SFP,TOSA,BOSA,光纤,Rosa,光模GB-Link光通信模块基础培训.ppt

gb-link市场部 v1.0 2012.12.21 rosa基础知识介绍 光模块基础及相关知识点 tosa/bosa基础知识介绍 光纤基础知识介绍 tosa rosa 限幅放大器 laser driver pcba 电接口金手指 lc 光纤接口 外壳 结构由以下 : 1. 光器件 2. pcba 3. 机械 光收发模块结构 另：10g xfp 产品还包含cdr chip x2/xenpak/sgmii 包含 physical phy-ic osa - optical subassembly tosa tosa 介绍 tosa一般是由 ld激光器、金属 结构件、陶瓷插芯等组成。 osa - optical subassemblybosa bosa 介绍 bosa是将ld、 pin-tia、光学滤波片(wdm-filter)、 金属件、陶瓷套筒（sleeve）、陶瓷插芯（ferrule ）。 激光器分类 vcsel fp dfb cwdm emldwdm 根据不同传输距 离选择不同激光 器类型 激光器分类 材料划分 注：vscel 适合短距传输 fp适合中长距传输 cwdm/dwdm适合长距传输 eml适合高速长距传输 波长分类 850nm 1310nm dwdm 1550nm cwdm cwdm(1270-1610每间隔20nm一个波段共18个波段) dwdm（分l波段与c波段) l波段从1610.061564.68每间隔0.8nm一个波段共54个 c波段从1563.861530.33每间隔0.8nm一个波段共45个 激光器分类 波长划分 领料金属件清洗组装压配耦合 目检焊点激光焊接 温循 端面清洗初测 激光打标终测 品检 入库 功率调整 外观目检 tosa 生产工艺流程 每款tosa的生产至少需要15道工序， 1000pcs/3天，其中温循工序占用16小时 。 领料金属件清洗组装压配发射耦合 目检焊点激光焊接端面清洗初测 温循端面清洗接收目检 功率调整 接收耦合接收初测粘胶刮胶接收终测 端面清洗 终测发射激光打标 品检入库外观目检 bosa 生产工艺流程 每款bosa的生产至少需要24道工序， 500pcs/4天，其中温循工序占用16小时。 rosa基础知识介绍 光模块基础及相关知识点 tosa/bosa基础知识介绍 大纲 光纤光学基础知识介绍 光纤接口连接器 fc接口 lc接口sc接口 st接口 光纤连接器是光纤通信系统中不 可缺少的无源器件，它的使用使 得光通道间的可拆式连接成为可 能，既方便了光系统的调测与维 护，又使光系统的转接调度更加 灵活。 注意 为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。 单模/多模光纤 随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光 纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤 ： 当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几 十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤 的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右； 当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光 信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的高次模 全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常 直径为510um； 注：波分系统里用的都是单模光纤. 光在光纤中传输的原理 为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保 证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为： 1、一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率n2； n =c /v .n是介质的折射率， c 是真空中的光速，v 是光进入介质时的速度。 2、光入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应大于临界角c 光纤的结构 光纤的结构 光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小 ，可使高模光按正弦形式传播。即n1n2. 光在光纤中的传输模式 包层 纤芯 高次模 基模 低次模 注：光在多模光纤中传输时包 含以上三种模式，为此色散较 大，而光在单模光纤与光波长 的几何尺寸相比拟，为此只有 基模在里面传输。 常规光纤损耗随波长变化曲线图 u 波长不同，损耗不同 u 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰 u itu-t将单模光纤在1260nm以上的频带划分了o、e、s、c、l、u几个波段 u 容易看出，在这6个波段中，c波段和l波段损耗最小 90013001400 150016001700波长:nm 损耗 db/km 2 3 1 4 5 1200 多模光纤（850900nm） o波段 e波段 sc lu oh- wdm中信号光窗口范围 波段说明范围（nm）带宽（nm） o波段原始12601360100 e波段扩s波段短波长1460152565 c波段常规波长1525156540 l波段长波长1565162560 u波段超长波长1625167550 因为c波段和l波段这两个传输窗口的传输衰耗最小，所以dwdm系统中信号光选择 在c波段和l波段 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以cwdm系统中信号光跨越多 个波段（13111611nm） 光纤中的色散特性 光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式 