光通訊基礎(chǔ)知識(shí)與產(chǎn)品知識(shí)培訓(xùn)ppt課件

1、光通訊根底知識(shí)與產(chǎn)品知識(shí)培訓(xùn)第一大部分：光通訊根底知識(shí)光通訊根本概念光纖光纜光電器件光纖傳輸系統(tǒng)激光器運(yùn)用本卷須知光纖通訊開展方向大綱：第二大部分：產(chǎn)品根底知識(shí)TO光電組件光電產(chǎn)品的根本參數(shù)器件開展方向第一大部分：光通訊根底知識(shí)一、光通訊根本概念1、光纖通訊光纖通訊是以光波為載波，以光纖光導(dǎo)纖維為傳輸媒體，將信號(hào)從某一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)的通訊方式。具有傳輸間隔遠(yuǎn)傳輸損耗小、通訊容量大傳輸頻帶寬、抗干擾性能好不受電磁干擾、嚴(yán)密性好不產(chǎn)生光走漏、分量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)。 2、光纖通訊根本組成 光纖通訊主要由信源、電端機(jī)、光端機(jī)、光纖和接受體構(gòu)成。3、光纖通訊開展1960年 ，世界上第一臺(tái)激光器研制勝利；

2、1966年，英國(guó)華裔科學(xué)家高琨博士等人根據(jù)光波導(dǎo)實(shí)際，以為假設(shè)使光纖中損耗減低到20db/km以下，就能夠進(jìn)展光纖通訊，從此開創(chuàng)了光纖通訊的先河；1970年， 第一根低損耗光纖20dB/Km研制勝利 美國(guó)康寧公司 ；美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室勝利研制能在室溫條件下延續(xù)任務(wù)的半導(dǎo)體激光器；1974年 ，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室勝利研制出損耗為1dB/Km的光纖 化學(xué)氣相堆積法MCVD1976年，日本電報(bào)公司研制出損耗更低的光纖0.5dB/Km；20世紀(jì)80年代后期 ，光纖損耗曾經(jīng)降低到0.16dB/Km ；1982年我國(guó)第一條34Mb/s 光纖通訊開通；1988年 ；第一條跨大西洋光纜投入運(yùn)營(yíng) ；2002年，光纖通訊

3、單通道傳輸速率到達(dá)40Gb/s,DWDM傳輸光通訊容量達(dá)10Tb/s；2002年后，光通訊開場(chǎng)向最后一站用戶接入網(wǎng)邁進(jìn)。二、光纖1、光纖的分類按任務(wù)波長(zhǎng)：短波長(zhǎng)850nm) 長(zhǎng)波長(zhǎng)1310nm、1550nm按傳輸方式：多模光纖和單模光纖按資料：石英光纖、塑料光纖等2，光纖的拉制3，光在光纖中的傳輸光在光纖中的傳輸遵照光的反射與折射定律。實(shí)踐上，光在纖芯中全反射曲折前行。三、光纜含有光纖，符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐運(yùn)用要求的光、機(jī)械和環(huán)境規(guī)范的纜。由光纖、加強(qiáng)件和外護(hù)層等組成。光纜的分類：按芯數(shù)分為單芯、雙芯、多芯按構(gòu)造分為層絞式、骨架式、帶狀等按敷設(shè)場(chǎng)所分為架空、直埋、管道、挪動(dòng)、室內(nèi)、水下、海底等按用途分

4、為通訊譽(yù)光纜和非通訊譽(yù)光纜四、光電器件1、無(wú)源光器件光分路器/耦合器：1xN樹型、NxN星型波分復(fù)用器：合波器和分波器、濾波器光纖銜接器：活動(dòng)FC、ST、SC等、適配器直通光開關(guān)光衰減器：固定、可變光隔離器：一方向傳輸光的器件2、有源光器件光源：發(fā)光二極管LED 激光二極管LD光電檢測(cè)器：PIN光電管、PIN-TIA組件 雪崩光電二極管APD光纖放大器EDFA五、光纖傳輸系統(tǒng)1、光纖傳輸系統(tǒng)新技術(shù)延伸中繼間隔的新技術(shù)光放大器(EDFA)外調(diào)制器(電光晶體LiNbO3)色散補(bǔ)償(DCF、Bragg光纖光柵)提高通訊容量的新技術(shù)時(shí)分復(fù)用技術(shù)TDM波分復(fù)用技術(shù)WDM2、光纖傳輸系統(tǒng)的根本框圖如下電端

