光模块基础知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Optical Network Transceiver Innovator,深圳市易飞扬通信技术有限公司,2008.10.22,公司光模块及命名规则介绍,组件及模块相关参数介绍,一、公司光模块及命名规则介绍,1.,GBIC,部分,GBIC,是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。,GBIC,设计上可以为热插拔使用。,GBIC,是一种符合国际标准的可互换产品。采用,GBIC,接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。,GBIC,是光纤的转接设备。,GBIC,是千兆位接口转换器的简称。本公司生产的,GBIC,产品一头是一个通用的,GBIC,公头，另一头可以是走光信号的,SC,，也可以是走电信号的,RJ45,。,1)1.25G/bps,双纤,/BIDI,模块,2),连接器,SC,，,RJ45,3)VCSEL/FP/DFB/CWDM,发射激光器,4),符合,RoHS,标准,5)+5V,电源供电,2.,SFP,部分,SFP,可以简单的理解为,GBIC,的升级版本。,SFP,模块（体积比,GBIC,模块减少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口数量。由于,SFP,模块在功能上与,GBIC,基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型化,GBIC,（,Mini-GBIC,）。,1)SFP,双纤模块,2),连接器,LC,3)VCSEL/FP/DFB/CWDM,发射激光器,4),符合,RoHS,标准,5),符合,SFF-8472,协议,6)+3.3V,电源供电,SFP/GBIC,系列 命名规则,说明,:,此命名规则只适用于公司内部,销售对外使用时,不需区分外壳以及,TOSA,类型（绿色部份）,且应根据客户应用不同,分为,Fiber Channel,、,SDH/SONET,等标准,对内模块不需做此划分，详见,datasheet,。,3.BIDI,部分,SFP-BIDI,，,GBIC-BIDI,与,SFP,，,GBIC,的区别很少，可以简单的理解：,SFP,模块要运用两根光纤完成光信号的收发功能，而,SFP-BIDI,指需要一根光纤就能完成光信号的收发功能。,1),单纤双向模块,2),连接器,SC,3)VCSEL/FP/DFB/CWDM,发射激光器,4),符合,RoHS,标准,5),符合,SFF-8472,协议,6)SFP-BIDI+3.3V,电源供电；,GBIC-BIDI +5V,电源供电,本公司生产的,BIDI,模块主要是分三个波段：,1490nm,、,1310nm,、,1550nm,。,BIDI,系列命名规则,二、组件及模块相关参数介绍,1.,发射组件部分,DFB,(Distributed Feed Back)DFB,型光发射机，分布反馈（激光器）。,采用模拟残留边带调幅（,AM-VSB,）信号（射频信号）直接调制激光二极管，使得光输 出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机,FP,法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件,.,光隔离度,光隔离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比,.,正向电压,Vf,当正向驱动电流,If,为一确定值,(,如对,F-P LD If=Ith+20mA),时对应于发射器件,(LD,、,LED),上的电压值,.,阈值电流,Ith,半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流,.,输出光功率,Pf,通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对,F-P,类,LD,Pf,为,Ith+20mA,对应的功率,.,峰值波长,Ip,对,LED,类产品,光谱图上最大峰值处对应的波长,.,对,LED,类产品,在,0.01nm,分辨峰 率的光谱图上,根据其纵模分布按,RMS,方式计算,.,光谱宽度,I,对,LED,类产品,在光谱图上,相对强度下降,-3dB,对应的光谱宽度即为,LED,的光谱宽度,;,对,F-P,类,LD,产品,采用,ITUTG.957,建议最大均方根宽度定义,;,对,DFB,类,LD,产品,采用,ITUTG.957,建议最大,-20dB,宽度定义,即主模中心波长的最大峰值功率跌落,-20dB,时的最大全宽,.,边模抑制比,SMSR,仅对,DFB-LD,类产品有意义,.,在,0.1nm,的分辨峰率下测试对应于某一电流值下 的光谱图,计算全调制条件下主模与最显著旁模间相对强度的差值,以,dB,数表示即为边模抑制比,.,2.,接收组件部分,暗电流,Id,在一定的反向偏执电压,VEE (,如,-5V),下,当无外来光功率输入时,流过光接 收组件之,PIN,管上的电流即为暗电流,.,响应度,R,在一定的反向偏执电压,VEE (,如,-5V),下,对应于一定的输入光功率,P,测试流过光接收组件之,PIN,管上的电流,I,I/P,之比值即为响应度,R.,带宽,BW,接收组件在小信号输入,(AGC,无启动,),是输出的幅频特性曲线上,当幅度下降,3dB,时对应的频带宽度称为宽带,.,接收灵敏度,Pr,在一定的误码率,(,如,BER=10-9),条件下,接收组件能接收到的最小平均输入光功率,.,饱和光功率,Ps,在一定的误码率,(,如,BER=10-9),条件下,光接收组件能接收到的最大平均输入光功率,.,动态范围,Dy,饱和光功率与接收灵敏度的差值,单位,dB,.,3.,发射模块部分,平均光发射功率,Po,在模块相应的速率及按要求输入信号电平的条件下,模块输出的光功率,.,消光比,(,Pon/Poff,),最坏反射条件时,全调制条件下传号平均光功率与空号平均光功率比值的最小值,.,眼图模板,在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象,.,这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制,为此,ITUT,建议,G.957,规范了一个发送眼图的模板,.,4.,接收模块部分,DFB,光谱,FP,光谱,SDH,同步数学体系,它是由一些网络单元组成的,在光纤或微波上进行同步信息传输、复用和交叉连接的网络,.,它具有全世界统一的网络节点接口和丰富的开销比特,它有一套标准的信息结构等级,分为,STM-I(155.52Mb/S),STM-4(622.08Mb/S),STM-16(2488.320Mb/S),等,.,光发射器件参数定义与符合,ELED,边发光二极管,具有与半导体激光器基本相同的结构,用腔损耗的办法抑制激射,光的发散性小,适合与光纤耦合,.,DFB(,Distributed Feed Back)DFB,型光发射机，分布反馈（激光器）。