

На следующем этапе надо их установить в стеклянную трубку. Но не все так просто. Необходимо снова добиться наименьшего затухания. Теперь по pass-порту. Эта процедура занимает в среднем 10 минут. Если, конечно, производитель на самом деле добивается наименьшего затухания. Итого 1 человек в час делает 6 склеек. За рабочий день 10 часов – 60 устройств… Полагаю, что теперь понятно, откуда берется стоимость качественных CWDM фильтров… И как делаются более дешевые устройства, где показатели затухания зачастую создаются на генераторе случайных чисел (естественно, в правильном диапазоне).

Итак, схематично все выглядит так:

Сама установка:

Закрепляют обе половинки и начинают в буквальном смысле «дергать» за «крутилки». В итоге, примерно через 10 минут обе части сьюстированы относительно друг друга:

Затухание должно быть не более 0.4дБ. Проверяются все наиболее важные показатели.

После этого на обе половинки надевают стеклянную колбу, промазывают той же самой UV-эпоксидкой, нагревают феном (чтобы клей немного расплавился) и снова немного юстируют перед обработкой ультрафиолетом:

Устройство можно сказать готово. Но далее идет один из самых важных этапов, особенно в России – это тестирование, и в том числе, на температурную стабильность.

Каждое устройство помещают на печку при температуре 75 градусов. Сразу мониторят как при этом изменяется затухание.

Затем в холодильник, почти такой же, как с мороженным.

Также есть специальная термокамера для aging теста:

После всех тестов производится сборка модулей мультиплексоров/демультиплексоров и OADM.

А далее снова тестирование.

  

И занесение результатов всех измерений:

Если сократить количество тестов, то сэкономить на производстве каждого модуля можно целую кучу денег. Это к слову о том, что производство производству далеко не товарищ и брат.

CWDM обычно требует очень высокого качества и большой наработки на отказ. На форуме был случай, как раз связанный с температурной стабильностью CWDM фильтров.

Кстати, немного в стороне остался момент полировки C/G линз, но тут ничего особенного вообще нет. Куча полировальных машин как для GRIN:

 
Так и для C-линз
 
Разница между ними в том, что GRIN полируются перпендикулярно оси кристалла, а С- округлой формы:
 
 
Вот так выглядит полный замкнутый цикл производства пассивных CWDM систем (не считая самих пленок). Далее черные коробочки надо упаковать в 19" корпуса, а еще лучше в модули для установки или самостоятельно или в специальные шасси. После этого CWDM систему можно эксплуатировать.
 
От редакции: если у вас есть чем поделиться с коллегами по отрасли, приглашаем к сотрудничеству
Ссылка на материал, для размещения на сторонних ресурсах
/articles/reviews/20750/mikrooptika-ili-polnyiy-tsikl-proizvodstva-cwdm.html

Комментарии:(19) комментировать

8 июля 2011 - 22:20
Robot_NagNews:
#1

Материал:
Если начать с общих фраз, то можно сказать, что за последние 2-3 года технология CWDM на базе пассивных мультиплексоров/демультиплексоров резко расширила свое присутствие в сетях операторов связи, особенно на metro-уровне. Конечно, это общемировая тенденция, но по внедрению "цветных" сетей Россия, пожалуй, в числе явных лидеров. Причиной этого стало широкое использование FTTB (оптоволокна до дома) и серьезная конкуренция, вынуждающая провайдеров применять самые новые и эффективные решения.

Полный текст


8 июля 2011 - 22:20
wanderer_from:
#2

классный репортаж, но ошибки класса "товарищЬ" и еще 401 одна штука режет глаз :(


8 июля 2011 - 22:39
Nag:
#3

Вот всегда так, если мало текста, вычитывать лень. :-)


9 июля 2011 - 13:03
vIv:
#4

Что-то я не понял, почему на самую муторную операцию юстировки нельзя посадить пару-тройку роботов. Они ж будут делать и быстрее, и точнее, и заодно можно в реальном времени статистику получать.


9 июля 2011 - 13:21
RialCom.ru:
#5

R&D такого робота могут себе позволить 2-3 компании в мире и они наверное уже его используют, только идет это оборудование под их маркой со всемирно известным именем и ценник соответствующий по GPL
Это также дорого и долго автоматизировать, как начать производство чипов памяти или процессоров последнего поколения! Только ко всему еще и объемные показатели производства на порядки меньше - CWDM DWDM и около них ож очень узкий рынок
А тут - быстрые деньги! И нам приятно - все работает и стоит доступно для любого домолана ;)


9 июля 2011 - 13:27
vIv:
#6

Какой там R&D в сортировке по двум-трём координатам и верчению соответствующим количеством шаговых моторчиков? Это делается студентом на ZX80 за две недели в бета-версии и вылизывается до идеала за пару месяцев, включая многократный подбор моторчиков.


9 июля 2011 - 18:43
j_box:
#7

да не поверю я что девайс стоимостью 100 руб (или сколько там) прошел подобное тестирование.
Брендовые компании, да тратятся(лись) на проверку качества изделий, чтобы до пользователя доходило минимум брака.
Это делается на автоматизированных линиях (тест нескольких экземпляров из партии).
Малоизвестным компаниям проще спихнуть процедуру тестирования на самого пользователя и просто не глядя менять бракованные экземпляры недовольным...
Транспортные расходы существенно ниже, чем подобное тестирование...

Просто прикинте сколько времени занимает тестирование одного изделия? Печь, морозилка, вибростенд... поместить... выдержать время... подсоединить к прибору... снять показания... зафиксировать (записать)... выкинуть бракованные из партии... Думаю от нескольких минут до нескольких десятков минут на каждое изделие необходимо при таком подходе... а это ЗП персонала проводящего деффектовку, электроэнергия, производственные площади...

Вот вам и производительность... пару десятков изделий в смену... на выходе...
А при валовом производстве (без тестов), можно выдать на гора несколько тысяч таких изделий в смену...
© "не верю".


9 июля 2011 - 19:15
Nag:
#8

Просмотр сообщенияj_box (09 июля 2011 - 17:43) писал:

да не поверю я что девайс стоимостью 100 руб (или сколько там) прошел подобное тестирование.


Он не сто рублей стоит, а почти 100 баксов.
Нетестированное железо для оператора - очень плохо.


9 июля 2011 - 20:29
zoro:
#9

Просмотр сообщенияvIv (09 июля 2011 - 12:03) писал:

Что-то я не понял, почему на самую муторную операцию юстировки нельзя посадить пару-тройку роботов. Они ж будут делать и быстрее, и точнее, и заодно можно в реальном времени статистику получать.
Какой там R&D в сортировке по двум-трём координатам и верчению соответствующим количеством шаговых моторчиков? Это делается студентом на ZX80 за две недели в бета-версии и вылизывается до идеала за пару месяцев, включая многократный подбор моторчиков.


Андрей, я до этого репортажа думал что такое делается полностью автоматом... Когда увидел репортаж- переспросил Павла- Что действительно все в ручную...? Я как человек соображающий немного в электронике-робототехнике то думаю что сборка полностью роботизированная линия сборки и подгонка убыстрит процесс плюс сделает более точным подбор параметров и удешевит производство... НО если например от количества привлеченных работников у тебя уменьшится налоговое бремя....


9 июля 2011 - 20:56
Ivan_83:
#10

Умы не готовы к тому что всё роботы делать будут.


Обсудить на форуме

Оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи

Зарегистрироваться