光通信模塊基礎(chǔ)知識(shí)

1、讀書之法，在循序而漸進(jìn)，熟讀而精思光模塊基礎(chǔ)知識(shí)一、公司光模塊及命名規(guī)則介紹?1. GBIC 部分GBIC是一種符合國際標(biāo)準(zhǔn)的可互GBIC是將千兆位電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的接口器件。GBIC設(shè)計(jì)上可以為熱插拔使用。換產(chǎn)品。采用GBIC接口設(shè)計(jì)的千兆位交換機(jī)由于互換靈活，在市場上占有較大的市場分額。GBIC是光纖的轉(zhuǎn)接設(shè)備。頭，另一頭可以是走光信號(hào)的 SC,GBIC是千兆位接口轉(zhuǎn)換器的簡稱。本公司生產(chǎn)的GBIC產(chǎn)品一頭是一個(gè)通用的 GBIC 也可以是走電信號(hào)的 RJ45 o1) 1.25G/bps 雙纖/ BIDI 模塊2)連接器SC, RJ453) VCSEL / FP / DFB / CWDM發(fā)

2、射激光器4)符合RoHS 標(biāo)準(zhǔn)5) +5V電源供電?2. SFP部分? SFP可以簡單白理解為 GBIC的升級(jí)版本。SFP模塊(體積比GBIC模塊減少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以 上的端口數(shù)量。由于 SFP模塊在功能上與 GBIC基本一致，因此，也被有些交換機(jī)廠商稱為小型化GBIC(Mini-GBIC)。? 1) SFP雙纖模塊? 2)連接器LC? 3) VCSEL / FP / DFB / CWDM發(fā)射激光器? 4)符合RoHS 標(biāo)準(zhǔn)? 5)符合SFF-8472協(xié)議? 6) +3.3V電源供電?SFP/GBIC系列命名規(guī)則?說明：此命名規(guī)則只適用于公司內(nèi)部，銷售對(duì)外使用時(shí)，不需區(qū)分外

3、殼以及TOSA類型(綠色部份)，且應(yīng)根據(jù)客戶應(yīng)用不同分為Fiber Channel、SDH/SONET等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)內(nèi)模塊不需做此劃分，詳見 datasheet。G_P-XX XX- >5 X & X X Xt 234 578 Sirw昂科,皿IPin dun r <?_#,ar( "oht 聽gi g-UQKT 皿 cFAJb IJtbki LiI4Mvihb 4Si 1 miuUplOftWri lb MKtaJhIflOnZa-Dhri h «lrVJ：HLI 東2ki C JVCJTe'M'* -3KMI：»naiie

4、63;riFMid Wf (CM2 WAmrtDCM6Tim W1 34：t： KEMU： IJOCM一fiWC： « Io -IW*-TQ«CM： 7g so*ci“*e r» *m*cKLrwiBHi M 3 *6 士餐， tfi =* i： smewTQCft7： TVIUfl，:EH EV = vHUtLFrfF* i rnSFP-BIDI , GBIC-BIDI與SFP , GBIC的區(qū)別很少，可以簡單白理解：SFP模塊要運(yùn)用兩根光纖完成光信號(hào)的收發(fā)功能,而SFP-BIDI指需要一根光纖就能完成光信號(hào)的收發(fā)功能。1）單纖雙向模塊2）連接器SC3) VCS

5、EL / FP / DFB / CWDM 發(fā)射激光器4）符合RoHS 標(biāo)準(zhǔn)5)符合 SFF-8472協(xié)議6) SFP-BIDI +3.3V電源供電；GBIC-BIDI +5V 電源供電本公司生產(chǎn)的BIDI模塊主要是分三個(gè)波段:1490nm、1310nm、1550nm 。BIDI系列命名規(guī)則讀書之法，在循序而漸進(jìn)，熟讀而精思GF-X1 23XX- X X X X X X 4e r e e ioII* PeIPa d Ji i< t C:>1 y *«T«suuan ar*rx 惘FWi：1： in*BnS3：噂第4出小43j *h BID£&U

6、LC再帚是界¥Eucnh 心麻工，.jjHd a$at ina9ariEij *- -ip+c'*nr<I：-s t» -weJ -E19TOM看二月電 rrit： eulre n:n、組件及模塊相關(guān)參數(shù)介紹?1.發(fā)射組件部分?DFB （Distributed Feed Back） DFB 型光發(fā)射機(jī)，分布反饋（激光器）。采用模擬殘留邊帶調(diào)幅（AM-VSB）信號(hào)（射頻信號(hào)）直接調(diào)制激光二極管，使得光輸出強(qiáng)度隨著射頻信號(hào)強(qiáng)度的變化而變化， 因此也稱為直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)?FP法布里一泊羅諧振腔由兩個(gè)平行的鏡面構(gòu)成，是激光震蕩的基本條件.優(yōu)隔離度光隔離器允許傳輸方向與

