专为光学DSP应用而优化的振荡器
全球对通过高速网络进行更快数据传输的需求正以惊人的速度增长，并且随着诸如自动
驾驶，远程医疗和虚拟状态等需要大量数据的应用，这种需求将继续增长。在蜂窝电话行业中，最新的5G标准有望以20 Gbps的峰值数据速率，这比4G快20倍。
为了实现5G的所有的应用目标，将需要生产和安装毫米波设备，微单元和几英里的新光纤网络。一个高速网络的一个基本组成部分就是时钟振荡器。时钟振荡器必须是非常稳定的，并且抖动或相位噪声很小。采用最新制造技术和更高水平精度生产的时钟振荡器使下一代光学数字信号处理器（DSP）能够满足新5G标准以及其他新兴高速网络的网络需求。
光学DSP收发器
光学数字信号处理（DSP）收发器以100 Gbps至800 Gbps的传输速度处理网络流量，用于数据中心互连和长距离海底电缆。通过使用专用的相干DSP ASIC和硅光子集成电路（PIC），现在可以提供高达800 Gbps的高性价比光学DSP解决方案。这些新型400G和800G高密度可插拔收发器模块采用QSFP-DD，OSFP和CFP2-DCO尺寸。
图1.光学DSP收发器
包含这些高密度模块的组件必须满足具有挑战性的热和机械约束。支持这些设计的时钟振荡器已经过严格测试，以证明它们可以在日益紧凑的条件下提供稳定的信号（低抖动）。
对超低抖动时钟振荡器的需求
时钟振荡器产生一个非常一致，非常精确的周期性信号，以给光学DSP中所有其他功能的参考，从而使其功能同步。准确知道下一个要处理的数据包何时有效，这对于光学DSP的正常运行至关重要。
图2.时钟振荡器
如果基准信号有噪声，则光学DSP将无法以类似于噪声的速度正常工作。简而言之，抖动越高，误码率（BER）越高。具备超低抖动时钟振荡器的制造能力主要取决于两个因素：良好的质量控制电路和谐振器准备。超低抖动控制电路与精密制造的谐振器的配合（通过高质量测试设备进行测试）可产生超低抖动时钟振荡器。
封装挑战
时钟振荡器的大小是一个重要因素，因为可插拔的光学DSP外形（QSFP-DD，OSFP和CFP2-DCO）的空间有限。已开发出2.5 x 2.0mm和3.2 x2.5mm的标准封装，以支持6 MHz至175 MHz频段，并针对156.25 MHz光学应用进行了许多优化。在400 MHz至1000 MHz的较高频率下，可以使用9 x 7mm，7 x 5mm压控振荡器和压控SAW振荡器。开发计划正在进行中，以进一步将封装尺寸减小至5.0 x 3.2mm。
用于光学应用的超低抖动时钟振荡器
有专门设计用于支持网络和数据中心应用中常用的光模块的时钟振荡器系列。这些产品包括四路小型可插拔（QSFP），八路小型可插拔（OSFP）和C尺寸可插拔2（CFP2）光收发器，以及以太网，城域和长距离通信。
如上所述，尽管针对156.25 MHz应用进行了优化，但2.5×2.0mm小型封装的覆盖范围为6.000 MHz至175.000 MHz，而3.2×2.5mm封装的覆盖范围则为13.500 MHz至156.250 MHz。还提供3.2×2.5mm封装的快速周转时钟振荡器。这些系列的零件可用于覆盖10.000 MHz至1200.000 MHz的频率范围（请参见下表）。
表1.超低抖动时钟振荡器选项
用于光学应用的超低抖动VCXO / VCSO
压控晶体振荡器（VCXO）和压控SAW振荡器（VCSO）旨在支持网络和数据中心应用中常用的光模块。这些产品包括四路小型可插拔（QSFP），八路小型可插拔（OSFP）和C型可插拔2（CFP2）光收发器，以及以太网，城域和长途通信。3.2×2.5mm VCXO封装在各种封装中，覆盖的频率范围为40.000 MHz至170.000 MHz，5.0×3.2mm封装的覆盖范围为50.000 MHz至200.000 MHz。还提供3.2×2.5mm封装的Fast Turnaround VCXO，涵盖从10.000 MHz到1200.000 MHz的频率范围。
压控声表面波振荡器可在5.0 x 7.0mm的小型封装中支持400.000 MHz至1000.000 MHz频率的光模块。值得注意的是，具有成本效益的VCSO解决方案VCSL7系列。作为在800 MHz频率下的性能的示例，使用基本模式下运行的SAW器件，位于下表底部的项目实现了70 fs的相位抖动。通常，由于SAW振荡器的高频和较低的温度稳定性，这对于晶体是不可能的。但是，该器件显示出+/- 25的绝对拉拔范围，0.3≤VC≤3.0，保证超过+ 25°C的校准公差，并随工作温度范围，输入电压，负载，老化，冲击和振动而变化。
表2.超低抖动VCXO / VCSO选项
总结
随着网络流量的不断增长，光学DSP设计人员要求更高的稳定性参考信号，现在已经可以提供具有成本效益的时钟振荡器和压控振荡器，这些振荡器可在多种频率范围内提供超低抖动性能，以支持最新的高速光学器件。这些时钟振荡器的占位面积最小，可装入QSFPDD，OSFP和CFP2-DCO可插拔外形尺寸。