5、機(jī)驅(qū)動(dòng)光源光檢測(cè)判決再生光源光檢測(cè)放大電端機(jī)發(fā)送光發(fā)送機(jī)光纖光纜光中繼器光接收機(jī)接收光纖光纜模擬通訊：信噪比調(diào)和波失真數(shù)字通訊：誤碼率和相位抖動(dòng)六，激光器運(yùn)用本卷須知光通訊譽(yù)激光器發(fā)射出對(duì)人眼有害的、肉眼看不見的紅外光，假設(shè)近間隔正眼觀看，能夠引起人眼視網(wǎng)膜瞬間的損傷。因此，在察看激光束時(shí)，千萬(wàn)不要用肉眼直接察看。激光器外表貼有激光輻射和方向的“警告標(biāo)志和“窗口標(biāo)志，如以下圖示激光器運(yùn)用需留意以下幾點(diǎn)a熱的預(yù)防 激光器是一種高功率密度的熱功耗器件，運(yùn)用時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離熱源，不得在高于規(guī)定的最高任務(wù)溫度下運(yùn)用，否那么會(huì)呵斥其性能和壽命的快速退化。器件管角的焊接時(shí)間有嚴(yán)厲限制普通不得超越10秒鐘，焊接

6、溫度也必需嚴(yán)厲控制在260以內(nèi)。 b)力的預(yù)防 激光器及尾纖都非常脆弱，無(wú)論在安裝或操作時(shí)都必需盡量防止過(guò)大的扭絞力、牽引力和扭矩。尾纖不要扭絞，牽引力不得超越500克力5牛頓，其彎曲半徑不得小于30mm。 c) 電的預(yù)防 采取靜電放電ESD防護(hù)和電漂泊涌防護(hù);對(duì)激光器制止施加反向電壓。1、傳輸速率到達(dá)Tb/s的系統(tǒng)設(shè)備2、摻雜有關(guān)化學(xué)元素如鉺、鐠等的光纖放大器3、光交換機(jī)4、密集波分復(fù)用DWDM設(shè)備5、適用于長(zhǎng)間隔、高速率、能接受較高光功率密度的新型光纖如非零色散位移光纖-G.655光纖、無(wú)水吸收峰光纖-全波光纖等6、集成光學(xué)器件及其它光通訊元器件7、能兼容不同速率、協(xié)議和制式的全光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

7、等七、光纖通訊開展方向第二大部分：產(chǎn)品根底知識(shí)一、TO1、LD TOLD TO主要資料為TO帽、TO座、LD芯片、背光PD芯片等。1.1 LD TO帽最常用的有普通球帽、2.0大球帽、非球帽。透鏡資料為BK7、SF6、SF8等，帽桶資料為KOVER。普通球帽的耦合效率大約在10%左右，焦距在6.3mm左右；大球帽的耦合效率大約在15%左右，焦距在6.5mm左右；非球帽的耦合效率大約在35%左右，目前常用的焦距為7.5mm。普通球帽和2.0大球帽除了一個(gè)透鏡為1.5一個(gè)透鏡為2.0一點(diǎn)不同之處外，其他尺寸根本一樣。所以這兩種TO帽在外觀上不好區(qū)分。普通球帽透鏡并非規(guī)范的圓形，如下圖： 非球透鏡帽