到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散 光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散： u模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中； u色度色散（cd）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散； u偏振模色散（pmd）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度 而引起的，偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿； 色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用d 表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用pmdq来表示，单位是ps/km （n为1/2） 色散对传输的影响 从从tdmtdm角度上说，色散将导致码间干扰角度上说，色散将导致码间干扰 光源是非零谱宽的，光源输出的光信号被电脉冲进行强度调制光源是非零谱宽的，光源输出的光信号被电脉冲进行强度调制 ，调制信号具有调制光，调制信号具有调制光 源的每一波长成分源的每一波长成分 。 由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（t+tt+t），这叫作脉），这叫作脉 冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠 ，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限制了传输的码速率和传输距离。 itu-t已经在g.652、g.653、g.654和g.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤， 区别见下表： 类型定义 适用范围主要指标 g.652 标准单模光纤（smf）， 是指色散零点（即色散为 零的波长）在1310nm附近 的光纤。 sdh系统、 dwdm系统均可 。 衰耗：1310nm窗口目前一般在0.3-0.4db/km， 典型值0.35db/km；1550nm窗口目前一般在 0.17-0.25db/km，典型值0.20db/km； 色散：零色散波长的允许范围是1300nm到 1324nm。在1550nm窗口的色散系数是正的。在 波长1550nm处，色散系数d的典型值是17ps/nm -km，最大值一般不超过20ps/nm-km； g.653 色散位移光纤（dsf）， 是指色散零点在1550nm附 近的光纤，它相对于标准 单模光纤（g.652），色散 零点发生了移动。 sdh系统可以， dwdm一般不采 用。 衰减：1310nm波段：0.55db/km，目前没有掌 握典型值数据。1550nm波段：0.35db/km，目 前一般在0.19-0.25db/km； 色散：g.653的零色散波长在1550nm附近，在 1525-1575nm范围内，最大色散系数是 3.5ps/nm-km，在1550nm窗口，特别是在 c_band，色散位移光纤的色散系数太小或可能 为零； g.655 非零色散位移光纤（ nzdsf），将色散零点的 位置从1550nm附近移开一 定波长数，使色散零点不 在1550nm附近的dwdm工 作波长范围内。 sdh/dwdm系 统均可，但更适 合dwdm系统的 传送。 衰减：1310nm波段：itu-t无规定。1550nm波 段：0.35db/km，目前一般在0.19-0.25db/km 。 色散：当1530nm 1565nn，0.1ps/nm-km |d()| 6.0 ps/nm-km；655光纤色散系数没有典 型值，因厂家而异，常见的有4.5ps/nm.km和 6pm/nm.km。需要实地确认。 g.652/g.653/g.655g.652/g.653/g.655单模光纤单模光纤 g.652/g.653/g.655g.652/g.653/g.655单模光纤各自的特点单模光纤各自的特点 1.1550nm波长区具有最小色散和衰 减，适合dwdm系统、高速信号传输 2.应用：truewave真波光纤(正色散 区的spm效应有利于传输)；leaf- 大有效面积光纤（克服非线性效应） 色散系数 (ps/nmkm ) 正色散系数g.655光纤 波长(nm)1550 1310 17 g.652光纤:大量铺设，传 高速信号需色散补偿 g.653光纤:1550nm波长区混 频严重，不适合dwdm 负色散系数 g.655光纤 g.654于653类似，截止波长不同 1530nm 全波光纤 消除了1380nm处的水峰增益 rosa基础知识介绍 光模块基础及相关知识点 tosa/bosa基础知识介绍 大纲 光纤基础知识介绍 osa - optical subassembly rosa rosa 介绍 rosa 接收组件部分由rosa及主放 大器组成，其中rosa由apd 或pin及前置放大器组成。 注：需注意apd，称“雪崩 二极管”，与pin相比灵敏 度会高510db。 apd pin apd/pin收光原理 领料粘胶耦合 目检 刮胶初测 终测品检入库 rosa 生产工艺流程 rosa基础知识介绍 光模块基础及相关知识点 tosa/bosa基础知识介绍 大纲 光纤基础知识介绍 tosa rosa 限幅放大器 laser driver pcba 电接口金手指 lc 光纤接口 外壳 结构由以下 : 1. 光器件 2. pcba 3. 机械 光收发模块结构 另：10g xfp 产品还包含cdr chip x2/xenpak/sgmii 包含 physical phy-ic 发射部分 激光器驱动 ic 激光器（ fp/dfb/eml） apc tec温度 控制电路 发射部分相关参数 平均光发射功率po :指信号逻辑1时的光功率和为0时的 光功率的算术平均值。 pawg=(p0+p1)/2 消光比(pon/poff) : 逻辑信号为“1”时光功率与为“0”时光 功率之比。er=10log p1/p0. 