塑料光纖光模塊和連接器

光模塊OpticalModule光模塊由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分。第一頁，共30頁。光模塊OpticalModule光模塊發(fā)展史封裝形式：1X9→SFF→GBIC→SFP,XFP,SFP+傳輸速率：155M，622M→1.25G，2.5G→4.25G,8.5G，10G→40G

（塑料光纖：1Gbps*50m@650nm）光傳輸形式：雙線雙向→單纖雙向光模塊分類按功能劃分：發(fā)射模塊，接收模塊，收發(fā)一體模塊按使用條件劃分：熱插拔，帶插針第二頁，共30頁。1X9SmallFormFactorGigabitInterfaceConverterSmallForm-factorPluggable10GigabitSmallFormFactorPluggable第三頁，共30頁。光模塊OpticalModule光模塊發(fā)展趨勢第四頁，共30頁。塑料光纖光模塊OpticalModulefor

POF第五頁，共30頁。光發(fā)射模塊OpticalTransmitter光發(fā)射模塊主要完成由電信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)變和傳輸任務(wù)。光源是光發(fā)射模塊的核心部件。塑料光纖傳輸?shù)募t光、綠光、黃光、藍(lán)光等，光源是LED（發(fā)光二極管），改進(jìn)型為RC-LED（諧振腔發(fā)光二極管），很好的改善了LED的單色性和波長穩(wěn)定性。光發(fā)射模塊示意圖光發(fā)射模塊第六頁，共30頁。光發(fā)射模塊OpticalTransmitter相關(guān)概念：發(fā)射光功率：光模塊工作時(shí)光源輸出耦合功率，單位為dBm。一般都在傳輸光纖0.5~1米處進(jìn)行

測量。消光比：光功率在邏輯”1”和邏輯“0”的平均功率之比，用于描述激光功率轉(zhuǎn)化為調(diào)制功

率或信號(hào)功率的效率。消光比小會(huì)減少有效功率，使接收靈敏度下降；消光比大

會(huì)使模塊接收靈敏度變高，但不是消光比越大越好，消光比大會(huì)增大譜寬，使模

塊色散效應(yīng)更明顯，從而影響模塊的傳輸。中心波長：人們無法產(chǎn)生只具有單一波長的電磁波，所有的激光器都是有波長范圍的。波長

分為峰值波長、中心波長、平均波長。中心波長可以理解為能量最大的那個(gè)波長。第七頁，共30頁。光接收模塊OpticalReceiver光接收模塊的作用是將經(jīng)光纖傳輸?shù)墓庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)形式，并恢復(fù)其成為在光纖通信系統(tǒng)傳輸之前的數(shù)據(jù)。光接收模塊的核心器件是光電檢測器。利用光電效應(yīng)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)再經(jīng)過放大或解調(diào)，成為進(jìn)入發(fā)射機(jī)的原始信號(hào)。光接收模塊示意圖光接收模塊第八頁，共30頁。光接收模塊OpticalTransmitter光電效應(yīng)：光電效應(yīng)是物理學(xué)中一個(gè)重要而神奇的現(xiàn)象。在高于某特定頻率的電磁波照射下，某些

物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光子激發(fā)出來而形成電流，即光生電。靈敏度：在一定誤碼率的條件下，模塊所能接收到的最小光功率，單位為dBm。光接收機(jī)的重要

指標(biāo)之一。噪聲對(duì)其影響最大。靈敏度和傳輸速率之間存在著緊密的聯(lián)系，如果傳輸速

率提高10倍，那么靈敏度就會(huì)下降15dB。最小過載點(diǎn)：在一定誤碼率的條件下，模塊所能接收的最大光功率，單位為dBm。最小過載和靈敏度之間的差值（dB）就是接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍。無光報(bào)警點(diǎn)：指模塊在輸出LOS/SD告警信號(hào)時(shí)對(duì)應(yīng)接收到的光功率，單位為dBm。相關(guān)概念：第九頁，共30頁。光收發(fā)一體模塊OpticalTransceiver光收發(fā)一體模塊是光通信的核心器件，是光發(fā)射模塊和光接收模塊的組合，主要完成對(duì)光信號(hào)的電-光/光-電轉(zhuǎn)換。目前的光通信市場競爭越來越激烈，通信設(shè)備要求的體積越來越小，接口板包含的接口密度越來越高。傳統(tǒng)的激光器和探測器分離的光模塊，已經(jīng)很難適應(yīng)現(xiàn)代通信設(shè)備的要求。為了適應(yīng)通信設(shè)備對(duì)光器件的要求，光模塊正向高度集成的小封裝發(fā)展。

