光模块及组件测试简介

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常用光纤连接器类型
FC Type
SC Type
SC2 Type
FDD Type
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连接头端面类型
Insertion Loss(插入损耗) <0.3dB Return Loss(回波损耗) PC>40dB SPC>45dB UPC>50dB APC>60dB
LD是目前在接入网光模块 只用得最多的光发射器件
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LD基本工作原理-光的自发辐射与受激辐射
E2 E1
hf = E - E
2
= E - E 入射光 hf E
E2
2
E2
1
入射光 hf = E2 - E1

1
E1
E2
E2

E1
BOSA: Bi-Directional Optical Sub-Assembly, 光发射接收组件
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简介提纲
• • • •
光纤通信概述 LD激光器及探测器简介 光模块原理 光模块主要测试指标
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消光比（EXT）
EXT=10lg( ―1‖平均光功率/―0‖码平均光功率）
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眼图模板
右图是EPON 上行IEEE802.3ah 2004规定的眼图模板 下图是GPON上行G.984.2 规定 的的眼图模板
光是一种电磁波 可见光波长350nm—750nm 光纤通信所用的波长 800nm——1600nm
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光纤的损耗谱
G.652 SMF
损耗 (dB/km)
EDFA 带宽
10 0
0.4 0.2 0.1
NZDF+ G.655+
NZDFG.655-
（1）宽的传输带宽
一根光纤的潜在带宽可达20THz
（2）低的传输损耗
石英光纤损耗可低于0.2dB/km
（3）保密性能好
无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。
（4）成本低，重量轻
材料来源丰富,环境保护好，有利于节约有色金属铜。
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Sensitivity Saturation Optical Power Signal Detect Assert Level Signal Detect Deassert Level Signal Detect Hysteresis
SD Voltage Out Low SD Voltage Out High
光模块及组件测试简介
王咏
2011-04
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培训目的
了解光通信模块及组件相关知识
学习重点
1、光纤通信的优势 2、常用光通信的激光组件 3、光模块原理
培训对象
新入职员工
培训讲师 培训课时
王咏
2小时
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Patter Generator
Pattern Generator
Error Analyzer
Clock Source
Data Buffer
Data
Optical Transmitter
Optical Variabl Attenuator
Optical Data Receiver
Decision Circuit
-10 -20
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
波长 (mm)
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色散 (ps/nm-km)
1.0 0.8
G.653 DSF
20
损耗 (各类光纤)
光纤的结构
纤芯
包层
保护套
纤芯 core：折射率较高，用来传送光； 包层 coating：折射率较低，与纤芯一起形 成全反射条件； 保护套 jacket：强度大，能承受较大冲击 ，保护光纤。
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BOSA基本结构
LD To-Can Filter Holder
Engine Base Pigtail Holder PD To-Can
Pigtail
Filter
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BOSA原理
DDM测试功能内容
目前的测试中我们比较关注是A2H中 的96~105位，分别对应下表中对应的 5个光模块重要参数
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实时上报值算法
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DDM读数
• 2C 30 80 24 20 D4 18 5E 01 21
电光转换
LD,LED PD,APD
光电转换
光发射 模块 E/O 电发射机
光纤 O/E
光接收 模块
电接收机
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OptiLeabharlann Baidual module
光模块原理框图
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发射电路设计
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1+y1
1 y2 幅 0.5 度 y1 0 −y1 0 x1 x2 1UI x3 x4 1
{0.22UI, 0.375UI, 0.20UI, 0.20UI, 0.30UI}
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光谱
• 对于DFB激光 器取-20dB条 件下的测试光 谱宽度
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• 光模块为光纤通信中必不可少的核心器件
• 光模块的用途？
• 按照系统需求将一定质量的光信号或者电 信号转换成标准定义的光信号或者电信号
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光模块在通信设备中的作用
光模块的作用：完成光电转换和电光转换 信号通过光模块实现传输媒体的转换(光纤←→铜线)
Error Detector
Counter
Optical Powermater Clock Buffer Clock Pattern Generator
(Transmmitter)
(Receiver)
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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
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简介提纲
• • • •
光纤通信概述 LD激光器及探测器简介 光模块原理 光模块主要测试指标
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法布里-帕罗型激光二极管 (FP-LD) 和分布反馈激光二极管 (DFB-LD)
LD具有体积小、重量轻、 低功率驱动、输出光功率 大、调制方便、寿命长和 易于集成等一系列优点.
简介提纲
• • • •
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光纤系统简介
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式
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光纤通信的优点
右图是通过TK – OLT读出的光模块 A2H中的96~105位。 分别有5组16进制数分别对应五个监 控参数的高八位和低八位数值 按照上面的算法得出的上报信息数值 分别为 温度：44.187 电压：3.28V 偏置电流：16.8 mA 发射光功率： -2.0dBm 接收光功率：-15.4dBm
发射电路设计
• 驱动电路实质上就是 一个高速电流开关
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发射电路设计
流过LD电流 “1‖ I=Ibias+Imod
―0‖ I=Ibias
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接收电路设计
运算放大器构 成的I-V变换电路 在这种I-V变换电 路中，接入一个 负反馈电阻Rf， 所以又被称做跨 阻放大器 （TIA— Tranimpedance Amplifier ）
发射电路设计
APC loop maintains a constant monitor-diode current. Extinction ratio reduced due to slope efficiency degradation
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接收的误码比特数 在测量时间内误码数 BER= = 被接收到的比特数 比特率X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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灵敏度测试
固定误码率下所能接收到的最小光功率 • 灵敏度值随固定的误码率所改变，不同误 码率下测试的灵敏度是不一样的
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平均输出光功率（P0）
• ������ 在光模块应用的速率及按要求使模块 在正常情况下工作，测试时间内连续模式 下，模块输出的平均光功率。 Po(dBm)=101g(**mw/1mw)单位：dBm • 对于突发光模式取突发包内的平均光功率
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光模块测试板级主要光参数测试指标
TX
• Optical Transmitter Power
RX
• • • • •
• •
• • • • • •
Tramitter Off power Output Center Wavelength Output Spectrum Width SMSR Extinction Ratio Optical Eye Diagram
测试光谱的意义
• 为何要测试光谱？
• 光谱中体现主要指标有哪些？ • 测试指标对实际系统传输有哪些影响？
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光模块接收部分测试
• 误码仪（Bit Error Ratio Tester）由码型发生器和误码分 析仪组成 • 它通过比较码型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来测试待测光接收机在不同输入光功 率时的误码率 •
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接收电路设计
限幅放大器主要 有三部分组成： 1.直流耦合多级放 大器 2.直流漂移补偿 （自动调零）电 路 3.光功率检测告警 电路(有滞回的比 较器)
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简介提纲
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公司自研光模块
SFF结构
SFF结构（APC）
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公司自研光模块
SFP结构
插拔式SFF
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FTTH系列产品
单纤三向TRIPLEXER系列产品
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图案发生器 Pattern Generator Clock 误码检测仪 Bit Error Detector Rx Data 待测光接收模块 Data 光发送模块 光可变衰减器
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SFF8472 EEPROM Information
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自发辐射光
1
E1

原子吸收入 射光子跃迁 至高能级
E2

受激辐射光
hf = E2 - E1 受激辐射
E1
自发辐射 宽谱宽、低功率
低定向性、相干性
受激吸收
窄谱宽、高功率
强定向性、相干性
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激光二极管的特性
• 激光二极管（LD—Laser diode）是一个电流器件， 只在它通过的正向电流超 过阈值电流Ith（Threhold current）时它发出激光 • 为了使LD高速开关工作， 必须对它加上略大于阈值 电流的直流偏置电流IBIAS • LD的两个主要参数：阈值 电流Ith和斜效率S（Slope efficiency）是温度的函数 ，且具有较大的离散性