发射组件TOSA常用参数及测试方法

发射组件T O S A常用参数及测试方法

内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）

发射组件TOSA常用参数

发射组件TOSA内部原理图

常用参数

1 正向电压V

F

指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下（一般为Ith+20mA）对应的正向电压值

包括激光器的带隙电压V

BG 及等效串联电阻的压降I*R

L

。下图为。

在高速应用条件下，激光器的寄生电感一般也要考虑。

图1 激光器的简化等效电路

WTD的LD一般为1.2 ~ 1.6V

V

F

参数对光模块的影响：激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题

图2 激光器的DC耦合驱动电路

OUT-及OUT+回路轮流导通，当OUT+灌入调制电流时：

V

LOW =V

CC

-V

F

-V

L

-I

MOD

*R

D

其中V

CC

为电源电压, 这里为3.3V

I

MOD

为调制电流，设为60mA

V

L

为激光器寄生电感（一般为1~2nH）引起的交变电流的压降，可近似计算为

V

L

=H*ΔI/Δt , 若在2.5Gb/s条件下工作，上升沿时间20%~80%为

80ps ,

则得出V

L

为0.7V

若R D =20Ω，I MOD *R D =1.2V

显然这时V LOW 很小，而事实上驱动器的输出级工作在放大状态，V LOW 一般大于 0.7V ，所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓，眼开度降低 2 阈值电流（Ith ）

指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值，它与激光器的材料和结构 相关。

对于LD 而言，Ith 越小越好 一般在25℃时

VCSEL-LD ，Ith=1~2mA FP-LD ， Ith=5~10mA DFB-LD ， Ith=5~20mA

Ith 随温度的升高而增加，关系式为

Ith=I 0 e T/T0 I 0为25℃时的阈值电流，T 0为特征温度，表示激光器对温度敏感的程度

对于WTD 的长波长激光器，T 0为50~80K Ith 参数对光模块的影响：

图3 激光器的P-I 曲线

目前模块较多的采用DC 耦合方式，偏置电流IBAIS 约等于Ith ，随着温度的升高，模块的APC 电路将自动增加IBAIS ，补偿Ith 的变化。由于模块驱动芯片一般能够提供60mA 的IBAIS ，所以通常情况下外购或自制激光器的Ith 指标能够达到模块使用要求。

3 P-I曲线（P-I）

指激光器总的输出光功率P与注入电流I的关系曲线，如图3所示

曲线的拐点是阈值电流

（1）曲线的斜率是激光器电光转换效率SE(mW/mA)，它是激光器的量子效率与器件耦合

效率的乘积。

量子效率η=hc/λe = hf/e

h为普朗克常数，C为光速，f为频率，e为单位电子的电荷

WTD自制管芯的量子效率一般为30~50%，耦合效率为20~30% SE参数对模块的影响：SE直接反映激光器的功率大小

激光器功率通常是指在Ith+14mA（或Ith+20mA）直流电流的条件下测得的输出功率

模块输出平均光功率是指在I

BAIS +1/2 I

MOD

驱动电流的条件下对应的功率。

由于I

BAIS ≈Ith，则如果1/2 I

MOD

=14mA ，则模块功率与器件功率基本是一致

的。这里有

一点需要注意的是，由于器件测试时测试光纤是自由状态，而器件安装在模块外壳中时

连接器的限位导致光路耦合到光纤时的效率往往不一致，这样最终结果存在差别。

（2）P-I曲线的线性度

实际P-I曲线是一条曲线，而不是直线，如图4

图4 P-I 曲线的线性度

P-I 曲线的线性度测试的简单方法：可以通过曲线对应的10%及额定光功率点的直线

与实际曲线偏离的最大变化来表示，即 功率线性度=(P2-P1)/P2 ×100%

线性度参数对模块的影响:只要曲线上点的斜率大于0，一般不会影响模块

使用

但其消极影响有：a 将会对激光器的工作点的计算产生偏差

b 将引起模块消光比的温度补偿的误差。解释如下： 因为目前模块消光比的温度补偿方法大致有4种（不考虑双环控制）：

1）在调制电流设置端加热敏电阻

2）芯片带有温度补偿电路，可设置温度补偿的起始点及变化斜率

3）K 因子补偿，在ΔI MOD =K ΔI BIAS , 因为激光器SE 的温度特性有如下特点，

在25℃到60℃，SE 变化不大，但从60℃到85℃，却变化较大，所以单纯设置一个补偿斜率不能够进行有效补偿，而阈值的温度变化快慢与SE 比较接近，因此K 因子补偿能够较好解决补偿斜率变化的问题

额定光功率

P 10%P 0

4）Look-up Table 查找表方式，往往根据几个典型温度点精确设置I BIAS 及

I MOD

以上4种方法均是以激光器具有良好的线性度为前提的。

（3）拐点

指P-I 曲线上的扭转点，如图5

图5 P-I 曲线的拐点

拐点处P=f(I)存在多值函数，

若驱动电流正好在拐点处，由于这时电流对应多个光功率， APC 电路无法保证光功率的稳定，导致模块在每个功率范围内跳变。 （4）最大饱和光功率

I

P