光模塊知識介紹

1、http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司光模塊知識介紹光模塊知識介紹王彥偉2010-07-25http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司1 1、光通信基本知識介紹、光通信基本知識介紹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、靜電的基本知識NPI、工藝工程師、拉長、技術(shù)員2小時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。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)重點學(xué)習(xí)重點培訓(xùn)課時培訓(xùn)課時http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司1.1 光纖系統(tǒng)簡介1.2 光通信發(fā)展簡史1

2、.3 光的基本知識1.4 光纖的基本知識1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識1，光通信基本知識介紹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： 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：連接光纖到光源、光檢測以及其它光纖。信號光發(fā)射機光源中繼器檢測器光接收機信號電E/

3、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；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用化： 沒有可靠的、高強度的光源； 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1966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

4、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 光的基本知識光的基本知識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800nm1600nmEPON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)，帶有模擬部分的使用的就是這個波長。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 coati

5、ng：折射率較低，與纖芯一起形成全反射條件；保護(hù)套 jacket：強度大，能承受較大沖擊，保護(hù)光纖。1.4 光纖的基本知識光纖的基本知識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50/62.5um12595012562.51251.4 光纖的基本知識光纖的基本知識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 光纖的基本知識光纖的基本知識色散(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

6、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，會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 光纖的基本知識光纖的基本知識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（有機玻璃）制成的。它的特點是制造成本低廉，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，如短距離計算機網(wǎng)鏈路、船舶內(nèi)通信等

7、。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 光纖的基本知識光纖的基本知識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更加嚴(yán)重。例如：600MB/KM的光纖在2KM時則只有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.

8、4 光纖的基本知識光纖的基本知識單模光纖 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)，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低損耗窗口。這樣，1.31m波長區(qū)就成了光纖通信的一個很理想的工作窗口，也是現(xiàn)在實用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波段。1.31m

9、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 光纖的基本知識光纖的基本知識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)廠家將光纖傳輸頻率最佳化在兩個波長的光上，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)，不就可以實現(xiàn)高帶寬、低損耗傳輸了嗎？但是實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

10、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 光纖的基本知識光纖的基本知識為了使光纖較好地工作在1.55m處，人們設(shè)計出一種新的光纖，叫做色散位移光纖（DSF）。這種光纖可以對色散進(jìn)行補償，使光纖的零色散點從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。現(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

11、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，又會由于光纖的非線性效應(yīng)而對傳輸?shù)男盘柈a(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，將光纖的零色散點移到1.55m 工作區(qū)以外的1.60m以后或在1.53m以前，但在1.55m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 (d

12、B/km)0.81.00-20-101020色散色散 (ps/nm-km)損耗損耗 ( (各類光纖各類光纖) )SMFDSFNZDF+NZDF-G.652G.653G.655+G.655-1.4 光纖的基本知識光纖的基本知識光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 543211.4 光纖的基本知識光纖的基本知識光纖的衰減光纖的衰減http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司 Insertion

13、 Loss(插入損耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB1.4 光纖的基本知識光纖的基本知識光纖連接器端面類型http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Type1.4 光纖的基本知識光纖的基本知識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-VIEW1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識光纖端面檢查清洗的基本知識h

14、ttp:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司圖表圖表 2：PIH-092、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光纖端面檢查清洗的基本知識http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司二、檢驗步驟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

15、5所示：1.5 光纖端面檢查清洗的基本知識光纖端面檢查清洗的基本知識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 4：有劃痕的端面(已經(jīng)報廢)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光纖端面清洗的基本知識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

16、查清洗的基本知識光纖端面檢查清洗的基本知識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，檢測另外一個端面；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光纖端面檢查清洗的基本知識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光纖端面檢查清洗的基本知識http

17、:/ 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：將光纖擦拭紙水平放在工作臺，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光纖端面檢查清洗的基本知識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光纖端面檢查清洗的基本知識http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司3、清潔完畢后，暫時

18、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。使用注意事項1、用過程中不能傾斜插拔；2、使用時，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；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光纖端面檢查清洗的基本知識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)

19、動器電路2.6 接收參數(shù)介紹2.7 接收跨阻放大器2.8 限幅放大器2.9 DDM上報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:/

20、深圳市共進(jìn)電子有限公司2.2 BOSA組成圖示為一個帶尾纖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，背向光照射到一個光電二極管上面，用于自動光功率控制。激光器為電流驅(qū)動元件，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。1234管座管座AlN熱沉熱沉陶瓷載體陶瓷載體MPDLD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PD芯片，旁邊有兩個芯片電容和一個跨阻放大器。T

