光模块接收电路原理_图文.
用于宽带接入网的光模块工作原理
1UI
{0.22UI, 0.375UI, 0.20UI, 0.20UI, 0.30UI}
光眼图实例
光接收模块
• 光接收模块的作用是把经过传输后的微弱光信号 转换为电信号,并放大、整形恢复为原输入的电信 号；光接收模块的原理框图如下
偏置电压
PD/APD TIA
光接收组件(ROSA)
主放
判决/限幅放大
信号通过光模块实现传输媒体的转换(光纤←→铜线)
电光转换
光电转换
LD,LED
光发射
光纤
模块
E/O
PD,APD
O/E
光接收 模块
电发射机
电接收机
光发射模块
光发射模块是由将带 有信息的电信号转换 成光信号的转换装置 和将光信号送入光纤 RF输入 的传输装置组成
右图是光发射模块的 示意图
MD LD
放大驱动电路 (电流开关)
• 将LD芯片和监测光电二极管(MD)加上其他 元件封装在一个紧密结构中(TO同轴封装或 蝶形封装),就构成光发射组件(TOSA)
激光二极管驱动电路
驱动电路实质上就是一个高速电流开关
驱动电路原理电路
LD调制电流输出电路原理图
LD直流耦合接口电路原理图
激光器驱动电路原理图
驱动电路结构
一个典型的激光器驱动电路包括下列部分： 1. 差分电流开关电路—向LD输出调制电流 2. 偏置电流发生器—向LD提供直流偏置电流 3. 自动功率控制(APC)电路—在不同温度和
• 上行光波长为1310nm 下行光波长为1490nm 1550nm作为传输视频信号用
• 传输码型为扰码的不归零码,CID抗扰度大于72bit
GPON
• GPON(Gigabit-capable passive optical networks)千兆无 源光网络
光模块接收电路原理_图文.
主要内容■前置放人电路匸作原理■限幅放大器电路工作原理■误码率测试和接收灵敏度评估■时钟数据恢复(CDR)电路匸作原理■ APD及APD偏首电压的升压电路原理电流一电压转换电路■电流诫过电阳R就会产生电JKiR-l^(a)■运口放人器构诫的l・V变换电路一图(b)任这种l・V咬换电路中.接入个负反馈电RIRf.所以乂被称做跨阳放人器(TIA—Trammpedance Amplifier )■跨阻放人器的优点：减小了放人器输入瑞的电容.使电路的通频带紂到扩展.以适应岛速率便用对TIA的技术要求■低的等效输入噪声电流■高输入阻抗，低输入电容■足够宽的通频帯faO.75X工作速率■宽动态范围■ Rf要足够人，以保证有足够人的输岀电压跨阻放大器典型电路■右图是分离元件构成的TIA典型电路■ Q1也町以采用高频FET, 这样输入阻抗町以做得很高■因为采用分离尤件，寄生参数的彤响就很严用，所以电路的匸作速率不高，通常在早期低速模块中采用一个跨阻放大器IC 原理电路 ■上图是一个低速差分输出的集成电路TIA 的内部原 理电路自动增益控制 (AGC)电路■放大器对大信号足双 向限幅的■光信号足单向的（0、 1）■光信号过大时就会产 牛脉冲失真（单边削 波），OS'判别就会 出错一出现误码■ TIA 就必须冇AGC 功能，以保证足够的信 号动态范围In VottAGC 电路(1) 一可变跨阻AGC 电路(2)_消直流和二极管限幅k Mn SUU VaTAGE AUHFfR 0UTPU 1 BIHER OUTHJ I HLTEA MlTFR IMNSWKOWCt iMFUFtB WCAMCilLATIO N CfICUlTGND消直流电路原理3AGC电路(3)-混合方案TIA应用■TIA和探测器偏置（Vpd）必须通过良好的去耦滤波电路供电■PD和TIA必须冇良好的屏蔽■TIA的通频带（・3db高频截II:频率）：fH=（0.7 〜0.75）X 数据率也过小，会产生码间干扰；过高，会降低信噪比■选用低的等效输入噪声电流、高的跨阻抗的TIA,才能得较高灵敏度限幅放大器■ TIA输出的是模拟信号，耍把它转换成数字信号才能被信号处理电路识别■限幅放大器起的作川就是把TIA输出的幅度不同的信号处理成等幅的数字信号■限幅放大器Limiting Amplifier 主放大器Post Amplifier量化器Quantizer限幅放大器工作原理和典型电路■限幅放人器匸要有三部分组成：直流耦合多级放大器氏流漂移补偿（自动调零）电路光功率检测告警电路（有滞回的比较器）接收灵敏度■接收灵皈度指光接收机满足指定 比待误码率（如L o 或1012 ）时町 接收的址小卩均比功率（dBm ） 这足光接收机的乖要折标之・■噪声是礙制接收乂敏度的址上婴 因素■右图就是误码率和仁噪比的关系 曲线■只耍知道JFA 的竽效输入喙声 电流•Signal lo Noise Ratio (SNR)38} ouflabtUJ.