光器件和芯片的结构介绍
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按应用划分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM等
按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，光线 路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
光模块发展历史
方便与休闲食品生产技术
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G
在数字通信系统中，码元同步是系统正常工作的必要条件。 时钟和数据恢复电路（Clock and Data Recovery —CDR）的作用就是在输入数 据信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正确的相位关系
D Flip-Flop
驱动芯片
➢ 激光器驱动（电流） ➢ 调制器驱动（电压）
方便与休闲食品生产技术
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 。
方便与休闲食品生产技术
光器件结构图
方便与休闲食品生产技术
光器件分类
➢ 如按功能，可分为： 光发射器件 光接收器件
➢ 按结构，可分为： TO器件(TOSA， ROSA，BOSA)； DIP（或Butterfly）器件； 表面贴装（surface mount) 器件等；
Photodetector)
方便与休闲食品生产技术
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
APD探测器
方便与休闲食品生产技术
APD探测器：Leabharlann Baidu雪崩光电探测器（Avalanche photodetector）
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
EAM LD
方便与休闲食品生产技术
构成：TEC致冷器，激光二 极管，EA调制器，背光检 测二极管和，热敏电阻等
放大器分类
方便与休闲食品生产技术
➢ 跨阻放大器：Transimpedance Amplifier（TIA ）
➢ 主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
方便与休闲食品生产技术
光模块基本原理
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
方便与休闲食品生产技术
光模块定义
方便与休闲食品生产技术
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功能的单元
光模块分类
方便与休闲食品生产技术
➢ 按传输速率，可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、10G等；
➢ 传输距离，工作波长，工作方式等
方便与休闲食品生产技术
探测器
方便与休闲食品生产技术
光探测器 作用把光信号转变为电信号的器件.
➢ PIN探测器 P型掺杂、本征（I）和N型掺杂。
➢ APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（Avalanche
按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块(transceiver,)
按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等
按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针 (1×9/2×9/SFF)
限幅放大器：Limiting Amplifier (LA) 自动增益控制放大器：Automatic Gain Control Amplifier (AGC).
跨阻放大器（TIA）
方便与休闲食品生产技术
Vcc i
Rf
i
A
u o =iR f
低的等效输入噪声电流 高输入阻抗，低输入电容 足够宽的通频带fH≈0.75×工作速率 宽动态范围 Rf 要足够大，以保证有足够大的输
MUX &DeMUX
方便与休闲食品生产技术
➢ MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数据。 （如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为9.95Gb/s ）
➢ DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16路 并行 数据
➢ LED (Light-Emitting Diode)
➢ EAM LD (Electro-absorption modulated lasers)
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
方便与休闲食品生产技术
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
方便与休闲食品生产技术
VCSEL
小型化
低功耗
智能化
远距离
方便与休闲食品生产技术
热插拔 高速率
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
方便与休闲食品生产技术
光模块内部主要元器件
探测器 激光器
放大器 时钟数据恢复 驱动芯片 MUX&DeMUX
方便与休闲食品生产技术
光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON)
功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
光模块发展趋势
响应度：
I APD M • RP
M与温度和反偏电压有关 需加30～60V反偏电压
激光器
方便与休闲食品生产技术
➢ FP LD (Fabry-Perot Laser) ➢ DFB LD (Distributed-Feedback Laser) ➢ VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)
