光模塊完整版本

光模塊主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平光模塊定義

以光器件為核心增加一些電路部分和結(jié)構(gòu)件等完成相應(yīng)功能的單元光模塊分類

按速率劃分：155Mb/s622Mb/s1.25Gb/s2.5Gb/s10Gb/s等按功能劃分：發(fā)射模塊，接收模塊，收發(fā)合一模塊(transceiver,)按封裝劃分：1×9/2×9/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等按使用條件劃分：熱插拔(GBIC/SFP/XFP)帶插針(1×9/2×9/SFF)按應(yīng)用劃分：SDH/SONET,Ethernet,FiberChannel,CWDM,DWDM等按工作模式劃分：連續(xù)和突發(fā)（OLT：OpticLineTerminal，光線路終端；ONU：OpticNetworkUnit,光網(wǎng)絡(luò)單元）

光模塊發(fā)展歷史封裝形式：1X9SFFGBICSFP,XFP,SFP+傳輸速率：155M,622M1.25G,2.5G4.25G,8.5G,10G,40G功能：不帶監(jiān)控功能（NoneDDM）

帶數(shù)字診斷功能（DDM）接入應(yīng)用：PtoPPtoMP:PON(GE-PON,GPON,WDM-PON)光接口形式：尾纖型（Pigtail）；插拔型（Receptacle）光傳輸形式：雙纖雙向（MSA）；單纖雙向（BiDi）主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平光模塊內(nèi)部主要元器件探測(cè)器激光器放大器時(shí)鐘數(shù)據(jù)恢復(fù)驅(qū)動(dòng)芯片MUX&DeMUX光器件光器件是由少數(shù)幾個(gè)光電子元件和IC、無源元件（如電阻、電容、電感、互感、微透鏡、隔離器）、光纖及金屬連線組合、封裝在一起，完成單項(xiàng)或少數(shù)幾項(xiàng)功能的混合集成件。光器件結(jié)構(gòu)圖光器件分類如按功能，可分為：光發(fā)射器件光接收器件按結(jié)構(gòu)，可分為：

TO器件(TOSA，ROSA，BOSA)；

DIP（或Butterfly）器件；表面貼裝（surfacemount)器件等；按傳輸速率，可分為

155M、622M、1.25G、2.5G、10G等；傳輸距離，工作波長(zhǎng)，工作方式等

PIN探測(cè)器響應(yīng)度：PIN探測(cè)器即P-I-N探測(cè)器：P型摻雜＋I(xiàn)ntrinsic＋N型摻雜需加5～10V反偏電壓APD探測(cè)器響應(yīng)度：APD探測(cè)器：雪崩光電探測(cè)器（Avalanchephotodetector）需加30～60V反偏電壓M與溫度和反偏電壓有關(guān)激光器FPLD(Fabry-PerotLaser)DFBLD(Distributed-FeedbackLaser)VCSEL(Vertical-CavitySurface-EmittingLaser)LED(Light-EmittingDiode)EAMLD(Electro-absorptionmodulatedlasers)FPLD和DFBLD都是邊緣發(fā)光諧振腔結(jié)構(gòu)不同F(xiàn)P－LDDFB－LDLED和VCSEL都是面發(fā)光諧振腔結(jié)構(gòu)不同LEDVCSELEAMLD構(gòu)成：TEC致冷器，激光二極管，EA調(diào)制器，背光檢測(cè)二極管和，熱敏電阻等放大器分類跨阻放大器：TransimpedanceAmplifier（TIA）主放MainAmplifiers(MA)或后放PostAmplifiers

限幅放大器：LimitingAmplifier(LA)

自動(dòng)增益控制放大器：AutomaticGainControlAmplifier(AGC).跨阻放大器（TIA）這種I-V變換電路中有一個(gè)負(fù)反饋電阻Rf，所以又被稱做跨阻放大器（TIA）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fH≈0.75×工作速率寬動(dòng)態(tài)范圍Rf要足夠大，以保證有足夠大的輸出電壓主放LA：轉(zhuǎn)換速度快，功耗低，但是非線性限制了其應(yīng)用AGC：在很大的動(dòng)態(tài)范圍都是線性的，應(yīng)用范圍廣。例如：帶均衡器的接收機(jī)。限幅放大器自動(dòng)增益控制放大器時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)（CDR）電路在數(shù)字通信系統(tǒng)中，碼元同步是系統(tǒng)正常工作的必要條件。時(shí)鐘和數(shù)據(jù)恢復(fù)電路（ClockandDataRecovery—CDR）的作用就是在輸入數(shù)據(jù)信號(hào)中提取時(shí)鐘信號(hào)并找出數(shù)據(jù)和時(shí)鐘正確的相位關(guān)系驅(qū)動(dòng)芯片激光器驅(qū)動(dòng)（電流）調(diào)制器驅(qū)動(dòng)（電壓）