7、禁止方向的光功率之比.怔向電壓Vf當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)電流If為一確定值（如對(duì)F-P LD If=Ith+20mA）時(shí)對(duì)應(yīng)于發(fā)射器件（LD、LED）上的電壓值.礴值電流Ith半導(dǎo)體激光器開始震蕩亦即輸出功率從無到有發(fā)生躍變時(shí)的正向驅(qū)動(dòng)電流前出光功率Pf通常指帶尾纖發(fā)射器件的出纖光功率，對(duì)F-P類LD,Pf為Ith+20mA對(duì)應(yīng)的功率.?奉值波長Ip對(duì)LED類產(chǎn)品，光譜圖上很大峰值處對(duì)應(yīng)的波長.對(duì)LED類產(chǎn)品，在0.01nm分辨峰 率的光譜圖上，根據(jù)其縱 模分布按RMS方式計(jì)算.銃譜寬度AI對(duì)LED類產(chǎn)品，在光譜圖上，相對(duì)強(qiáng)度下降-3dB對(duì)應(yīng)的光譜寬度即為LED的光譜寬度；對(duì)F-P類LD產(chǎn)品，采 用ITU

8、TG.957建議很大均方根寬度定義；對(duì)DFB類LD產(chǎn)品，采用ITUTG.957建議很大-20dB寬度定義，即主模中心波長的很大 峰值功率跌落-20dB時(shí)的很大全寬.M模抑制比SMSR僅又t DFB-LD類產(chǎn)品有意義.在0.1nm的分辨峰率下測試對(duì)應(yīng)于某一電流值下的光譜圖,計(jì)算全調(diào)制條件下主模與很顯著旁模間相對(duì)強(qiáng)度的差值，以dB數(shù)表示即為邊模抑制比.?2.接收組件部分?音電流Id在一定的反向偏執(zhí)電壓 VEE （如-5V）下,當(dāng)無外來光功率輸入時(shí)，流過光接 收組件之PIN管上的電流即為暗電 流.R向應(yīng)度R在一定的反向偏執(zhí)電壓 VEE （如-5V）下,對(duì)應(yīng)于一定的輸入光功率 P,測試流過光接收組件之

9、 PIN管上的電流I, I/P之比值即為響應(yīng)度R.帶寬BW接收組件在小信號(hào)輸入（AGC無啟動(dòng)）是輸出的幅頻特性曲線上，當(dāng)幅度下降3dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻帶寬度稱為寬帶.灌收靈敏度Pr在一定的誤碼率（如BER=10-9）條件下，接收組件能接收到的很小平均輸入光功率.?包和光功率Ps在一定的誤碼率（如BER=10-9）條件下，光接收組件能接收到的很大平均輸入光功率.初態(tài)范圍Dy飽和光功率與接收靈敏度的差值，單位dB.?3.發(fā)射模塊部分并均光發(fā)射功率Po在模塊相應(yīng)的速率及按要求輸入信號(hào)電平的條件下，模塊輸出的光功率.?肖光比（Pon/Poff）很壞反射條件時(shí)，全調(diào)制條件下傳號(hào)平均光功率與空號(hào)平均光功率比值的

10、很小值明艮圖模板在高速率光纖系統(tǒng)中，發(fā)送光脈沖的形狀不易控制，常?？赡苡猩仙?，下降沿過沖、下沖和振鈴現(xiàn)象.這些都可 能導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度的惡化，因此必須加以限制，為此ITUT建議G.957規(guī)范了一個(gè)發(fā)送眼圖的模板.m?SDH同步數(shù)學(xué)體系，它是由一些網(wǎng)絡(luò)單元組成的，在光纖或微波上進(jìn)行同步信息傳輸、復(fù)用和交叉連接的網(wǎng)絡(luò).它具有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口和豐富的開銷比特，它有一套標(biāo)準(zhǔn)的信息結(jié)構(gòu)等級(jí)，分為 STM-I（155.52Mb/S）,STM-4（622.08Mb/S）,STM-16（2488.320Mb/S） 等.光發(fā)射器件參數(shù)定義與符合ELED邊發(fā)光二極管，具有與半導(dǎo)體激光器基本相同的結(jié)構(gòu)，用

11、腔損耗的辦法抑制激射，光的發(fā)散性小，適合與光纖耦合.?DFB （Distributed Feed Back） DFB 型光發(fā)射機(jī)，分布反饋（激光器）。采用模擬殘留邊帶調(diào)幅（AM-VSB）信號(hào)（射頻信號(hào)）直接調(diào)制激光二極管，使得光輸出強(qiáng)度隨著射頻信號(hào)強(qiáng)度的變化而變化， 因此也稱為直接調(diào)制光發(fā)射機(jī)?FP法布里一泊羅諧振腔由兩個(gè)平行的鏡面構(gòu)成，是激光震蕩的基本條件.光隔離度光隔離器允許傳輸方向與禁止方向 的光功率之比.怔向電壓Vf當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)電流If為一確定值（如對(duì)F-P LD If=Ith+20mA）時(shí)對(duì)應(yīng)于發(fā)射器件（LD、LED）上的電壓值.礴值電流Ith半導(dǎo)體激光器開始震蕩亦即輸出功率從無到有發(fā)

12、生躍變時(shí)的正向驅(qū)動(dòng)電流前出光功率Pf通常指帶尾纖發(fā)射器件的出纖光功率，對(duì)F-P類LD,Pf為Ith+20mA對(duì)應(yīng)的功率.?奉值波長Ip對(duì)LED類產(chǎn)品，光譜圖上很大峰值處對(duì)應(yīng)的波長.對(duì)LED類產(chǎn)品，在0.01nm分辨峰率的光譜圖上，根據(jù)其縱 模分布按RMS方式計(jì)算.銃譜寬度AI對(duì)LED類產(chǎn)品，在光譜圖上，相對(duì)強(qiáng)度下降-3dB對(duì)應(yīng)的光譜寬度即為LED的光譜寬度；對(duì)F-P類LD產(chǎn)品，采 用ITUTG.957建議很大均方根寬度定義；對(duì)DFB類LD產(chǎn)品，采用ITUTG.957建議很大-20dB寬度定義，即主模中心波長的很大 峰值功率跌落-20dB時(shí)的很大全寬.M模抑制比SMSR僅又t DFB-LD類產(chǎn)品

13、有意義.在0.1nm的分辨峰率下測試對(duì)應(yīng)于某一電流值下的光譜圖，計(jì)算全調(diào)制條件下主模與很顯著旁模間相對(duì)強(qiáng)度的差值，以dB數(shù)表示即為邊模抑制比.光接收組件的參數(shù)定義與符合?音電流Id在一定的反向偏執(zhí)電壓VEE （如-5V）下，當(dāng)無外來光功率輸入時(shí)，流過光接收組件之PIN管上的電流即為暗電流.R向應(yīng)度R在一定的反向偏執(zhí)電壓 VEE （如-5V）下,對(duì)應(yīng)于一定的輸入光功率 P,測試流過光接收組件之 PIN管上的電流I, I/P之比值即為響應(yīng)度R.帶寬BW接收組件在小信號(hào)輸入（AGC無啟動(dòng)）是輸出的幅頻特性曲線上，當(dāng)幅度下降3dB時(shí)對(duì)應(yīng)的頻帶寬度稱為寬帶.灌收靈敏度Pr在一定的誤碼率（如BER=10-

14、9）條件下，接收組件能接收到的很小平均輸入光功率.?包和光功率Ps在一定的誤碼率（如BER=10-9）條件下，光接收組件能接收到的很大平均輸入光功率.初態(tài)范圍Dy飽和光功率與接收靈敏度的差值，單位dB.光發(fā)射模塊的參數(shù)定義與符號(hào)并均光發(fā)射功率Po在模塊相應(yīng)的速率及按要求輸入信號(hào)電平的條件下，模塊輸出的光功率.?肖光比（Pon/Poff）很壞反射條件時(shí)，全調(diào)制條件下傳號(hào)平均光功率與空號(hào)平均光功率比值的很小值明艮圖模板在高速率光纖系統(tǒng)中，發(fā)送光脈沖的形狀不易控制，常?？赡苡猩仙?，下降沿過沖、下沖和振鈴現(xiàn)象.這些都可 能導(dǎo)致接收機(jī)靈敏度的惡化，因此必須加以限制，為此ITUT建議G.957規(guī)范了一個(gè)

