光模塊知識(shí)介紹

1、http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 光模塊知識(shí)介紹光模塊知識(shí)介紹 王彥偉 2010-07-25 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1 1、光通信基本知識(shí)介紹、光通信基本知識(shí)介紹 2 2、光模塊基本原理介紹、光模塊基本原理介紹 3 3、現(xiàn)有、現(xiàn)有ONUONU光模塊芯片方案光模塊芯片方案 4 4、靜電的基本知識(shí)、靜電的基本知識(shí) NPI、工藝工程師、拉長、技術(shù)員 2小時(shí) 王彥偉 使和光模塊生產(chǎn)相關(guān)人員對光模 塊有初步的了解，對光模塊的結(jié) 構(gòu)、基本原理有初步的認(rèn)識(shí)。 培訓(xùn)目的培訓(xùn)目的 培訓(xùn)對象培訓(xùn)對象 培訓(xùn)講師培訓(xùn)講師 學(xué)習(xí)重點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn) 培訓(xùn)課時(shí)培訓(xùn)課時(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1

2、.1 光纖系統(tǒng)簡介 1.2 光通信發(fā)展簡史 1.3 光的基本知識(shí) 1.4 光纖的基本知識(shí) 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) 1，光通信基本知識(shí)介紹 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.1 光纖系統(tǒng)簡介光纖系統(tǒng)簡介 光纖通信主要是指利用激光作為信息的載體信號并通過光導(dǎo)纖維來傳 遞信息的通信系統(tǒng)，有以下優(yōu)點(diǎn)： 寬的傳輸帶寬 低的傳輸損耗 不受電磁干擾 成本低，重量輕 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.1 光纖系統(tǒng)簡介光纖系統(tǒng)簡介 基本光纖系統(tǒng)的構(gòu)架及其功能介紹： 發(fā)送單元：把電信號轉(zhuǎn)換成光信號； 傳輸單元：載送光信號的介質(zhì)； 接收單元：接收光信號并轉(zhuǎn)換成電信號； 連接器件：連接光纖

3、到光源、光檢測以及其它光纖。 信號 光發(fā) 射機(jī) 光源中繼器 檢測器 光接 收機(jī) 信號 電E/光O轉(zhuǎn)換 光纖 光O/電E轉(zhuǎn)換 發(fā)送單元傳輸單元接收單元 連接器件 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.2 光通信發(fā)展簡史 廣義的光通信： 3000年前的烽火臺(tái)；燈光、旗語 1791年，法國人發(fā)明了信號燈。 1880年貝爾發(fā)明光話，他以日光為光源，大氣為傳輸媒介，傳 輸距離是200米； 1881年貝爾發(fā)表了論文關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的復(fù)制與產(chǎn)生； 貝爾的光話始終沒有實(shí)用化： 沒有可靠的、高強(qiáng)度的光源； 沒有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒介。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.2 光通信發(fā)展簡史 19

4、66年“光纖之父”高錕博士首次提出光纖通信的想法。 1970年貝爾研究所林嚴(yán)雄在室溫下可連續(xù)工作的半導(dǎo)體激光器。 1970年康寧公司的卡普隆(Kapron) 之作出損耗為20dB/km光纖。 1977年芝加哥第一條45Mb/s的商用線路。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.3 光的基本知識(shí)光的基本知識(shí) 光是一種電磁波 可見光波長范圍350nm750nm 光纖通信所用的波長范圍800nm1600nm EPON和GPON數(shù)字部分使用的是1310nm和1490nm波長，上行 1310nm，下行1490nm 在CATV的傳輸里面使用的是1550nm，我們生產(chǎn)的EPON和GPON 系統(tǒng)，帶有模擬

5、部分的使用的就是這個(gè)波長。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 纖芯纖芯包層包層保護(hù)套保護(hù)套 纖芯 core：折射率較高，用來傳送光； 包層 coating：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件； 保護(hù)套 jacket：強(qiáng)度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 外徑一般為125um(一根頭發(fā)平均100um) 內(nèi)徑：單模9um 多模50/62.5um 12595012562.512 5 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 多模光纖跳線的顏色為橙色 單模光纖跳線的顏色為黃色 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖

6、的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 色散(Dispersion)：光脈沖沿著光纖行進(jìn)一段距離后造成 的 頻寬變粗。它是限制傳輸速率的主要因素。 模間色散：不同模式的光沿著不同的路徑傳輸。 材料色散：不同波長的光行進(jìn)速度不同。 波導(dǎo)色散：發(fā)生原因是光能量在纖芯及包層中傳輸時(shí)， 會(huì)以稍有不同的速度行進(jìn)。在單模光纖中，通過改變光 纖內(nèi)部結(jié)構(gòu)來改變光纖的色散非常重要。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 按照制造光纖所用的材料分： 石英系光纖、 多組分玻璃光纖、 塑料包層石英芯光纖、 全塑料光纖和氟化物光纖。 塑料光纖是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃 ）

7、制成的。它的特點(diǎn)是制造成本低廉，相對來說芯徑較大，與光源 的耦合效率高，耦合進(jìn)光纖的光功率大，使用方便。但由于損耗較 大，帶寬較小，這種光纖只適用于短距離低速率通信，如短距離計(jì) 算機(jī)網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纖 。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 按光在光纖中的傳輸模式分：單模光纖和多模光纖。 多模光纖的纖芯直徑為5062.5m，包層外直徑125m， 單模光纖的纖芯直徑為8.3m，包層外直徑125m。 多模光纖 多模光纖(Multi Mode Fiber)：中心玻璃芯較粗(50或62.5m)，可傳多種 模式的光。但其模間色散

8、較大，這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率，而且 隨距離的增加會(huì)更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時(shí)則只有 300MB的帶寬了。因此，多模光纖傳輸?shù)木嚯x就比較近，一般只有幾公 里。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 單模光纖 單模光纖(Single Mode Fiber)：中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9或10m)，只 能傳一種模式的光。因此，其模間色散很小，適用于遠(yuǎn)程通訊，但還存在 著材料色散和波導(dǎo)色散，這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要 求，即譜寬要窄，穩(wěn)定性要好。后來又發(fā)現(xiàn)在1.31m波長處，單模光纖的 材料色散和波導(dǎo)色散一為正、一為負(fù)，

9、大小也正好相等。這就是說在 1.31m波長處，單模光纖的總色散為零。從光纖的損耗特性來看，1.31m 處正好是光纖的一個(gè)低損耗窗口。這樣，1.31m波長區(qū)就成了光纖通信的 一個(gè)很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。 1.31m常規(guī)單模光纖的主要參數(shù)是由國際電信聯(lián)盟ITUT在G652建議中 確定的，因此這種光纖又稱G652光纖。， http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 按最佳傳輸頻率窗口分：常規(guī)型單模光纖和色散位移型單模光纖。 常規(guī)型：光纖生產(chǎn)長家將光纖傳輸頻率最佳化在單一波長的光上，如 1300m。 色散位移型：光纖生產(chǎn)廠家將光纖傳輸頻

10、率最佳化在兩個(gè)波長的光上，如 ：1300m和1550m。 我們知道單模光纖沒有模式色散所以具有很高的帶寬，那么如果讓單模光 纖工作在1.55m波長區(qū)，不就可以實(shí)現(xiàn)高帶寬、低損耗傳輸了嗎？但是實(shí) 際上并不是這么簡單。常規(guī)單模光纖在1.31m處的色散比在1.55m處色散 小得多。這種光纖如工作在1.55m波長區(qū)，雖然損耗較低，但由于色散較 大，仍會(huì)給高速光通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響。因此，這種光纖仍然不是理想 的傳輸媒介。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 為了使光纖較好地工作在1.55m處，人們設(shè)計(jì)出一種新的光纖，叫做 色散位移光纖（DSF）。這種光纖可以對色