MUX&DeMUXMUX：16路并行數(shù)據(jù)輸入，經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換，輸出數(shù)據(jù)。（如并行數(shù)據(jù)輸入為622Mb/s，那么輸出數(shù)據(jù)為9.95Gb/s）DeMUX：則反過來，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換，輸出16路并行數(shù)據(jù)主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平調(diào)制方式直接調(diào)制

外調(diào)制

EA調(diào)制（ElectroabsorptionModulator）

MZ調(diào)制（Mach-ZehnderModulator）直接調(diào)制P1P0利用電信號(hào)的‘1’和‘0’控制激光器的電流大小。EA調(diào)制激光器一直處于發(fā)光狀態(tài)，電信號(hào)‘1’、‘0’作用于電吸收調(diào)制器。來控制激光器出光大小。MZ調(diào)制激光器一直處于發(fā)光狀態(tài)，發(fā)出的光經(jīng)過一個(gè)Y型波導(dǎo)分束器分出兩束相位等一樣的光信號(hào)，電信號(hào)控制兩個(gè)干涉臂電級(jí)，使兩束光信號(hào)產(chǎn)生不同的相位，再經(jīng)過Y型合束器，‘1’信號(hào)時(shí)，相位相同，進(jìn)行疊加，‘0’信號(hào)時(shí)，相位相差180度，光信號(hào)抵消。1X9光模塊特點(diǎn)：工作速率:155Mb/s~1Gb/s工作電壓：3.3V或5V波長(zhǎng)：1310nm，1550nm寬溫工作范圍傳輸距離可達(dá)80km應(yīng)用數(shù)據(jù)通信：快速以太網(wǎng)，千兆以太網(wǎng)電信：OC-3/STM-1,OC-12/STM-4GBIC模塊特點(diǎn)：工作速率:155Mb/s~2.5Gb/s工作電壓：3.3V或5V波長(zhǎng)：850nm，1310nm，1550nm傳輸距離可達(dá)160km帶數(shù)字診斷功能（部分）應(yīng)用：數(shù)據(jù)通信：千兆以太網(wǎng)，1x/2x光纖通道電信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、OC-48/STM-16SFF模塊特點(diǎn)：工作速率:155Mb/s~2.5Gb/s工作電壓：3.3V波長(zhǎng)：850nm，1310nm，1550nm寬溫工作范圍傳輸距離可達(dá)80km帶數(shù)字診斷功能（部分）應(yīng)用：數(shù)據(jù)通信：快速以太網(wǎng)，千兆以太網(wǎng)，1x/2x/4x光纖通道電信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、OC-48/STM-16SFP模塊特點(diǎn)：工作速率:155Mb/s~2.5Gb/s工作電壓：3.3V波長(zhǎng)：850nm，1310nm，1550nm，WDM寬溫工作范圍傳輸距離可達(dá)100km+帶數(shù)字診斷功能應(yīng)用：數(shù)據(jù)通信：快速以太網(wǎng)，千兆以太網(wǎng)，1x/2x/4x光纖通道電信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、OC-48/STM-16PON模塊特點(diǎn)：工作速率:155Mb/s~2.5Gb/s工作電壓：3.3V傳輸距離可達(dá)20km帶數(shù)字診斷功能應(yīng)用：PON接入網(wǎng)XFP模塊特點(diǎn)：工作速率:10Gb/s波長(zhǎng)：1310nm，1550nm，DWDM傳輸距離可達(dá)80km帶數(shù)字診斷功能應(yīng)用：數(shù)據(jù)通信：10G以太網(wǎng)，10G光纖通道電信：OC-192/STM-64300-pinTransponder模塊特點(diǎn)：速率可達(dá)10Gb/s波長(zhǎng)：1550nm，DWDM傳輸距離可達(dá)80km帶數(shù)字診斷功能應(yīng)用：電信：OC-192/STM-64主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平典型光發(fā)射模塊功能框圖（直接調(diào)制）LaserDriverAPCTempSensorAEC自動(dòng)光功率控制自動(dòng)消光比控制XC占空比控制匹配電路典型光發(fā)射模塊功能框圖（外調(diào)制）