±m应用此曲线就可推算出接收杲放度接收灵敏度测量什么是比特误码率?■比特误码率(BER—Bit Error Ratio)是衡量一个光接收机性能的最基本的参数DC：O —接收的误码比特数_在测虽时间内误码数旷匕被接收到的比特数-比特率X测彊时间■ BER的表示形式：1X10-N或者1.0E-N(N是正整数)影响误码率的因素■光功率(和消光比)的大小■信号噪声比(SNR)■传输速率(数据比特率)■抖动■信号码型■工作波长■码间干扰■模块中元器件性能劣化或故障误码仪但ERT)■误码仪(Bit Error Ratio Tester)il］图案发生器和误码分析仪组成■它通过比较图案发生器产生的数据码和光接收机收到并转换成电信号的数据码來测试待测光接收机在不同输入光功率时的误码率(R KWVR)伪随机二进制序列（PRBS）■PRBS： Pseudo Random Binary Sequenee 序列氏度2M,即每隔2M个比特就重复■FRBS的特点：1. PRBS町以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生2 在2"比持长度内，O和T是随机分冇的（类似噪卅），R 中0和1的个数是相等的3.在PRBS码型中包含最大n个连T码和"个连O码（反转后就是n・1个连T码和n个连O'码）伪随机码的产生刃PRBS GcncmtionXOK为何采用PRBS?■PRBS柑当尸随机数据”，因此它的频谱特征（在有限频带内）与白噪声接近，所以它适合用于测试通信系统的性能■这种数据的排列规则足确定的■一个PRBS序列町以串/并转换成务路（2、4、8、16…路），每路输出的速率降低，但仍然保持原序列的一切特征：反之，同一时钟源低速率筋路（2、4、8、16…路）同一n数的PRBS可以经并/串转换成高速率的n阶PRBS。
光模块基本原理 ——解释PPT文档75页
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
光模块基本原理 ——解释
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
光模块工作原理
光模块工作原理
光模块是一种将光信号转换为电信号或者将电信号转换为光信号的设备。
它包括一个光接收器和一个光发射器。
光接收器的工作原理是利用光电效应将光信号转换为电信号。
当光信号到达光接收器时，光信号会被感光材料吸收，这会激发其中的电子。
这些电子会被外加电场推动并形成电流。
电流的大小和光信号的强度成正比。
光发射器的工作原理是利用电流通过半导体材料产生光信号。
当电流通过半导体材料时，它会激发材料中的电子。
这些电子在激发后会通过跃迁的方式释放能量，并且这些能量以光子的形式发射出来。
光的波长可以通过控制电流的频率和强度来调节。
为了使光模块能够正常工作，还需要配备光纤来传输光信号。
光纤是一种特殊的光导材料，它能够将光信号沿着其长度传输。
光纤内部通常由一个或多个包层和一个中心芯构成。
光信号会在中心芯内部一直传输，并且在接收端或发射端与光模块相连。
总之，光模块通过光接收器和光发射器实现光信号和电信号的相互转换。
光接收器利用光电效应将光信号转换为电信号，而光发射器利用电流通过半导体材料产生光信号。
光纤用于传输光信号，使得光模块能够在不同设备之间进行远距离的光通信。
《光模块知识介绍》课件
CFP封装
大型封装，支持更高的通 道数和更高速的数据传输 。
光模块的接口类型和规范
LC接口
连接器类型，采用插拔式 连接，方便安装和维护。
SC接口
另一种常见的连接器类型 ，具有较高的插拔次数和 可靠性。
MSA接口规范
多源协议，定义了不同厂 商生产的模块之间的互操 作性。
光模块的互操作性和兼容性
互操作性
光模块集成化和小型化的发展趋势
总结词
为了降低成本、提高可靠性，光模块正朝着集成化和小型化的方向发展。
详细描述
集成化光模块将多个光器件集成在一个封装内，减少了连接器和布线的数量，提高了系 统的稳定性和可靠性。同时，小型化光模块能够满足高密度数据中心的需求，减少空间
占用和能耗。
光模块在5G、物联网等新兴领域的应用前景
不同厂商生产的模块应能够相互配合 工作，实现数据的传输。
兼容性
兼容不同厂商的模块
为了实现光模块市场的竞争和多样性 ，应确保不同厂商的模块具有互操作 性和兼容性。
同一厂商生产的模块应能够在不同设 备上实现数据的传输。
05 光模块的制造工艺和材料
光器件的制造工艺
芯片制造
在硅片上制造光器件的 核心部分，如激光器、
光学材料