采用模拟残留边带调幅（,AM-VSB,）信号（射频信号）直接调制激光二极管，使得光输出强度随着射频信号强度的变化而变化，因此也称为直接调制光发射机,FP,法布里一泊罗谐振腔由两个平行的镜面构成,是激光震荡的基本条件,.,光隔离度 光隔离器允许传输方向与禁止方向的光功率之比,.,正向电压,Vf,当正向驱动电流,If,为一确定值,(,如对,F-P LD If=Ith+20mA),时对应于发射器件,(LD,、,LED),上的电压值,.,阈值电流,Ith,半导体激光器开始震荡亦即输出功率从无到有发生跃变时的正向驱动电流,.,输出光功率,Pf,通常指带尾纤发射器件的出纤光功率,对,F-P,类,LD,Pf,为,Ith+20mA,对应的功率,.,峰值波长,Ip,对,LED,类产品,光谱图上最大峰值处对应的波长,.,对,LED,类产品,在,0.01nm,分辨峰率的光谱图上,根据其纵模分布按,RMS,方式计算,.,光谱宽度,I,对,LED,类产品,在光谱图上,相对强度下降,-3dB,对应的光谱宽度即为,LED,的光谱宽度,;,对,F-P,类,LD,产品,采用,ITUTG.957,建议最大均方根宽度定义,;,对,DFB,类,LD,产品,采用,ITUTG.957,建议最大,-20dB,宽度定义,即主模中心波长的最大峰值功率跌落,-20dB,时的最大全宽,.,边模抑制比,SMSR,仅对,DFB-LD,类产品有意义,.,在,0.1nm,的分辨峰率下测试对应于某一电流值下的光谱图,计算全调制条件下主模与最显著旁模间相对强度的差值,以,dB,数表示即为边模抑制比,.,光接收组件的参数定义与符合,暗电流,Id,在一定的反向偏执电压,VEE (,如,-5V),下,当无外来光功率输入时,流过光接收组件之,PIN,管上的电流即为暗电流,.,响应度,R,在一定的反向偏执电压,VEE (,如,-5V),下,对应于一定的输入光功率,P,测试流过光接收组件之,PIN,管上的电流,I,I/P,之比值即为响应度,R.,带宽,BW,接收组件在小信号输入,(AGC,无启动,),是输出的幅频特性曲线上,当幅度下降,3dB,时对应的频带宽度称为宽带,.,接收灵敏度,Pr,在一定的误码率,(,如,BER=10-9),条件下,接收组件能接收到的最小平均输入光功率,.,饱和光功率,Ps,在一定的误码率,(,如,BER=10-9),条件下,光接收组件能接收到的最大平均输入光功率,.,动态范围,Dy,饱和光功率与接收灵敏度的差值,单位,dB.,光发射模块的参数定义与符号,平均光发射功率,Po,在模块相应的速率及按要求输入信号电平的条件下,模块输出的光功率,.,消光比,(,Pon/Poff,),最坏反射条件时,全调制条件下传号平均光功率与空号平均光功率比值的最小值,.,眼图模板,在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象,.,这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制,为此,ITUT,建议,G.957,规范了一个发送眼图的模板,.,接收模块的参数定义,光接收灵敏度,Pr,在模块的工作速率下,当误码为某一数值,(,如,BER=10-9),时的最小接收光功率,即为模块的灵敏度,Pr.,饱和光功率,Ps,在模块的工作速率下,当误码为某一数值,(,如,BER=10-9),是的最大接收光功率,即为模块的饱和光功率,Ps.,告警信号阈值,(PH-L),在模块的工作速率下,由大到小改变输入模块的光功率,当光功率减小到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值,(PH-L).,告警信号阈值,(PL-H),在模块的工作速率下,有小到大改变输入模块的光功率,当光功率增加到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值,(PL-H).,信号检滞后,告警信号阈值,(PH-L),和告警信号阈值,(PL-H),的差值,.,光模块的组成单元,光纤的色散,用一块三棱镜对着太阳光或者日光灯，我们可以看见光被分成了赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色；还有雨后的彩虹，这些都是最简单的色散现象。顾名思义，色散就是指一束同颜色的光通过透光物质后被散开成不同颜色的光的现象。,色散是光纤的一个重要参数。色散使得光纤中传输的光脉冲发生展宽。色散和带宽都是衡量光脉冲展宽大小的参数。色散越小，带宽就越大，所产生的脉冲展宽就越小；在光纤通信中，色散和带宽是一对矛盾。,1550FP 1.25G,模块在,G652,光纤里传输示意图。,色散的分类光纤的色散主要由模式色散、材料色散和波导色散组成。其中，材料色散与波导色散都与波长有关，所以又统称为波长色散。,模式色散,在多模光纤中，传输的模式很多，不同的模式，其传输路径不同，所经过的路程就不同，到达终点的时间也就不同，这就引起了脉冲的展宽。我们知道，在同一根光纤中，高次模到达终点走的路程长，低次模走的路程短，这就意味着高次模到达终点需要的时间长，低次模到达点需要的时间短。在同一条长度相等的光纤上，最高次模与最低次模到达终点所用的时间差，就是这段光纤产生的脉冲展宽。模式色散是多模光纤具备的，单摸不具备。影响光纤时延差的因素有两个：纤芯包层相对折射率差和光纤的长度。光纤的时延差与纤芯包层相对折射率差成正比。,其中是纤芯的折射率，是包层的折射率。越大，时延差