EAMLaserDriverAPCATC自動(dòng)光功率控制自動(dòng)溫度控制XC占空比控制匹配電路MCBC偏置電壓控制調(diào)制電壓控制PIN型光接收模塊功能框圖PIN/TIAMAPIN/TIAMACDR3R功能(Reshape,Reamplify,Retime)2R功能(Reshape,Reamplify)APD型光接收模塊功能框圖APD/TIAMAAPD/TIAMACDR3R功能(Reshape,Reamplify,Retime)2R功能(Reshape,Reamplify)HighVoltageGenerationHighVoltageGeneration光收發(fā)合一模塊(Transceiver)功能框圖TOSADriverROSAMAAPC/AECLOSRxPowerTxPowerTxDisableDataInDataOutOpticalInOpticalOut帶數(shù)字診斷功能(DDM)光收發(fā)合一模塊功能框圖TOSADriverROSAMAAPC/AECLOSTxDisableDataInDataOutOpticalInOpticalOutMCU＋EEPROMI2C數(shù)字診斷(DDM)模塊特點(diǎn)光收發(fā)合一模塊(XFP)功能框圖TOSADriverROSAMAAPC/AEC/ATCLOSTxDisableDataInDataOutOpticalInOpticalOutMCU＋EEPROMI2CCDRCDRTransponder模塊功能框圖TOSADriverROSAMAAPC/AEC/ATCLOSTxDisable16路并行DataIn16路并行DataOutOpticalInOpticalOutMCU＋EEPROMI2CMUXDeMUXTDM:TimeDivisionMultiplex時(shí)分多路復(fù)用

TDMA:TimeDivisionMultipleAddress時(shí)分多路訪問PON模塊ONU光收發(fā)合一模塊功能框圖OLT光收發(fā)合一模塊功能框圖BOSA單纖雙向光組件(Bi-DirctionalOpticalSubassembly)主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平光模塊主要性能指標(biāo)

傳輸速率傳輸距離平均發(fā)射光功率消光比光眼圖譜寬最小邊模抑制比接收靈敏度接受器過載光通道代價(jià)抖動(dòng)傳輸速率傳輸速率指在單位時(shí)間內(nèi)通過信道的平均信息量，一般有比特速率和碼元速率兩種表示方法．由于對(duì)于二進(jìn)制碼元，比特速率和碼元速率相等．比特速率指系統(tǒng)每秒鐘傳送的比特?cái)?shù)，單位為bit/s

SDH等級(jí)系列比特率

STM-1

155.52Mb/s

STM-4

622.08Mb/s

STM-16

2.48832Gb/s

STM-64

9.95328Gb/s傳輸距離指模塊在特定光纖傳輸系統(tǒng)中能夠無差錯(cuò)傳輸?shù)淖畲缶嚯x影響傳輸距離的因素：光纖（損耗、色散等），激光器（功率，波長(zhǎng)，工作方式），探測(cè)器靈敏度，傳輸速率等

功率受限系統(tǒng)傳輸距離的計(jì)算:（光功率，靈敏度，光纖損耗等）

目標(biāo)傳輸距離L(km)L<（Pmin－Smin－Pb－M）／Ｋ（K為光纖損耗系數(shù)、Pb是傳輸代價(jià)、M為功率裕量、Pmin發(fā)射最小光功率、Smin接收最小靈敏度）。(以G.652光纖為例)K=0.18dB/km@λc=1.31μm