11、散進(jìn)行補(bǔ)償，使光纖的零色 散點(diǎn)從1.31m處移到1.55m附近。這種光纖又稱為1.55m零色散單模 光纖，代號為G653。 G653光纖是單信道、超高速傳輸?shù)臉O好的傳輸媒介?，F(xiàn)在這種光纖已 用于通信干線網(wǎng)，特別是用于海纜通信類的超高速率、長中繼距離的光 纖通信系統(tǒng)中。 色散位移光纖雖然用于單信道、超高速傳輸是很理想的傳輸媒介，但當(dāng) 它用于波分復(fù)用多信道傳輸時(shí)，又會(huì)由于光纖的非線性效應(yīng)而對傳輸?shù)?信號產(chǎn)生干擾。特別是在色散為零的波長附近，干擾尤為嚴(yán)重。為此， 人們又研制了一種非零色散位移光纖即G655光纖，將光纖的零色散點(diǎn) 移到1.55m 工作區(qū)以外的1.60m以后或在1.53m以前，但在1.5

12、5m 波長區(qū)內(nèi)仍保持很低的色散。這種非零色散位移光纖不僅可用于現(xiàn)在的 單信道、超高速傳輸，而且還可適應(yīng)于將來用波分復(fù)用來擴(kuò)容，是一種 既滿足當(dāng)前需要，又兼顧將來發(fā)展的理想傳輸媒介。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 EDFA 帶寬帶寬 波長波長 (mm) 損耗損耗 (dB/km) 0.1 0.2 0.4 0.8 1.0 0 -20 -10 10 20 色散色散 (ps/nm-km) 損耗損耗 ( (各類光纖各類光纖) ) SMF DSF NZDF+ NZDF- G.652 G.653 G.655+ G.655- 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 光

13、纖的衰減光纖的衰減 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 光纖的衰減圖光纖的衰減圖 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 nm OH- OH- OH- 第一窗口 第二窗口 第三窗口 衰減(dB/km) 水峰值 6 5 4 3 2 1 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 光纖的衰減光纖的衰減 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 Insertion Loss(插入損耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 光纖連接器端面類型 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 FC TypeSC Type

14、SC2 Type FDD Type 1.4 光纖的基本知識(shí)光纖的基本知識(shí) 光纖連接器類型的基本類型 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 端面檢測 一、使用器材 1、200 倍光纖視頻檢查放大鏡一套，自帶光源，其型號分別為FIB- VIEW如圖表1所示、PIH-09如圖表2所示（根據(jù)要檢測的連接器 類型選配適當(dāng)?shù)倪m配器）； 圖表圖表 1：FIB-VIEW 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 圖表圖表 2：PIH-09 2、無水酒精和光纖擦拭紙； 3、酒精泵。 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:

15、/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 二、檢驗(yàn)步驟 1、去掉要檢測的連接器一端的防塵帽； 2、把連接器插入放大鏡的適配器中； 3、如果在放大鏡視野內(nèi)不能看到陶瓷插芯端面，則調(diào)整放大鏡的位 置調(diào)整旋鈕，直到陶瓷插芯端面的圖形全部進(jìn)入視野內(nèi)； 4、調(diào)整放大鏡的焦距到合適位置，使得陶瓷插芯的端面圖形達(dá)到最 清晰； 5、檢測陶瓷插芯端面，如果端面有灰塵如圖表3所示，或劃痕如圖 表4所示，則用光纖擦拭紙沾無水酒精擦拭，直到表面沒有灰塵 （或可以看到清晰的劃痕）；如圖表5所示： 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 圖表 3：臟的光纖跳線端面示意圖 圖表