15、發(fā)送眼圖的模板.接收模塊的參數(shù)定義優(yōu)接收靈敏度Pr在模塊的工作速率下，當(dāng)誤碼為某一數(shù)值（如BER=10-9）時(shí)的很小接收光功率，即為模塊的靈敏度Pr.?包和光功率Ps在模塊的工作速率下，當(dāng)誤碼為某一數(shù)值（如BER=10-9）是的很大接收光功率，即為模塊的飽和光功率 Ps.港警信號(hào)閾值（PH-L）在模塊的工作速率下，由大到小改變輸入模塊的光功率，當(dāng)光功率減小到某一數(shù)值時(shí)，模塊的告警輸 出信號(hào)電平出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這時(shí)的光功率即為告警信號(hào)閾值（PH-L）.港警信號(hào)閾值（PL-H）在模塊的工作速率下，有小到大改變輸入模塊的光功率，當(dāng)光功率增加到某一數(shù)值時(shí)，模塊的告警輸 出信號(hào)電平出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這時(shí)的光功率即為告

16、警信號(hào)閾值（PL-H）.?'言號(hào)檢滯后 告警信號(hào)閾值（PH-L）和告警信號(hào)閾值（PL-H）的差值.123測試報(bào)告/Test Report產(chǎn)品名稱/ ProductSFP14T0測俄日期/Tm Date2008.6. 26產(chǎn)品型號(hào)/P/KCP-4724 YD測試人員71京by除浴J測讀條件 Test gndi tim溫度Tyj>icaJ-25T?數(shù)據(jù)該軍ZD浜壯RatpPRBS2:-1/Tcuvcrji呈淵/Rckjid ?enperaturcSlJ5G/bw6電壓 7Sut>d-1 v3.3V中心波長/ Wove】uns t h470mli7產(chǎn)品FFJU號(hào)Serial Nu

17、mber測戒溫度檢測58 / Measured Dnta3宜射部分/Tran5nii t ter接收部分/Ree i ver工作電流/Sup pl yCurrm9光功率 Optical cut power清光比 tttincli Gfi R力1ti 臺(tái)光接收靈Optical sertsitiv ity信號(hào)檢測閾值Zingil Cetect悒和光 功率 lax. inp 5 power10H-LL-HJ1)dBm& 2-1 BdBdBm都EdBm<BmmA12.D000008053（-2。匕）1.11皋8-27. 570.5-28.113J(25C)1.411. 1-27.3二30

18、.4-23.214(S5C)11.3-27.9-30.6-28. 5光模塊的組成單元、光收發(fā)體模塊的原理框圖段射辭分的W機(jī)網(wǎng)二靠£»|被就都載油乂«|*拿二光纖的色散用一塊三棱鏡對(duì)著太陽光或者日光燈，我們可以看見光被分成了赤、 橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色；還有雨后的彩虹,這些都是很簡單的色散現(xiàn)象。顧名思義，色散就是指一束同顏色的光通過透光物質(zhì)后被散開成不同顏色的光的現(xiàn)象。色散是光纖的一個(gè)重要參數(shù)。色散使得光纖中傳輸?shù)墓饷}沖發(fā)生展寬。色散和帶寬都是衡量光脈沖展寬大小的參數(shù)。色 散越小，帶寬就越大，所產(chǎn)生的脈沖展寬就越小 ；在光纖通信中，色散和帶寬是一對(duì)矛盾。*!

19、i-r_L_r_L_n_U U LJjC. i_L IIII色散的分類光纖的色散主要由模式色散、材料色散和波導(dǎo)色散組成。其中，材料色散與波導(dǎo)色散都與波長有關(guān)，所以又統(tǒng)稱為波長色散。?模式色散在多模光纖中，傳輸?shù)哪Ｊ胶芏?，不同的模式，其傳輸路徑不同，所?jīng)過的路程就不同，到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也就不同，這就引起了脈沖的展寬。我們知道，在同一根光纖中，高次模到達(dá)終點(diǎn)走的路程長，低次模走的路程短，這就意味著高次模到達(dá)終點(diǎn)需要的時(shí)間長，低次模到達(dá)點(diǎn)需要的時(shí)間短。在同一條長度相等的光纖上，很高次模與很低次模到達(dá)終點(diǎn)所用的時(shí)間差，就是這段光纖產(chǎn)生的脈沖展寬。模式色散是多模光纖具備的，單摸不具備。影響光纖時(shí)延差的因素

20、有兩個(gè)：纖芯 -包層相對(duì)折射率差和光纖的長度。光纖的時(shí)延差與纖芯-包層相對(duì)折射率差成正比。其中是纖芯的折射率，是包層的折射率。越大，時(shí)延差就會(huì)越大，光脈沖展寬也越大。從減小光纖時(shí)延差的觀點(diǎn)上看，希望較小為好，這種小的光纖稱為弱導(dǎo)光纖。通信用光纖都是弱導(dǎo)光纖。另外，光纖越長，時(shí)延差也越大，色散也越大。?材料色散材料色散是由光纖材料自身特性造成的。石英玻璃的折射率，嚴(yán)格來說，并不是一個(gè)固定的常數(shù)，而是對(duì)不同的傳輸波長有不同的值。光纖通信實(shí)際上用的光源發(fā)出的光， 并不是只有理想的單一波長（如FP多縱模激光器），而是有一定的波譜寬度。 當(dāng)光在折射率為n的介質(zhì)中傳播時(shí)，其速度 v與空氣中的光速C之間的關(guān)