K=0.35/km@λc=1.55μm色散受限系統(tǒng)傳輸距離的計(jì)算:（光纖模式，激光器工作方式，傳輸速率等）

B比特速率，D色散系數(shù)，L為距離

傳輸距離平均發(fā)射光功率發(fā)送機(jī)的發(fā)射光功率和所發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)中“1”占的比例有關(guān)，“1”越多，光功率也就越大。當(dāng)發(fā)送偽隨機(jī)信號(hào)時(shí)，“1”和“0”大致各占一半，這時(shí)測(cè)試得到的功率就是平均發(fā)送光功率。單位為dBm,和mw的關(guān)系----10logP(mw)消光比光數(shù)據(jù)全部為“1”時(shí)，平均光功率為A；光數(shù)據(jù)全部為“0”時(shí)，平均光功率為B，則消光比為：EX=10lg(A/B)消光比太大，則引起啁啾聲，頻譜變寬，色散變大；消光比太小，則接收機(jī)很難將光的“1”和“0”分開，因此消光比不能太小，也不能很大，在協(xié)議上只規(guī)定了最小消光比。一般建議實(shí)際消光比實(shí)際光接口類型與速率傳輸距離有關(guān)的最低要求消光比大0.5~1.5dB這不是一個(gè)絕對(duì)的數(shù)值之所以給出這么一個(gè)數(shù)值是害怕消光比太高了傳輸以后信號(hào)劣化太厲害導(dǎo)致誤碼產(chǎn)生或通道代價(jià)超標(biāo)如果一個(gè)光模塊傳輸傳輸其標(biāo)稱距離以后沒有產(chǎn)生誤碼并且通道代價(jià)滿足指標(biāo)要求只要消光比大于ITU-T建議的最低值多大都可以光眼圖眼圖包含了信號(hào)的上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈沖過沖、脈沖下沖以及震蕩等特性抖動(dòng)上升沿時(shí)間下降沿時(shí)間20%80%判決門限電平最佳抽樣時(shí)刻眼圖信息

對(duì)于數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量,可通過眼圖分析(過識(shí)別)來衡量,數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量包括幅度穩(wěn)定度、碼間干擾、信號(hào)畸變、光反射、消光比、抖動(dòng)過沖和張弛振蕩、噪聲、調(diào)制電路匹配等眼圖中心眼張開度和眼皮厚度,反映碼間干擾、色散、消光比的可容忍程度,以及幅度穩(wěn)定度、過沖和張弛振蕩、光反射、噪聲的大致量度眼圖上/下前沿反映帶寬和電路匹配信息.陡度反映帶寬,線粗度反映電路匹配信息,但過陡易產(chǎn)生色散相位調(diào)制和交叉相位調(diào)制眼圖上/下沿交點(diǎn)在50%處消光比最好,但由于傳輸過程中光信號(hào)的脈沖寬度將會(huì)展寬，導(dǎo)致接收側(cè)的交叉點(diǎn)相對(duì)于發(fā)送側(cè)上移。為了有利于長(zhǎng)距離傳輸保證接收側(cè)的交叉點(diǎn)比例在大約50左右，使得接收側(cè)的靈敏度最佳。我們一般建議在發(fā)送側(cè)把交叉點(diǎn)的位置稍微下移一些。一般發(fā)送側(cè)交叉點(diǎn)比例建議控制在40%~45%眼圖上/下沿交點(diǎn)的粗細(xì)程度反映了抖動(dòng)的大小.譜寬

最大均方根譜寬

發(fā)光二極管（LED）和多縱摸（MLM）激光器的參數(shù)，指光譜中比主峰小20dB的譜寬最大-20dB譜寬

單縱摸（SLM）激光器的參數(shù)，是用中心波長(zhǎng)的幅度下降到20dB處對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)寬度來表示光通道代價(jià)光通道代價(jià)代表了由于反射、符號(hào)間的干擾、模式分配噪聲、激光器的啁啾聲等引起的總的色散代價(jià)。由于發(fā)送機(jī)發(fā)出來的光不是理想的激光，而且在激光器處存在反射等等都引起了光的色散，在接收機(jī)處要對(duì)色散加以一定的處理，因此光通道代價(jià)是說明了發(fā)送機(jī)和接收機(jī)兩個(gè)方面的性能。所謂抖動(dòng)，其定義為數(shù)字信號(hào)各有效瞬間相對(duì)于理論規(guī)定時(shí)間位置的短期偏離。抖動(dòng)的單位為UI，所謂UI指光傳送比特率的倒數(shù)：例如10Gb/s信號(hào)，1UI=1/10G=100ps抖動(dòng)主要內(nèi)容光模塊簡(jiǎn)介光模塊內(nèi)部主要元器件光模塊調(diào)制方式光模塊的特點(diǎn)及應(yīng)用光模塊原理框圖光模塊主要性能指標(biāo)光模塊接口電平TTL(Transistor-TransistorLogic)晶體管-晶體管邏輯電平和LVTTL（LowVoltageTTL）PECL(PositiveEmit-CoupledLogic)發(fā)射極耦合邏輯電平、LVPECL和ECLCML(CurrentModeL