光模塊介紹 簡(jiǎn)介.ppt

1、A,1,光模塊基本原理,A,2,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,A,3,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,A,4,光模塊分類,按速率劃分：155Mb/s 622Mb/s 1.25Gb/s 2.5Gb/s 10Gb/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：19/ 29/SFF/GBIC/SFP/XFP/300pin等 按使用條件劃分：熱插拔 (GBIC/SFP/XFP) 帶插針 (19/29/SFF) 按應(yīng)

2、用劃分：SDH/SONET, Ethernet, Fiber Channel, CWDM, DWDM等 按工作模式劃分：連續(xù)和突發(fā)（OLT：Optic Line Terminal，光線路終端；ONU ：Optic Network Unit,光網(wǎng)絡(luò)單元）,A,5,光模塊發(fā)展歷史,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,功能：不帶監(jiān)控功能（None DDM） 帶數(shù)字診斷功能（DDM）,接入應(yīng)用：P to P P to MP: PON (GE-PON, GPON, WDM-PON

3、),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）,A,6,光模塊發(fā)展趨勢(shì),小型化,智能化,熱插拔,低功耗,高速率,遠(yuǎn)距離,A,7,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,A,8,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,A,9,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

4、的混合集成件。,A,10,光器件結(jié)構(gòu)圖,A,11,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（surface mount) 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,A,12,探測(cè)器,光探測(cè)器 作用把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的器件. PIN探測(cè)器 P型摻雜、本征（I）和N型摻雜。 APD探測(cè)器 內(nèi)部具有光電倍增(或稱雪崩)光電二極管.（Avalanche Photodetector),A,13,PIN探測(cè)

5、器,響應(yīng)度：,PIN探測(cè)器即P-I-N 探測(cè)器：P型摻雜IntrinsicN型摻雜,需加510V反偏電壓,A,14,APD探測(cè)器,響應(yīng)度：,APD探測(cè)器： 雪崩光電探測(cè)器（Avalanche photodetector）,需加3060V反偏電壓,M與溫度和反偏電壓有關(guān),A,15,激光器,FP LD (Fabry-Perot Laser) DFB LD (Distributed-Feedback Laser) VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) LED (Light-Emitting Diode) EAM LD (Electro-abso

6、rption modulated lasers),A,16,FP LD 和 DFB LD,都是邊緣發(fā)光 諧振腔結(jié)構(gòu)不同,FPLD,DFBLD,A,17,LED 和 VCSEL,都是面發(fā)光 諧振腔結(jié)構(gòu)不同,LED,VCSEL,A,18,EAM LD,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,A,19,放大器分類,跨阻放大器：Transimpedance Amplifier（TIA ） 主放Main Amplifiers (MA) 或后放 Post Amplifiers 限幅放大器：Limiting Amplifier (LA) 自動(dòng)增益控制放大器：Automati

7、c Gain Control Amplifier (AGC).,A,20,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fH0.75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,A,21,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,A,22,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（Cl

8、ock and Data Recovery 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,A,23,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）,A,24,MUX &DeMUX,MUX：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),A,25,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,A,26,調(diào)制方式,直接調(diào)制 外調(diào)制 EA調(diào)制（Ele

9、ctroabsorption Modulator） MZ調(diào)制（Mach-Zehnder Modulator）,A,27,直接調(diào)制,P1,P0,利用電信號(hào)的1和0控制激光器的電流大小。,A,28,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。,A,29,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。,A,30,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)

10、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,A,31,1X9光模塊,特點(diǎn)： 工作速率: 155Mb/s1Gb/s 工作電壓：3.3 V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 -4,A,32,GBIC模塊,特點(diǎn)： 工作速率:155Mb/s 2.5Gb/s 工作電壓：3.3 V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