8、的構(gòu)造如以下圖所示： 非球透鏡TO的耦合效率是最高的，但是我們平常用的最多的7.5焦距非球透鏡卻不是耦合效率最高的一種。 非球TO的耦合效率和TO帽的關(guān)系曲線如圖： 由此看出非球TO的最大實(shí)際耦合效率-2.5dB56%，此時(shí)TO的焦距約為f=1.27LD芯片距TO底座位置+3.97-2.27透鏡尺寸+0.8(L1)+6L2=9.77mm。1.2 LD TO座最常見的LD TO底座為肖特的TO56底座。下邊為肖特一款TO56座的外形圖：1.3 LD芯片根據(jù)芯片性能，LD芯片分為FP和DFB。FP腔半導(dǎo)體激光器是利用兩個(gè)端面對(duì)光進(jìn)展集中反響。DFB激光器是內(nèi)含布拉格光柵來(lái)實(shí)現(xiàn)光的反響的，由于內(nèi)含布

9、拉格光柵選擇任務(wù)波長(zhǎng)，所以DFB激光器的諧振器損耗就有明顯的波長(zhǎng)依存性。所以DFB的單色性和穩(wěn)定性優(yōu)于FP。兩種芯片的光譜特性如下1.4 背光PD芯片背光PD有PIN200和PIN300。根據(jù)受光面積和PD芯片的粘貼位置來(lái)決議LD TO的背光電流大小。2，PD TOPD TO主要資料為TO帽、TO座、PD芯片、TIA、陶瓷電路板和電容。為提高靈敏度，防止串?dāng)_，TO封裝要求：1，PIN盡能夠接近IC。2，打線盡能夠短。2.1 PD TO帽探測(cè)器的帽子越高，焦點(diǎn)越近，靈敏度越高。最常用的幾款PD TO帽的帽高為2.9mm、3.2mm和3.5mm等。同時(shí)，PD芯片的陶瓷墊片的高度也可以調(diào)理PD的焦距

10、。陶瓷墊片有0.25mm、0.4mm、0.5mm等。目前我們運(yùn)用的帽高2.9的PD TO如下圖。2.2 PD芯片探測(cè)器芯片分PIN和APD。對(duì)于PIN，光敏面越大耦合時(shí)越好找光，但光敏面越大帶寬越窄。目前155M和622M的PD光敏面為75、80，1.25G的PD光敏面為55、60。APD為雪崩二極管，是利用光生載流子的雪崩效應(yīng)使反向結(jié)電流產(chǎn)生倍增。2.3 TIATIA是將探測(cè)器芯片產(chǎn)生的光電流進(jìn)展差分放大輸出的作用。如下圖。2.4 PD TO座最常見的PD TO底座為肖特的TO46底座。下邊為肖特一款TO46座的外形圖：二，光電組件目前的光組件的有TOSA、ROSA、BOSA、Triplex

11、er、蝶形封裝光組件等。TOSA內(nèi)部構(gòu)造圖ROSA內(nèi)部構(gòu)造圖BOSA內(nèi)部構(gòu)造圖Triplexer內(nèi)部構(gòu)造圖蝶形封裝內(nèi)部構(gòu)造圖三，光電產(chǎn)品的根本參數(shù)1，激光器件的最大額定值1.1 儲(chǔ)存溫度Tstg器件不任務(wù)形狀下的最高環(huán)境溫度。1.2 任務(wù)溫度Top器件任務(wù)形狀下的最大管殼溫度。1.3 正向電流If可以施加到器件上不引起器件損壞的最大延續(xù)正向電流。1.4 反向電壓Vr可以施加到器件上不引起器件損壞的最大反向電壓。1.5 背光PD反向電壓Vd可以施加到背光PD上不引起器件損壞的最大反向電壓。2，激光器的光電特性參數(shù)2.1 正向電壓Vf當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)電流為一確定值時(shí)對(duì)應(yīng)激光二極管的正向電壓。2.2 閾值