16、 4：有劃痕的端面(已經(jīng)報(bào)廢)示意圖 圖表 5：清潔后的光纖端面示意圖 1.5 光纖端面清洗的基本知識(shí)光纖端面清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 6、如果陶瓷插芯端面125um以內(nèi)出現(xiàn)劃痕，則對該跳線進(jìn)行報(bào)廢。 7、去掉連接器另一端的防塵帽，并使該端的陶瓷插芯對準(zhǔn)放大鏡上自帶的 光源，在剛剛檢測過的連接器端的纖芯處可以看到光亮，否則，該連 接器的光纜有折斷的地方；如圖表6所示 圖表圖表 6：檢查光纖跳線是否有折斷：檢查光纖跳線是否有折斷 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 8、調(diào)換連接器的兩端，重復(fù)上述步驟，檢測

17、另外一個(gè)端面； 9、檢測完畢后，將連接器戴上干凈的防塵帽； 10、端面檢測完以后，做插損測試； 11、每天早上使用之前都必須對端面進(jìn)行檢測。 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 清潔光纖跳線的操作步驟清潔光纖跳線的操作步驟： 1、用浸過無水酒精（適量）的光纖擦拭紙擦拭陶瓷插芯，如圖表1所示； 圖表圖表 7：用沾酒精的擦拭紙擦拭陶瓷插芯：用沾酒精的擦拭紙擦拭陶瓷插芯 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2、用干凈的光纖擦拭紙的正面擦干陶瓷插芯。具體的操作方法：將光纖擦拭

18、紙水 平放在工作臺(tái)，正面朝上（光纖擦拭紙光滑的一面），手持連接器，使得陶 瓷插芯垂直于光纖擦拭紙，沿著光纖擦拭紙的紋路，按單一方向輕輕擦拭2-3 次，不能在光纖擦拭紙的同一位置反復(fù)擦拭，如圖表2所示 圖表圖表 2：正確的光纖擦拭方法：正確的光纖擦拭方法 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 圖表圖表 9：盤纖示意圖：盤纖示意圖 (6cm) 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 3、清潔完畢后，暫時(shí)不使用的光纖需要將跳接線的防塵帽戴好，跳 接線繞制好，不許有纏繞、互絞等現(xiàn)象

19、。 使用注意事項(xiàng) 1、用過程中不能傾斜插拔； 2、使用時(shí)，將取下的防塵帽放在指定的干凈的物料盒，使用完畢后 ，務(wù)必戴上防塵帽； 3、盤纖的直徑不能少于6cm，如圖表9所示； 4、光纖跳線每插拔5次，需清潔1次； 5、一根光纖跳線任意一端連接器最多插拔5000次； 6、跳接線在使用和轉(zhuǎn)移過程中不許有銳角彎折以及甩動(dòng)； 7、對于外觀已經(jīng)損壞的光纖跳線不予使用。 1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識(shí)光纖端面檢查清洗的基本知識(shí) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.1 組成框圖 2.2 BOSA組成 2.3 發(fā)射參數(shù)介紹 2.4 激光特性介紹 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 2.6 接收參數(shù)介紹 2.7 接

20、收跨阻放大器 2.8 限幅放大器 2.9 DDM上報(bào) 2.10其它功能模塊 2，光模塊基本原理介紹 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.1 組成框圖 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.2 BOSA組成 BOSA是PON光模塊里面最重要的器件，由于現(xiàn)在的PON都是單纖類 產(chǎn)品，我們公司的產(chǎn)品里面的光器件都是BOSA。實(shí)際上在骨干網(wǎng)上 面使用的都是雙纖的光模塊，這種模塊里面的發(fā)射和接收器件是獨(dú)立 的。 下面框圖是BOSA最基本的組成框圖，里面有激光器LD、接收光電二 極管（PIN）或者雪崩光電二極管（APD）、濾光片（WDM coupler ）、陶瓷插芯等組成。 http:/ 深圳市

21、共進(jìn)電子有限公司 2.2 BOSA組成 圖示為一個(gè)帶尾 纖BOSA的剖面 示意圖。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.2 BOSA組成 圖示為發(fā)射TO-CAN的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，激光器芯片通過銀漿粘接到熱沉上面，激 光器正面發(fā)的光通過透鏡聚焦耦合到外面光纖插針體，背向光照射到一個(gè)光電 二極管上面，用于自動(dòng)光功率控制。 激光器為電流驅(qū)動(dòng)元件，通過向激光器輸入相應(yīng)大小的電流可以得到需要的光 功率。 1 2 3 4 管座管座 AlN熱沉熱沉 陶瓷載體陶瓷載體 MPD LD激光器激光器 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.2 BOSA組成 圖示為接收TO-CAN的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，中間為一個(gè)PD芯片