11、信：OC-3/STM-1、OC-12/STM-4、 OC-48/STM-16,A,33,SFF模塊,特點(diǎn)： 工作速率:155Mb/s 2.5Gb/s 工作電壓：3.3 V 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-16,A,34,SFP模塊,特點(diǎn)： 工作速率:155Mb/s 2.5Gb/s 工作電壓：3.3 V 波長(zhǎng)：850nm，1310nm，1550nm，WDM 寬溫工作范圍 傳輸距離

12、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-16,A,35,PON模塊,特點(diǎn)： 工作速率:155Mb/s 2.5Gb/s 工作電壓：3.3 V 傳輸距離可達(dá)20km 帶數(shù)字診斷功能 應(yīng)用： PON接入網(wǎng),A,36,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 -64,A,37,300-pin Transpo

13、nder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,A,38,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,A,39,典型光發(fā)射模塊功能框圖（直接調(diào)制）,Laser,Driver,APC,Temp Sensor,AEC,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,A,40,典型光發(fā)射模塊功能框圖（外調(diào)制）,EAM Laser,Driver,APC,ATC,自動(dòng)光功率控制,自動(dòng)溫度控制,X

14、C,占空比控制,匹配電路,MC,BC,偏置電壓控制,調(diào)制電壓控制,A,41,PIN型光接收模塊功能框圖,PIN/TIA,MA,PIN/TIA,MA,CDR,3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime),2R 功能(Reshape, Reamplify),A,42,APD型光接收模塊功能框圖,APD/TIA,MA,APD/TIA,MA,CDR,3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime),2R 功能(Reshape, Reamplify),High Voltage Generation,High Voltage Generation,A,43,光收發(fā)合

15、一模塊(Transceiver)功能框圖,TOSA,Driver,ROSA,MA,APC/AEC,LOS,RxPower,TxPower,TxDisable,Data In,Data Out,Optical In,Optical Out,A,44,帶數(shù)字診斷功能(DDM)光收發(fā)合一模塊功能框圖,TOSA,Driver,ROSA,MA,APC/AEC,LOS,TxDisable,Data In,Data Out,Optical In,Optical Out,MCUEEPROM,I2C,A,45,數(shù)字診斷(DDM)模塊特點(diǎn),A,46,光收發(fā)合一模塊(XFP)功能框圖,TOSA,Driver,ROS

16、A,MA,APC/AEC/ATC,LOS,TxDisable,Data In,Data Out,Optical In,Optical Out,MCUEEPROM,I2C,CDR,CDR,A,47,Transponder模塊功能框圖,TOSA,Driver,ROSA,MA,APC/AEC/ATC,LOS,TxDisable,16路 并行Data In,16路 并行Data Out,Optical In,Optical Out,MCUEEPROM,I2C,MUX,DeMUX,A,48,TDM: Time Division Multiplex 時(shí)分多路復(fù)用 TDMA: Time Division M

17、ultiple Address 時(shí)分多路訪問,PON模塊,A,49,ONU光收發(fā)合一模塊功能框圖,A,50,OLT光收發(fā)合一模塊功能框圖,A,51,BOSA,單纖雙向光組件(Bi-Dirctional Optical Subassembly),A,52,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,A,53,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),A,54,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

18、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,A,55,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=2.4V；VOL=2V；VIL=2.4V；VOL

19、=2V；VIL=0.8V。 TTL使用注意：TTL電平一般過沖都會(huì)比較嚴(yán)重，可能在始端串22歐或33歐電阻； TTL電平輸入腳懸空時(shí)是內(nèi)部認(rèn)為是高電平。要下拉的話應(yīng)用1k以下電阻下拉。,A,70,ECL，PECL和LVPECL電平,ECL：Emitter Coupled Logic 發(fā)射極耦合邏輯電路(差分結(jié)構(gòu)) Vcc=-5.2V；VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V。 速度快，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，噪聲小，很容易達(dá)到幾百M(fèi)的應(yīng)用。但是功耗大，需要負(fù)電源。為簡(jiǎn)化電源，出現(xiàn)了PECL(ECL結(jié)構(gòu)，改用正電壓供電)和LVPECL。 PECL：Pseudo/Positive ECL Vcc=5V；VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL