本文關鍵詞：高速寬帶光模塊電磁干擾及熱設計研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著數(shù)據(jù)通信和電信技術的快速發(fā)展,光網(wǎng)絡信息容量激增,高速光模塊成為當前光通信領域的一大研究熱點。以CFP、CFP2、CFP4以及QSFP+封裝形式為主的100Gbit/s光收發(fā)模塊,具有高集成度且支持熱插拔的特點,主要應用于以太網(wǎng)核心路由器、交換機、大型數(shù)據(jù)中心。圍繞高速光模塊封裝中光與熱、電磁多場互作用及綜合設計等關鍵問題進行研究,具有重要的科學意義。本文針對高速光模塊的散熱和電磁兼容問題開展了以下研究：首先給出了CFP模塊內部組件功能及布局,分析模塊以及組件的散熱路徑,建立熱阻模型,進行初步的散熱結構設計。提出了具有內部散熱通道的光模塊組件級復合散熱結構,改善散熱效果。然后,利用熱仿真軟件FLOTHERM分析模塊內部的熱場分布,提出改進方案,最終使模塊的工作殼溫滿足指標要求。接著對光模塊進行電磁屏蔽設計,]POSA、ROSA夕加屏蔽殼,組件之間用隔板隔開,屏蔽殼與中間隔板均采用三層吸波屏結構。本文首先分析了簡單吸波屏的原理,并在此基礎上提出基于光子晶體隔離層和新型納米復合材料吸波層的結構優(yōu)化設計方案。通過有限元仿真軟件HFSS分析吸波屏反射系數(shù),驗證方案的可行性。又由于光模塊尺寸較小,組件間距也很小,且需要功能開孔以通尾纖或滿足散熱需求,基于傳輸線法計算開孔屏蔽殼的屏蔽效能(SE),并研究相關參數(shù)對SE的影響。最后,通過HFSS仿真結果驗證對于高速光模塊的電磁兼容設計達到一定的屏蔽效果。本文圍繞高速寬帶光收發(fā)模塊的散熱問題和電磁干擾問題,為CFP/CFP2/CFP4封裝形式的高速寬帶光模塊提供了一種可行的散熱和電磁屏蔽結構設計方案,提高模塊整體的散熱效率,減小電磁噪聲的影響,為1OOG高速寬帶光模塊的電磁屏蔽和熱管理提供理論模型和設計原型。
【關鍵詞】：高速光模塊 熱設計 熱流體動力學 熱流路徑 電磁兼容 傳輸線法 電磁干擾屏蔽
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN03;TN929.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.1.1 光網(wǎng)絡的最新進展9-10
• 1.1.2 高速光模塊的發(fā)展趨勢10-11
• 1.2 光組件的最新發(fā)展11-13
• 1.2.1 光發(fā)射子組件TOSA11-12
• 1.2.2 光接收子組件ROSA12-13
• 1.2.3 光雙向收發(fā)組件BOSA13
• 1.3 光模塊封裝可靠性13-16
• 1.3.1 光模塊封裝中的熱狀態(tài)問題13-14
• 1.3.2 光模塊封裝中的電磁兼容問題14-15
• 1.3.3 熱設計與電磁兼容設計的仿真軟件15-16
• 1.4 本文主要研究工作16-17
• 第二章 光模塊熱設計與電磁兼容設計理論基礎17-27
• 2.1 光模塊系統(tǒng)框架結構17-18
• 2.2 熱設計的理論基礎18-22
• 2.2.1 熱量傳遞基本方式18-20
• 2.2.2 熱管散熱器20-21
• 2.2.3 常用的導熱材料21-22
• 2.3 電磁兼容設計的理論基礎22-26
• 2.3.1 屏蔽機理與效能22-23
• 2.3.2 電磁帶隙理論23-25
• 2.3.3 電磁屏蔽材料的發(fā)展25-26
• 2.4 本章小結26-27
• 第三章 .光模塊封裝的熱設計27-43
• 3.1 光模塊熱設計標準27-29
• 3.1.1 光模塊熱設計目標27
• 3.1.2 光模塊熱參數(shù)27-29
• 3.2 光模塊熱環(huán)境分析及初步散熱設計29-32
• 3.2.1 模塊整體散熱路徑29-30
• 3.2.2 內部組件散熱路徑30-31
• 3.2.3 具有內部散熱通道的散熱結構設計31-32
• 3.3 熱仿真分析32-42
• 3.3.1 建立仿真模型32-33
• 3.3.2 求解計算及結果顯示33-35
• 3.3.3 結果分析及方案改進35-42
• 3.4 本章小結42-43
• 第四章 光模塊封裝的電磁兼容設計43-61
• 4.1 光模塊電磁環(huán)境分析43-45
• 4.1.1 電磁輻射源與輻射路徑43-44
• 4.1.2 光模塊EMC分析與設計目標44-45
• 4.2 光模塊電磁屏蔽結構設計方法45-51
• 4.2.1 屏蔽殼分倉的電磁屏蔽結構45-46
• 4.2.2 基于光子晶體和納米復合材料的吸波結構設計46-50
• 4.2.3 屏蔽結構優(yōu)化設計50-51
• 4.3 電磁屏蔽效能分析51-57
• 4.3.1 單孔對屏蔽效能的影響51-54
• 4.3.2 孔陣對屏蔽效能的影響54-57
• 4.3.3 屏蔽殼開孔設計57
• 4.4 仿真結果與分析57-60
• 4.5 本章小結60-61
• 第五章 總結與展望61-63
• 5.1 總結61
• 5.2 展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀碩士期間參與課題與發(fā)表學術論文情況69

【參考文獻】

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本文編號：256244