12、電流Ith激光二極管開場(chǎng)產(chǎn)生震蕩的正向電流。2.3 輸出光功率P0規(guī)定調(diào)制電流下激光器輸出的光功率。2.4 峰值波長(zhǎng)p在規(guī)定的輸出光功率時(shí)，光譜內(nèi)最大強(qiáng)度的光譜波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)。2.5 中心波長(zhǎng)c峰值波長(zhǎng)下降3dB的連線中心對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)位置。2.6 譜寬對(duì)于FP LD，采用ITU-TG.957建議的最大均方根RMS寬度定義光譜寬度。對(duì)于DFB LD，采用ITU-TG.957建議，峰值波長(zhǎng)跌落-20dB的最大全寬。2.7 邊模抑制比SMSR在規(guī)定的出光功率和調(diào)制時(shí)，最高光譜峰強(qiáng)度與次高光譜峰強(qiáng)度之比。2.8 上升/下降時(shí)間tr/tf指LD輸出光功率的脈沖呼應(yīng)時(shí)間。從額定光功率的10%上升到90%的時(shí)

13、間為上升時(shí)間，從額定光功率的90%下降到10%的時(shí)間為下降時(shí)間。2.9 開通延遲ton開通延遲是指調(diào)制的光脈沖上升沿在電信號(hào)為“開后到達(dá)全幅度的10%對(duì)應(yīng)的時(shí)間。2.10 串聯(lián)電阻dV/dI指在任務(wù)電流處計(jì)算器件的電壓電流的微分而確定的。對(duì)于一個(gè)激光二極管，總是希望有較小的串聯(lián)電阻。高的串聯(lián)電阻能夠時(shí)由于器件的P邊和N邊的低質(zhì)量金屬化歐姆接觸的結(jié)果。因此串聯(lián)電阻是評(píng)價(jià)淀積在激光二極管上金屬化接觸質(zhì)量的一個(gè)參數(shù)。2.11 背光電流Im規(guī)定在LD輸出光功率時(shí)，背光二極管的光電流。2.12 背光二極管暗電流Id背光二極管在規(guī)定的反向電壓和沒(méi)有光照的情況下的輸出電流，單位nA。2.13 背光PD電容C

14、t指PD在規(guī)定的反向電壓下陽(yáng)極和陰極之間的電容。2.14 跟蹤誤差TE不同溫度下，背光一樣時(shí)的出光功率之比。3，探測(cè)器的最大額定值3.1 正向電流If指探測(cè)器所能接受的最大延續(xù)正向電流。3.2 反向電流Ir指探測(cè)器所能接受的最大延續(xù)正向電流。3.3 反向電壓Vr指探測(cè)器所能接受的最大反向電壓。4，探測(cè)器的光電特性參數(shù)4.1 正向壓降Vf指在無(wú)光照情況下，經(jīng)過(guò)正向電流為規(guī)定值時(shí)，探測(cè)器正負(fù)極之間產(chǎn)生的壓降。4.2 呼應(yīng)度R探測(cè)器產(chǎn)生的光電流與入射光強(qiáng)度之比。4.3 APD反向擊穿電壓VbrAPD載流子倍增因子到達(dá)無(wú)窮大時(shí)的電壓。在實(shí)踐定義時(shí)把擊穿電壓定義為在無(wú)光照情況下，反向電流到達(dá)一個(gè)規(guī)定值時(shí)

15、的反向電壓。4.4 擊穿電壓溫度系數(shù)r擊穿電壓隨溫度變化的系數(shù)。指溫度變化時(shí)維持一個(gè)倍增因子不變的電壓隨溫度變化的系數(shù)。4.5 APD暗電流Id在Vbr-3或90%Vbr情況下在無(wú)入射光的情況下，器件內(nèi)部產(chǎn)生的反向電流。4.6 靈敏度在有前置放大器的情況下，靈敏度是根據(jù)比特誤碼率BER特性所確定的。在規(guī)定波長(zhǎng)和速率下，在誤碼率為某一數(shù)值時(shí)BER=10-10或10-9的最小可接納光功率。4.7 飽和光功率Ps在任務(wù)速率下，誤碼率為某一數(shù)值時(shí)的最大接納光功率。4.8 告警信號(hào)閾值在任務(wù)速率下，從大到小的改動(dòng)輸入光功率，當(dāng)光功率減小到某一數(shù)值時(shí)，組件的告警輸出信號(hào)電平出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，這是的光功率即為告警信號(hào)閾值。四，器