22、，旁邊有兩個(gè)芯片電容 和一個(gè)跨阻放大器。 TO-CAN上面有一個(gè)透鏡，將入射的光聚焦照射到PD光敏面上面生成光電流， 然后通過跨阻放大器將微弱電流信號放大并轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出。 載體2 PD 電容 載體1 IC PD引線 9號引線 銀漿 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.3 發(fā)射參數(shù)介紹 光模塊發(fā)射部分的參數(shù)主要有發(fā) 射光功率、消光比ER、眼圖、 光譜。 我們提到的模塊發(fā)射光功率指的 都是激光器平均光功率，表達(dá)為 Pa=（P1+P0）/2； 我們常說的消光比有三種表達(dá)方 式： ER linear = P1/P0 ER (dB) = 10 log10(ER linear) ER (%)

23、= 100 X P0/P1 對于PON-ONU的模塊，還有一 個(gè)指標(biāo)是開啟時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.3 發(fā)射參數(shù)介紹 圖示為EPON ONU光模塊眼圖。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.3 發(fā)射參數(shù)介紹 圖示為EPON ONU光模塊光譜圖，在該圖上面我們可以看到中心波長 以及譜寬的指標(biāo)，譜寬會(huì)直接影響到模塊的傳輸代價(jià)。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.3 發(fā)射參數(shù)介紹 圖示為光模塊突發(fā)開啟時(shí)間示意圖，不同協(xié)議的模塊對時(shí)間要求不同 ，EPON要求比較寬松，為512ns，GPON是12.8ns。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.3 發(fā)

24、射參數(shù)介紹 圖示為光模塊突發(fā)關(guān)斷時(shí)間示意圖。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.4 激光特性介紹 激光二極管（LDLaser diode）是一個(gè) 電流器件，只在它通過的正向電流超過 閾值電流Ith時(shí)它發(fā)出激光； 激光器的閾值和出光效率隨著溫度的變 化而變化，其中閾值隨溫度升高而增大 ，效率隨溫度升高而減小。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.4 激光特性介紹 圖示為溫度T1時(shí)候的電流和出光關(guān)系 。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.4 激光特性介紹 圖示為溫度T2時(shí)候的電流和出光關(guān)系 。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.4 激光特性介紹 由于斜效率隨溫度升高而

25、變小，為了保持消光比不變，那么當(dāng)溫度升 高時(shí)，必須增大激光器的調(diào)制電流，當(dāng)溫度下降時(shí)，必須減小激光器 的調(diào)制電流。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 一個(gè)典型的激光器驅(qū)動(dòng)電路包括下列部分： 差分電流開關(guān)電路向LD輸出調(diào)制電流 偏置電流發(fā)生器向LD提供直流偏置電流 自動(dòng)功率控制（APC）電路在不同溫度和LD老化的情況下，改 變IBIAS，保持PAVG不變 故障告警、保護(hù)電路 調(diào)制電流、偏置電流監(jiān)控電路 輸入端整形電路（D觸發(fā)器） http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 驅(qū)動(dòng)電路實(shí)質(zhì)上就