如玻璃、晶体等，用于制造光 学元件。
其他材料
如连接器、电缆等，用于光模 块与其他设备的连接。
光模块的成本和价格
成本构成
芯片制造、封装工艺、光学元件 和其他材料的成本共同决定了光
模块的总成本。
价格影响因素
市场需求、技术水平、品牌知名 度等也会影响光模块的价格。
价格比较
不同类型的光模块价格差异较大 ，需要根据实际需求进行选择。
光收发一体模块原理课件
集成化与小型化的挑战
总结词
集成化和小型化是光收发一体模块面临的另一重要挑战。
详细描述
为了满足现代通信设备对高密度、小型化的需求，光收发一 体模块需要实现更高的集成度和小型化。这涉及到器件结构 的优化、新型封装技术的研发等多个方面，是光收发一体模 块技术发展的重要方向。
新材料与新工艺的应用前景
总结词
的稳定性和可靠性。
自动功率控制技术需要高灵敏度的光功率检测器和精确的反馈控制电路 ，以实现快速响应和精确控制。
数字信号处理技术
数字信号处理技术是光收发一体模块中用于提高信号传输性能和处理复杂信号的关 键技术。
通过数字信号处理技术，可以对光信号进行频域或时域的均衡、滤波、去噪等处理 ，以改善信号的传输性能和提高系统的信噪比。
数据中心与云计算中的应用
总结词
提升数据处理能力
详细描述
随着云计算和数据中心业务的快速发展，数据流量呈现出爆炸性增长，对数据处理能力 提出了更高的要求。光收发一体模块作为一种高速、高效的光通信模块，能够提供更高 的数据传输速率和更大的带宽，有效提升数据中心和云计算中心的数据处理能力，满足
大规模数据处理的需求。
工作原理
激光器通过激发介质产生光子，光子 在谐振腔内不断反射和放大，形成相 干光束，最终输出。
光束整形与准直
光束整形
光束整形是通过光学元件对光束进行改变，使其符 合特定的形状和分布，常见的整形方式有透镜整形 和反射镜整形。
准直技术
准直技术是将光束进行准直，使其具有一定的发散 角和方向性，常用的准直技术有透镜准直和反射镜 准直。
03
接收部分原理
Chapter
光电转换原理
01
光电转换是将光信号转换为电信号的过程。在光收发一体模块中，光电转换主要 通过光电二极管完成。当光照射到光电二极管上时，光子能量激发电子从束缚状 态进入自由状态，形成光电流，从而将光信号转换为电信号。
光模块工作原理简介
光模块工作原理简介目录摘要 (2)关键词 (2)1引用的文档和参考标准说明 (2)2缩写说明 (2)3正文 (2)摘要以SFP光模块为例，介绍光模块内部的组成和工作原理。
关键词SFP光模块1引用的文档和参考标准说明2缩写说明SFP：Small Form-factor Pluggable 小型化可插拔3正文光模块是我们群路科都要用到的PHY层的器件，虽然封装，速率，传输距离有所不同，但是其内部组成基本是一致的。
SFP收发合一Transceiver因其小型化，热插拔方便，支持SFF8472标准，模拟量读取方便（IIC读取），且检测精度高（+/-2dBm以内）而逐渐成为运用的主流，下面就以SFP光模块为例，介绍其内部的组成和相关的工作原理。
SFP内部结构图SFP光模块的内部结构：由上图可见，光模块主要部分是由光发射组件，激光驱动器，光接收组件（L16.2光模块光接收部分使用APD接收机，还需要升压电路），限幅放大器和控制器组成的。
驱动芯片和限幅放大器一般都支持从155Mb/s到2.67Gb/s多速率。
速率不同，传输距离不同的光模块有很多只是前端光组件的差别，高速率SFP光模块BOM成本的90％都集中在光组件上。
由上图还可以看出，为了保证上电顺序，SFP光模块的金手指部分的长度是不一样的，最长的是信号地，其次是电源，最短的是信号，这样在插拔的时候就保证了地－电源－信号的顺序。
光发射组件 TOSA（Transmiter Optical Sub-Assembly）：常用的光发射组件由两大类，一类是采用发光二极管LED封装的TOSA，一类是采用半导体激光二极管LD封装的TOSA。
前者谱线宽，耦合效率低（虽然LED可以发出几毫瓦的光功率，但是方向性差，能耦合到光纤中用于传输的部分只占1％－2％），但是价格低，使用寿命长，在低速短距的情况下还是有少量的运用，常用于百兆以太网多模光纤中短距离的数据传输，波长一般是1300nm。
SFP光模块及光接收器知识介绍演示课件.ppt
➢ APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（
Avalanche Photodetector)
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.精品课件.