21、系為：v=C/n光的波長不同，折射率n就不同，光傳輸?shù)乃俣纫簿筒煌＃ㄕ蚁抡凵渎使剑┮虼?，?dāng)把具有一定光譜寬度的光源發(fā)出 的光脈沖射入光纖內(nèi)傳輸時(shí)，光的傳輸速度將隨光波長的不同而改變，到達(dá)終端時(shí)將產(chǎn)生時(shí)延差，從而引起脈沖波形展寬。?波導(dǎo)色散光纖的第三類色散是波導(dǎo)色散。由于光纖的纖芯與包層的折射率差很小，因此在交界面產(chǎn)生全反射時(shí)，就可能有一部分 光進(jìn)入包層之內(nèi)。這部分光在包層內(nèi)傳輸一定距離后，又可能回到纖芯中繼續(xù)傳輸。進(jìn)入包層內(nèi)的這部分光強(qiáng)的大小與光波長 有關(guān)，這就相當(dāng)于光傳輸路徑長度隨光波長的不同而異。把有一定波譜寬度的光源發(fā)出的光脈沖射入光纖后，由于不同波長的 光傳輸路徑不完全相同，所以到

22、達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間也不相同，從而出現(xiàn)脈沖展寬。具體來說，入射光的波長越長，進(jìn)入包層中的光 強(qiáng)比例就越大，這部分光走過的距離就越長。這種色散是由光纖中的光波導(dǎo)引起的，由此產(chǎn)生的脈沖展寬現(xiàn)象叫做波導(dǎo)色散。三種色散的比較一般來說，光纖三種色散的大小順序是：模式色散 材料色散 波導(dǎo)色散對(duì)于多模光纖，總色散等于三者相加，在限制帶寬方面起主導(dǎo)作用的是模式色散，其他兩個(gè)色散影響很小。對(duì)于單模光纖，因只有一個(gè)傳輸模式，故不存在模式色散，其總色散為材料色散和波導(dǎo)色散之和。為減小總的波長色散，要盡量選用 窄譜線激光器作光源。對(duì)光纖用戶來說，一般只關(guān)心光纖的總帶寬或總色散。光纖光纜在出廠時(shí)，也只標(biāo)明光纖的總帶寬或總色散。

23、怎樣看待色散光源發(fā)出的光脈沖信號(hào)耦合進(jìn)光纖，在光纖中傳輸時(shí)，因光纖的色散特性造成了脈沖展寬。為了解光纖的傳輸容量特性， 就必須知道該光纖的帶寬究竟有多寬，以便安排它的傳輸信息量。三種色散的比較一般來說，光纖三種色散的大小順序是：模式色散 材料色散 波導(dǎo)色散對(duì)于多模光纖，總色散等于三者相加，在限制帶寬方面起主導(dǎo)作用的是模式色散，其他兩個(gè)色散影響很小。對(duì)于單模光纖，因只有一個(gè)傳輸模式，故不存在模式色散，其總色散為材料色散和波導(dǎo)色散之和。為減小總的波長色散，要盡量選用 窄譜線激光器作光源。對(duì)光纖用戶來說，一般只關(guān)心光纖的總帶寬或總色散。光纖光纜在出廠時(shí)，也只標(biāo)明光纖的總帶寬或總色散。怎樣看待色散光源發(fā)出的光脈沖信號(hào)耦合進(jìn)光纖，在光纖中傳輸時(shí)，因光纖的色散特性造成了脈沖展寬。為了解光纖的傳輸容量特性， 就必須知道該光纖的帶寬究竟有多寬，以便安排它的傳輸信息量。按傳輸模式分按光在光纖中的傳輸模式可分為：單模光纖和多模光纖。多模光纖的纖芯直徑為 5062.5 rid ,包層外直徑12511m，單模光纖的纖芯直徑為 8.3 riii,包層外直徑1251im。光纖的 工作波長有短波長 0.85 rid、長波長1.31 Rin和1.55 riii。光纖損耗一般是隨波長加長而減小，0.85 gm的損耗為2.5dB/km,1.31 gm 的損耗為0.35dB/km ,