光收發(fā)模塊中的光電器件的封裝由較大尺寸的雙列直插形式為主發(fā)展為以同軸封裝形式為主；光接口等結(jié)構(gòu)件從ST、FC發(fā)展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型連接口形式，相應(yīng)的光收發(fā)模塊的封裝形式也從金屬封裝發(fā)展到塑料封裝，由單接口的分離模塊發(fā)展到雙接口的收發(fā)一體模塊。第十頁，共30頁。光收發(fā)一體模塊OpticalTransceiver傳輸速率傳輸長度工作波長發(fā)射功率接收靈敏度最大接收功率AVAGO1Gbps50m@NA0.5650nm-5.8~0.7dBm-17.5dBm3dBmAVAGO100Mbps50m@NA0.570m@NA0.3650nm-10~-3dBm-26dBm-3dBmFirecomms100Mbps70m@NA0.5660nm-8.5~-1.5dBm-24dBm0dBmHAMAMATSU50Mbps20m650nm-10~-7dBm-17.5dBm-5dBm一普1.25Gbps200m850/1310nm------第十一頁，共30頁。連接器Connector光纖連接器，又叫活動(dòng)連接器，作用是將光纖與光纖或者光纖與光模塊之間進(jìn)行可拆卸的連接，以使輸出光盡可能多的耦合進(jìn)接收光纖，并使由于其介入光鏈路而對(duì)系統(tǒng)造成的影響減到最小。插入損耗是評(píng)判連接質(zhì)量好壞的指標(biāo)，但是嚴(yán)格來說光纖連接器并不會(huì)產(chǎn)生損耗，損耗真正產(chǎn)生的原因是光纖端面的連接，主要由以下幾種方式產(chǎn)生：1、光纖并沒有很好的準(zhǔn)直于工作軸線上2、光纖不匹配，如大小芯、NA不同3、光纖端面處理不好導(dǎo)致，如反射、散射和吸收損耗等第十二頁，共30頁。端面處理SurfacePreparation1、切斷打磨法將光纖在需要處切斷，然后用3um的細(xì)砂紙進(jìn)行打磨。為了得到更低的插入損耗，推薦先用10um的砂紙進(jìn)行打磨，然后用3um的砂紙進(jìn)行打磨，最后用0.3um的砂紙進(jìn)行打磨。第十三頁，共30頁。2、熱平板法端面處理SurfacePreparation第十四頁，共30頁。3、切斷法用一個(gè)很薄的刀片，順著連接器端面切割，一般這種方法用于特種連接器。為防刀片卷刃，刀片的同一個(gè)點(diǎn)，只能用一次。但是從拍下來的圖片可以看到，端面上有一部分是有斷痕的，這是因?yàn)榈镀穸葘?dǎo)致的裂痕，會(huì)比刀片傳播更快。端面處理SurfacePreparation第十五頁，共30頁。端面處理SurfacePreparation不同端面處理方式造成的光損耗菲涅爾反射限制的最低損耗是0.17dB，如圖紅色虛線。第十六頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOF塑料光纖連接器并沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)：1、特殊的插入式連接器，可以用于POF（如V-pin，DNP）2、為GOF設(shè)計(jì)的插入式連接器，可以用于POF（如FSMA,ST）3、局域網(wǎng)使用的插入式連接器，用于光纖的和用于銅線的外形尺寸都相同（如SC-RJ,RCC45）4、特殊標(biāo)準(zhǔn)的連接器（如D2B,F07）5、非插入式連接系統(tǒng)，使用夾子（如optical

clamps）6、混合連接器，能夠同時(shí)用POF和銅線（如MOST）第十七頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFV-pinConnectorSystem這種連接，是時(shí)為Hewlett-Packard（HP）、現(xiàn)在的AVAGO為POF和PCS設(shè)計(jì)的。在實(shí)驗(yàn)布置以及使用量不大的系統(tǒng)用的比較多。第十八頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFF05&F07ConnectorSystemF05（TOCP155）用于1mm塑料光纖，用于工控和音頻，例如用于數(shù)字音頻設(shè)備的東芝連接系統(tǒng)的連接器，單連接頭。F07是雙連接頭，異步傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)接頭。這兩種接頭一般用熱平板法來處理端面。第十九頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFFSMAConnectorSystem應(yīng)用最廣的一種連接器是FSMA連接器，螺旋結(jié)構(gòu)，連接十分可靠，并且可以重復(fù)利用。金屬接頭，公差小，作為POF的連接器，支持熱平板法和打磨法處理光纖，損耗小于1dB。但是高價(jià)格、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，導(dǎo)致其不能大量的使用。一般用于測量以及工業(yè)應(yīng)用。第二十頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFST&SCConnectorSystemST和SC都是石英光纖適用的連接器，也適用于塑料光纖。各類ST接頭以及耦合器單雙口SC連接器和耦合器第二十一頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOF未來家庭網(wǎng)絡(luò)用的連接器家庭網(wǎng)絡(luò)用連接器，對(duì)于機(jī)械穩(wěn)定性和溫度的要求并沒有自動(dòng)化以及車載環(huán)境高。相反，家庭網(wǎng)絡(luò)用連接器應(yīng)該更簡單，能夠手動(dòng)簡易安裝。德國電工委員會(huì)20家塑料光纖領(lǐng)域的公司，最近討論并推薦了插入式連接器：雙口的SMI，SC-RJ和EM-RJ連接器。SMI連接器SMI連接器是雙口連接器，SI和GI光纖都可以使用。除了IEEE1394以外，它還被很多別的協(xié)會(huì)和標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)所接受。不少廠商為其匹配光收發(fā)一體模塊?？梢杂脽崞桨宸ê颓懈畲蚰シ▉硖幚矶嗣妗５诙?，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFSC接頭可以單接頭使用，也可以用連接器連接起來，作為雙接頭使用。用于塑料光纖，顏色是黑色/白色。SC-RJ連接器第二十三頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOFEM-RJ連接器是雙接頭，大小跟RJ45一樣。安全等級(jí)IP20到IP67，能夠適用于家庭和工業(yè)應(yīng)用。套管是金屬材料，以后也可以改成塑料材料的。EM-RJ連接器第二十四頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOF用于車載網(wǎng)絡(luò)的連接器用于MOST系統(tǒng)的連接器，是目前車載網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用最多的連接器。套管有塑料的，也有金屬的，通過褶皺或者激光將套管固定在光纖的外涂覆層上。第二十五頁，共30頁。塑料光纖連接器ConnectorforPOF其他連接器在自動(dòng)化工程應(yīng)用當(dāng)中，混合連接器和多纖連接器用的頻率比較高。為了達(dá)到良好的安全性能，我們需要堅(jiān)固的連接器外殼和結(jié)實(shí)的電纜。POF混合連接器第二十六頁，共30頁