21、O-CAN上面有一個透鏡，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2PD電容載體1ICPD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 (%) = 100 X P0/P1 對于PON-ONU的模塊，還有一個指標(biāo)是開啟時間和關(guān)斷

22、時間。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)，譜寬會直接影響到模塊的傳輸代價。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)開啟時間示意圖，不同協(xié)議的模塊對時間要求不同，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)射參數(shù)介紹圖示為光模塊突發(fā)關(guān)斷時間示意圖。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（

23、LDLaser diode）是一個電流器件，只在它通過的正向電流超過閾值電流Ith時它發(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變小，為了保持消光比不變，那么當(dāng)溫度升高時，必須增大激光器的調(diào)制電流，當(dāng)溫度下降時，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

24、司2.5 激光驅(qū)動器電路一個典型的激光器驅(qū)動電路包括下列部分： 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)動器電路http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司2.5 激光驅(qū)動器電路驅(qū)動電路實質(zhì)上就是一個高速電流開關(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)動器一般提供兩個電流，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

25、效率有關(guān)。當(dāng)溫度變化的時候，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)動器電路為了保證光模塊在整個溫度范圍內(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)自動功率控制（APC）+熱敏電阻補償調(diào)制電流。 單閉環(huán)自動功率控制（APC）+LUT。 開環(huán)補償法 熱敏電阻補償(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

26、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。其實這里面會有偏差，因為不同溫度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

27、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 Ir=IoIr的又是由Rr來決定的，所以改變Rr就可以設(shè)置Io下圖是實際常用的一種鏡像恒流源電路IoIrR2/R1通過改變外接電阻R2，就可以設(shè)置Io（調(diào)制電流或偏置電流）在驅(qū)動電路中有多處會用到鏡像電流源，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Q1Q2RrIoIr+VccQ1Q2RrIr+VccR2R1Iohttp:/ 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

28、的概念： (BERBit Error Ratio)是衡量一個光接收機性能的最基本的參數(shù) BER=接收的誤碼比特數(shù)/被接收到的比特數(shù) =在測量時間內(nèi)誤碼數(shù)/（比特率X測量時間） 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)慣稱為接收的動態(tài)范圍，如果靈敏度是-28dBm，飽和是-8dBm，那么動態(tài)范圍是20dB；我們說靈敏度的時候，一定要指明是在哪一個誤碼率條件下

29、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個比特就重復(fù)在2n-1比特長度內(nèi)，0和1是隨機分布的(類似噪聲)，其中0和1的個數(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 信號碼型 工作波長

30、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，這個關(guān)系是我們使用外推法測試靈敏度的基礎(chǔ)，即測試高誤碼率下的幾個點可以推算出低誤碼率的靈敏度，節(jié)約了大量時間。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就會產(chǎn)生電壓iR圖(a)運算放大器構(gòu)成的電路圖(b)在這種I-V變換電路中，接入一個負(fù)反饋電阻Rf，所以又被稱做跨阻放大器（TIATranimpedance Ampl

31、ifier ）跨阻放大器的優(yōu)點：減小了放大器輸入端的電容，使電路的通頻帶得到擴展，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，低輸入電容 足夠?qū)挼耐l帶fH0.75工作速率 寬動態(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）光信號過大時就會產(chǎn)生脈沖失真（單邊削波），01判別就會出錯出現(xiàn)誤碼TIA就必須有AGC功能，以保證足夠的信號動態(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)

32、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為采用分離元件，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 Quantizerhttp:/ 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

33、放大器直流漂移補償（自動調(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上報我們現(xiàn)在生產(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上報的一些格式；我們常用的DDM上報量有5個： 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，實際上就是奪取光模塊內(nèi)部的兩個列表A0和A2，見下

34、面圖示。http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司2.9 DDM上報http:/ 深圳市共進(jìn)電子有限公司2.9 DDM上報A0表格存儲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?？梢钥闯鯝0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上報我們讀取模塊的DDM上報參數(shù)是通過讀取A2列表里面的信息得到的，這里有一個概念：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

35、是通過ADC采集的，CPU得到的實際上都是數(shù)字信息，我們在生產(chǎn)的時候需要將這些信息和真實的模擬量對應(yīng)起來，這個過程就是校準(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），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）。 函數(shù)擬合過程中，會產(chǎn)生一些系數(shù)和常量，這些系數(shù)和常量存儲在一定的字節(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)計算出我們需要的模擬信息。 對于內(nèi)校準(zhǔn)，光模

36、塊內(nèi)部將上報的模擬信息直接計算出，存儲在相應(yīng)的位置，這樣MAC芯片直接讀取即可，不需要經(jīng)過運算。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MAX3643+MAX3747，用在2X10 EPON 和2X10 GPON模塊