PIN探测器
PIN探测器即P-I-N 探测器：P型掺杂＋Intrinsic＋N型掺杂
响应度： I PIN R • P
需加5～10V反偏电压
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.精品课件.
光器件
光器件是由少数几个光电 子元件和IC 、无源元件（ 如电阻、电容、电感、互 感、微透镜、隔离器）、 光纤及金属连线组合、封 装在一起，完成单项或少 数几项功能的混合集成件 。
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.精品课件.
光器件结构图
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.精品课件.
光器件分类
➢ 如按功能，可分为： 光发射器件 光接收器件
➢ 电信：OC -3/STM-1、OC -12/STM-4、OC-48/STM-16
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.精品课件.
SFP模块
特点： ➢ 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s ➢ 工作电压：3.3 V ➢ 波长：850nm，1310nm，1550nm，WDM ➢ 宽温工作范围 ➢ 传输距离可达100km+ ➢ 带数字诊断功能 应用： ➢ 数据通信：快速以太网，千兆以太网，1x/2x/4x 光
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.精品课件.
SFF模块
特点： ➢ 工作速率:155Mb/s~ 2.5Gb/s ➢ 工作电压：3.3 V ➢ 波长：850nm，1310nm，1550nm ➢ 宽温工作范围 ➢ 传输距离可达80km ➢ 带数字诊断功能（部分） 应用：
➢ 数据通信：快速以太网，千兆以太网，1x/2x/4x 光纤 通道
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.精品课件.
光模块工作原理
光模块工作原理
光模块是一种用来转换电信号和光信号的设备，它通过光电效应来实现光的发射和接收。
光模块一般由发光器件（例如激光二极管）和光电子器件（例如光电二极管）组成。
在光模块中，当电信号输入时，发光器件会产生相应的光信号。
发光器件接收到电信号后，会产生电流，这个电流会通过发光材料产生电子的跃迁从而产生光。
发光器件产生的光信号会经过适当的光学元件（如透镜）进行整形和调节，然后通过光纤传输。
当光信号到达目标位置时，光电子器件会接收到光信号。
在光电子器件中，光信号会产生电流。
光电二极管是常用的光电子器件之一，当光信号照射到光电二极管上时，能量激发了光电二极管内的电子，使其从价带跃迁到导带，产生电流。
光电二极管输出的电信号可以通过一系列的电器元件（如放大器）进行放大和处理。
通过发光器件和光电子器件的组合，光模块能够在电信号和光信号之间进行互相转换。
当电信号输入时，光模块会将其转换成光信号输出；当光信号输入时，光模块会将其转换成电信号输出。
这种转换过程可以实现高速、低损耗的信号传输，广泛应用于光通信和光网络等领域。
光模块接收电路原理与应用
• 在每个大的重复周期内的0、1数据流看起来是随机的，满足了我们对于 数据随机性的要求。但是同时其数据流中有大的重复周期，比如PRBS7 的码流的重复周期是127个比特，PRBS9的码流的重复周期是511个比 特，并不是真正的随机码流，所以这种码流被称为伪随机码
BER=
接收的误码比特数 被接收到的比特数
=
在测量时间内误码数 比特率×测量时间
• BER的表示形式：1×10-N 或者 1.0E-N (N是正整数)
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影响误码率的因素
• 光功率(和消光比)的大小 • 信号噪声比(SNR) —TIA噪声、PIN管暗电流 • 传输速率(数据比特率) • 抖动 • 信号码型 • 工作波长─PIN或APD对不同波长的光的响应度有差别 • 码间干扰─系统的高频带宽不够引起
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接收灵敏度测量
图案发生器
Data
Pattern Generator
光发送模块
Hale Waihona Puke 光可变衰减器Clock
误码检测仪 Bit Error Detector
Rx Data
待测光接收模块
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什么是比特误码率？
• 误码率(BER—Bit Error Ratio)是衡量一个光接收 机性能的最基本的参数
• 同时因为这种数据流很多时候只是为了测试使用的，用户的被测件 在正常工作时还是要根据特定的协议发送真实的数据流，因此产生 这种随机数据码流的电路最好尽可能简单，不要因此额外占用太多 的硬件资源