中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光 模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段 以及1550nm 波段. 眼图模板: 在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易 控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象. 这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加以限制, 为此 itu-t建议g.957规范了一个发送眼图的模板. 眼图模板讲解 此眼图模板为 stm1/oc-3 浅辉 色区 为标 准模 板。 深辉色 区为模 板容限 magin 。 接收部分 apd/pin限幅放大器 时钟提取（ cdr） apd偏压 电路 los告警检 测 接收部分相关参数 光接收灵敏度pr 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如 ber=10-9)时的最小接收光功率,即为模块的灵敏度pr. 饱和光功率ps 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如 ber=10-9)是的最大接收光功率,即为模块的饱和光功率ps. 告警(h-l)在模块的工作速率下,由大到小改变输入模块的光功率 ,当光功率减小到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转, 这时的光功率即为告警信号阈值(ph-l). 去告警(l-h) 在模块的工作速率下,有小到大改变输入模块的光 功率,当光功率增加到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现 反转,这时的光功率即为告警信号阈值(pl-h). . 光通道代价（ optical path penalty ） 脉冲在光通道中的传输导致的接收机灵敏度的变化。产生光 通道代价的因素主要包括非线性效应、色度色散（cd）、偏振 模色散（pmd）、偏振依赖损耗（pdl）、光通道反射和串扰等 多种效应。 光链路预算（ optical link budget ） 它等于发射光功率减去接收灵敏度取绝对值，是评估传输 距离的关键。 不同波长光功率损耗 一般目前的g.652光纤可以做到1310nm波段0.4db/km， 1550nm波段0.25db/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段 4db/km 1310nm波段2db/km。 光模块其他相关参数 光模块i2c功能运用 i2c通信总线是电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它 是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件 封装形式小，通信速率较高等优点。如以下两特点： 1、只要求两条总线线路：一条串行数据线sda，一条串行时钟 线scl； 2、串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s ，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4mbit/s； 在光模块运用中主要负责存储信息并与客户设备通信 ，如a0/a2 ，ddm信息等。 host 光模块 i2c总线 other device sfp a0/a2地址分配和存储 提供外部 校准常数 提供模块 工作状态 xfp a0/a2地址分配和存储 ddm介绍 ddm：digital diagnostic monitoring(数字诊断监视功能) 对模块进行一个远程监控，保证模块正常运行，当出现异 常时，可以让系统管理员发现一些潜在的问题和故障定位。 ddm监测的5个实时测量参数为： 测试项测试项 目精度单单位 tx-power3dbm rx-power3dbm laser bias10 ma temp3 vcc0.1v ddm校准方式 n 内校准 ddm寄存器存放的参数已经满足协议要求的单位， 无需与校准参数进行运算。 n 外校准 ddm寄存器存放的参数，需与存放的校准参数进行 运算后，才得到满足协议要求单位的数值。 sfp: 内校准 / 外校准 xfp: 内校准（only） 10g 光模块系统运用 光模块分类 sfp/sfp bidi/copper sfp（small formfactor pluggables）可 以简单的理解为gbic的升级版本。sfp模块体积 比gbic模块减少一半，可以在相同面板上配置多 出一倍以上的端口数量。由于sfp模块在功能上与 gbic基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为 小型化gbic（minigbic）。 sfp-双纤 光纤接口-lc 速率:155m-4.25g 传输距离:2km-120km 波长:850nm/1310nm 1550nm/cwdm/dwdm sfp-bidi 光纤接口-lc 速率：155m-2.5g 传输距离:2km-120km 波长:1310/1490 1550/cwdm bidi 光模块分类 sfp copper copper sfp即sfp-t, 是运用在以太网上的 电口sfp，其主要特征 为连接器为rj45，就 是我们常见的网线接 口。 part numberspeed modemac interface tx disable function link indicator on rx_los pin temp gb-sfp-t-10- 100-1000m-sl 10/100/1000mbps sgmii/ serdes yesyes070 gb-sfp-t-10- 100-1000m-s 10/100/1000mbps sgmii/ serdes yesno070 gb-sfp-t-10- 100-1000m-il 10/100/1000mbps sgmii/ serdes yesyes-4085 gb-sfp-t-10- 100-1000m-i 10/100/1000mbps sgmii/ serdes yesno-