26、是一個(gè)高速電 流開關(guān)，通過發(fā)射信號來控制開 關(guān)的閉合以及斷開。 激光驅(qū)動(dòng)器一般提供兩個(gè)電流， 偏置電流和調(diào)試電流。偏置電流 和激光器的閾值聯(lián)系在一起，調(diào) 制電流大小和激光器的出光效率 有關(guān)。 當(dāng)溫度變化的時(shí)候，偏置電流跟 蹤激光器閾值的變化，保證激光 器發(fā)射光功率的恒定，而調(diào)制電 流隨激光器的效率變化而增大或 者減小，保證消光比的恒定不變 。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 為了保證光模塊在整個(gè)溫度范圍內(nèi)的參數(shù)恒定，穩(wěn)定消光比和光功率 非常重要，現(xiàn)在有不同的方式可以用來保持消光比和光功率恒定： 單閉環(huán)自動(dòng)功率控制（APC）+熱敏電阻補(bǔ)償調(diào)制電流。 單閉環(huán)自動(dòng)功率控

27、制（APC）+LUT。 開環(huán)補(bǔ)償法 熱敏電阻補(bǔ)償(調(diào)制電流和偏置電流)。 通過MCU查表精確設(shè)置調(diào)制電流和偏置電流。 雙閉環(huán)控制，現(xiàn)在的M02098采用的是雙閉環(huán)的控制方式，芯片通過控制 背向光電流的平均值保持光功率恒定，通過控制背向光的P-P保持消光比 恒定。 其它方法 APC+芯片內(nèi)部對調(diào)制電流補(bǔ)償，這種方式是通過監(jiān)測偏置電流的變化來調(diào)節(jié) 調(diào)制電流的大小。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 通過檢測背光二極管（MD）產(chǎn) 生的光電流（平均值）來實(shí)現(xiàn)閉 環(huán)控制。這里我們認(rèn)為背向光和 正向出光的比例關(guān)系是相同的， 我們只需要保證背向光恒定，就 可以保證正向光功率恒定。

28、其實(shí) 這里面會(huì)有偏差，因?yàn)椴煌瑴囟?下相同的背向光對應(yīng)的正向光不 一定相同，這就是光模塊高低溫 功率變化的主要原因。 APC調(diào)節(jié)偏置電流來保持平均輸 出光功率穩(wěn)定；APC只對偏置電 流回路起作用 APC對調(diào)制電流無法控制，溫度 升高，斜效率降低，調(diào)制幅度變 小，APC卻使偏流加大，消光比 就變小了 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.5 激光驅(qū)動(dòng)器電路 調(diào)制電流和偏置電流的大小都可以用 鏡像恒流源來設(shè)置 上圖是基本型鏡像恒流源電路 當(dāng)Q1和Q2嚴(yán)格配對時(shí) Ir=Io Ir的又是由Rr來決定的，所以改變Rr就 可以設(shè)置Io 下圖是實(shí)際常用的一種鏡像恒流源電路 IoIrR2/R1 通過改變外

29、接電阻R2，就可以設(shè)置Io（ 調(diào)制電流或偏置電流） 在驅(qū)動(dòng)電路中有多處會(huì)用到鏡像電流源 ，不光用于電流設(shè)置，引出電流監(jiān)控也 要用到鏡像電流的方法 Q1Q2 Rr Io Ir +Vcc Q1Q2 Rr Ir +Vcc R2R1 Io http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.6 接收參數(shù)介紹 比特誤碼率的概念： (BERBit Error Ratio)是衡量一個(gè)光接收機(jī)性能的最基本的參數(shù) BER=接收的誤碼比特?cái)?shù)/被接收到的比特?cái)?shù) =在測量時(shí)間內(nèi)誤碼數(shù)/（比特率X測量時(shí)間） BER的表示形式：110-N 或者 1.0E-N (N是正整數(shù)) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.6 接收參數(shù)介

30、紹 光模塊的接收參數(shù)主要有靈敏度和飽和光功率： 靈敏度是指在滿足一定誤碼率條件下的最小接收光功率； 飽和指在滿足一定誤碼率條件下的最大接收光功率； 靈敏度和飽和之間的范圍習(xí)慣稱為接收的動(dòng)態(tài)范圍，如果靈敏度是- 28dBm，飽和是-8dBm，那么動(dòng)態(tài)范圍是20dB； 我們說靈敏度的時(shí)候，一定要指明是在哪一個(gè)誤碼率條件下的靈敏度 ，是10-12還是10-10，兩者一般有0.4dB左右差別； 靈敏度的條件除了誤碼率以外，還要指明碼型，我們使用的是PRBS （ Pseudo Random Binary Sequence）碼 序列長度2n-1，即每隔2n-1個(gè)比特就重復(fù) 在2n-1比特長度內(nèi)，0和1是隨

31、機(jī)分布的(類似噪聲)，其中0和 1的個(gè)數(shù)是相等的 EPON使用的是27-1 PRBS碼，其頻譜特性接近系統(tǒng)的4B5B編碼 GPON使用的是223-1 PRBS碼 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.6 接收參數(shù)介紹 影響靈敏度的因素： 光功率(和消光比)的大小 信號噪聲比(SNR) 傳輸速率(數(shù)據(jù)比特率) 抖動(dòng) 信號碼型 工作波長 碼間干擾 模塊中元器件性能劣化或故障 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.6 接收參數(shù)介紹 圖示為同一只光模塊不 同誤碼率下的靈敏度曲 線； 可以看出誤碼率的對數(shù) 和靈敏度（dBm表示） 是線性關(guān)系，這個(gè)關(guān)系 是我們使用外推法測試 靈敏度的基礎(chǔ)，即測試

32、高誤碼率下的幾個(gè)點(diǎn)可 以推算出低誤碼率的靈 敏度，節(jié)約了大量時(shí)間 。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.7 接收跨阻放大器 跨阻放大器是在BOSA內(nèi)部的，起到I-V變換以及放大的作用； 電流i流過電阻R就會(huì)產(chǎn)生電壓iR圖(a) 運(yùn)算放大器構(gòu)成的電路圖(b) 在這種I-V變換電路中，接入一個(gè)負(fù)反饋電阻Rf，所以又被稱做跨阻放 大器（TIATranimpedance Amplifier ） 跨阻放大器的優(yōu)點(diǎn)：減小了放大器輸入端的電容，使電路的通頻帶 得到擴(kuò)展，以適應(yīng)高速率使用 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.7 接收跨阻放大器 跨阻放大器要求： 低的等效輸入噪聲電流 高輸入阻抗，

33、低輸入電容 足夠?qū)挼耐l帶fH0.75工作速率 寬動(dòng)態(tài)范圍（通過AGC調(diào)整） Rf要足夠大，以保證有足夠大的輸出電壓 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.7 接收跨阻放大器 放大器對大信號是雙向限幅的 光信號是單向的（0、1） 光信號過大時(shí)就會(huì)產(chǎn)生脈沖失 真（單邊削波），01 判別就會(huì)出錯(cuò)出現(xiàn)誤碼 TIA就必須有AGC功能，以保證 足夠的信號動(dòng)態(tài)范圍 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 右圖是分離元件構(gòu)成的TIA典型 電路 Q1也可以采用高頻FET，這樣 輸入阻抗可以做得很高 因?yàn)椴捎梅蛛x元件，寄生參數(shù) 的影響就很嚴(yán)重，所以電路的 工作速率不高，通常在早期低 速模塊中采用 2.7 接收

34、跨阻放大器 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.8 限幅放大器 TIA輸出的是模擬信號，要把它轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能被信號處理電路 識(shí)別 限幅放大器起的作用就是把TIA輸出的幅度不同的信號處理成等幅的 數(shù)字信號 限幅放大器的名稱： 限幅放大器 Limiting Amplifier 主放大器 Post Amplifier 量化器 Quantizer http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.8 限幅放大器 限幅放大器主要有三部分組 成： 直流耦合多級放大器 直流漂移補(bǔ)償（自動(dòng)調(diào)零） 電路 光功率檢測告警電路(有滯 回的比較器) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.9 DDM上報(bào) 我們現(xiàn)在

35、生產(chǎn)的2X10光模塊和2X5的光模塊相比，區(qū)別就是多了 DDMI功能（digital diagnostic monitoring interface） DDMI功能是由協(xié)議要求的，SFF 8472協(xié)議主要就是規(guī)范大家的 DDM上報(bào)的一些格式； 我們常用的DDM上報(bào)量有5個(gè)： 工作電壓 工作溫度 激光器偏置電流 模塊發(fā)射光功率 模塊接收光功率 現(xiàn)在模塊的DDM上報(bào)都是通過I2C和MAC芯片進(jìn)行通信，MAC芯片 和光模塊進(jìn)行通信，實(shí)際上就是奪取光模塊內(nèi)部的兩個(gè)列表A0和A2 ，見下面圖示。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.9 DDM上報(bào) http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.9 DD

36、M上報(bào) A0表格存儲(chǔ)的主要是模塊的一些類型信息，比如光模塊的封裝、發(fā) 射波長、傳輸距離、速率、廠家信息、模塊型號以及生產(chǎn)日期和序 列號等。 可以看出A0表格還有一些空白保留的字節(jié)，這些是留給生產(chǎn)廠家自 定義使用以及后續(xù)協(xié)議增加新的功能使用。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.9 DDM上報(bào) 我們讀取模塊的DDM上報(bào)參數(shù)是通過讀取A2列表里面的信息得到的 ，這里有一個(gè)概念：內(nèi)校準(zhǔn)和外校準(zhǔn)（Internal Calibration External Calibration） 由于光模塊內(nèi)部的監(jiān)測量都是通過ADC采集的，CPU得到的實(shí)際上都是 數(shù)字信息，我們在生產(chǎn)的時(shí)候需要將這些信息和真實(shí)的

37、模擬量對應(yīng)起來 ，這個(gè)過程就是校準(zhǔn)，也有人稱為標(biāo)定。對于模擬量和數(shù)字量是線性關(guān) 系的參數(shù)，采用一階的函數(shù)擬合即可（比如發(fā)射光功率上報(bào)），如果不 是線性關(guān)系就需要使用4階函數(shù)擬合（比如使用APD的接收功率上報(bào)）。 函數(shù)擬合過程中，會(huì)產(chǎn)生一些系數(shù)和常量，這些系數(shù)和常量存儲(chǔ)在一定 的字節(jié)里面，ADC采集出來的原始數(shù)字信息也存儲(chǔ)在一定的字節(jié)里面。 對于外校準(zhǔn)，MAC芯片需要讀取的信息包括：ADC上報(bào)的原始數(shù)字信息 、該參數(shù)對應(yīng)的校準(zhǔn)因子（擬合出來的系數(shù)和常量），然后通過規(guī)定的 函數(shù)計(jì)算出我們需要的模擬信息。 對于內(nèi)校準(zhǔn)，光模塊內(nèi)部將上報(bào)的模擬信息直接計(jì)算出，存儲(chǔ)在相應(yīng)的 位置，這樣MAC芯片直接讀取即

38、可，不需要經(jīng)過運(yùn)算。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 2.10 其它功能模塊 除了前面提到的發(fā)射電路、接收電路、BOSA、DDMI功能外，光模 塊內(nèi)部還會(huì)有其它的一些功能電路： DC-DC升壓電路，對于使用APD接收芯片的模塊需要使用DC-DC升壓電 路，一般需要35V45V之間的電壓； 采樣保持電路（OLT）； 復(fù)位電路（OLT）； 這些內(nèi)容不再詳細(xì)描述，如有興趣可以提供其他PPT文件。 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 3，現(xiàn)有現(xiàn)有ONU光模塊芯片方案光模塊芯片方案 3.1 現(xiàn)有PON ONU光模塊芯片方案 3.2 T&W使用的芯片方案 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 3.1 現(xiàn)有現(xiàn)有PON ONU光模塊芯片方案光模塊芯片方案 http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 3.2 T&W使用的芯片方案使用的芯片方案 我們現(xiàn)在使用的芯片有三種 VITESSE 的VSC7965 ，現(xiàn)在用在2X5 EPON的模塊上面 Maxim的MAX3