出电压
(b)
这种I-V变换电路中有一个负反馈电阻Rf， 所以又被称做跨阻放大器（TIA）
主放
方便与休闲食品生产技术
限幅放大器
自动增益控制放大器
LA：转换速度快，功耗低，但是非线性限制了其应用
AGC： 在很大的动态范围都是线性的，应用范围广。例如：带均衡 器的接收机。
方便与休闲食品生产技术
时钟和数据恢复（CDR）电路
按工作模式划分：连续和突发（OLT：Optic Line Terminal，光线 路终端；ONU ：Optic Network Unit,光网络单元）
光模块发展历史
方便与休闲食品生产技术
封装形式：1X9 SFF GBIC SFP, XFP, SFP+ 传输速率：155M,622M 1.25G,2.5G 4.25G, 8.5G, 10G, 40G
在数字通信系统中，码元同步是系统正常工作的必要条件。 时钟和数据恢复电路（Clock and Data Recovery —CDR）的作用就是在输入数 据信号中提取时钟信号并找出数据和时钟正确的相位关系
D Flip-Flop
驱动芯片
➢ 激光器驱动（电流） ➢ 调制器驱动（电压）
方便与休闲食品生产技术
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 。
方便与休闲食品生产技术
光器件结构图
方便与休闲食品生产技术
光器件分类
➢ 如按功能，可分为： 光发射器件 光接收器件
➢ 按结构，可分为： TO器件(TOSA， ROSA，BOSA)； DIP（或Butterfly）器件； 表面贴装（surface mount) 器件等；
Photodetector)
方便与休闲食品生产技术
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
APD探测器
方便与休闲食品生产技术
APD探测器：Leabharlann Baidu雪崩光电探测器（Avalanche photodetector）
LED
都是面发光 谐振腔结构不同
EAM LD
方便与休闲食品生产技术
构成：TEC致冷器，激光二 极管，EA调制器，背光检 测二极管和，热敏电阻等
放大器分类
方便与休闲食品生产技术
➢ 跨阻放大器：Transimpedance Amplifier（TIA ）
➢ 主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers
方便与休闲食品生产技术
光模块基本原理
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
方便与休闲食品生产技术
光模块定义
方便与休闲食品生产技术
以光器件为核心增加一些电路部分和结构件等完成相应功能的单元
光模块分类
方便与休闲食品生产技术
➢ 按传输速率，可分为 155M、622M、1.25G、2.5G、10G等；
➢ 传输距离，工作波长，工作方式等
方便与休闲食品生产技术
探测器
方便与休闲食品生产技术
光探测器 作用把光信号转变为电信号的器件.
➢ PIN探测器 P型掺杂、本征（I）和N型掺杂。
➢ APD探测器 内部具有光电倍增(或称雪崩)光电二极管.（Avalanche
按速率划分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/s 等
按功能划分：发射模块，接收模块，收发合一模块(transceiver,)
按封装划分：1×9/ 2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等
按使用条件划分：热插拔 (GBIC/SFP/XFP) 带插针 (1×9/2×9/SFF)
限幅放大器：Limiting Amplifier (LA) 自动增益控制放大器：Automatic Gain Control Amplifier (AGC).
跨阻放大器（TIA）
方便与休闲食品生产技术
Vcc i
Rf
i
A
u o =iR f
低的等效输入噪声电流 高输入阻抗，低输入电容 足够宽的通频带fH≈0.75×工作速率 宽动态范围 Rf 要足够大，以保证有足够大的输
MUX &DeMUX
方便与休闲食品生产技术
➢ MUX：16路并行 数据输入，经过并串转换，输出数据。 （如并行数据输入为622Mb/s ，那么输出数据为9.95Gb/s ）
➢ DeMUX：则反过来，输入数据经过串并转换，输出16路 并行 数据
➢ LED (Light-Emitting Diode)
➢ EAM LD (Electro-absorption modulated lasers)
FP LD 和 DFB LD
都是边缘发光 谐振腔结构不同
方便与休闲食品生产技术
FP－LD DFB－LD
LED 和 VCSEL
方便与休闲食品生产技术
VCSEL
小型化
低功耗
智能化
远距离
方便与休闲食品生产技术
热插拔 高速率
主要内容
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式 光模块的特点及应用 光模块原理框图 光模块主要性能指标 光模块接口电平
方便与休闲食品生产技术
光模块内部主要元器件
探测器 激光器
放大器 时钟数据恢复 驱动芯片 MUX&DeMUX
方便与休闲食品生产技术
光接口形式：尾纤型（Pigtail）；插拔型（Receptacle） 光传输形式：双纤双向（MSA）；单纤双向（BiDi） 接入应用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON)
功能：不带监控功能（None DDM） 带数字诊断功能（DDM）
光模块发展趋势
响应度：
I APD M • RP
M与温度和反偏电压有关 需加30～60V反偏电压
激光器
方便与休闲食品生产技术
➢ FP LD (Fabry-Perot Laser) ➢ DFB LD (Distributed-Feedback Laser) ➢ VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)
出电压
(b)
这种I-V变换电路中有一个负反馈电阻Rf， 所以又被称做跨阻放大器（TIA）
主放
方便与休闲食品生产技术
限幅放大器
自动增益控制放大器
LA：转换速度快，功耗低，但是非线性限制了其应用
AGC： 在很大的动态范围都是线性的，应用范围广。例如：带均衡 器的接收机。
方便与休闲食品生产技术
时钟和数据恢复（CDR）电路