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光模块及组件测试简介 王咏2011 04 1 光纤通信的优势2 常用光通信的激光组件3 光模块原理 新入职员工 2小时 王咏 了解光通信模块及组件相关知识 培训目的 培训对象 培训讲师 学习重点 培训课时 简介提纲 光纤通信概述LD激光器及探测器简介光模块原理光模块主要测试指标 光纤系统简介 光纤通信是以光波作为信息载体 以光纤作为传输媒介的一种通信方式 光纤通信的优点 1 宽的传输带宽一根光纤的潜在带宽可达20THz 2 低的传输损耗石英光纤损耗可低于0 2dB km 3 保密性能好无辐射 难于窃听 因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外 4 成本低 重量轻材料来源丰富 环境保护好 有利于节约有色金属铜 光是一种电磁波可见光波长350nm 750nm光纤通信所用的波长800nm 1600nm 光纤的损耗谱 光纤的结构 纤芯core 折射率较高 用来传送光 包层coating 折射率较低 与纤芯一起形成全反射条件 保护套jacket 强度大 能承受较大冲击 保护光纤 常用光纤连接器类型 FCType SCType SC2Type FDDType InsertionLoss 插入损耗 40dBSPC 45dBUPC 50dBAPC 60dB 连接头端面类型 简介提纲 光纤通信概述LD激光器及探测器简介光模块原理光模块主要测试指标 法布里 帕罗型激光二极管 FP LD 和分布反馈激光二极管 DFB LD LD具有体积小 重量轻 低功率驱动 输出光功率大 调制方便 寿命长和易于集成等一系列优点 LD是目前在接入网光模块只用得最多的光发射器件 LD基本工作原理 光的自发辐射与受激辐射 自发辐射 受激辐射 受激吸收 E1 E2 E2 E2 E2 E2 E2 E1 E1 E1 E1 E1 自发辐射光 受激辐射光 入射光hf E2 E1 入射光hf E2 E1 hf E2 E1 hf E2 E1 原子吸收入射光子跃迁至高能级 窄谱宽 高功率强定向性 相干性 宽谱宽 低功率低定向性 相干性 激光二极管的特性 激光二极管 LD Laserdiode 是一个电流器件 只在它通过的正向电流超过阈值电流Ith Threholdcurrent 时它发出激光为了使LD高速开关工作 必须对它加上略大于阈值电流的直流偏置电流IBIASLD的两个主要参数 阈值电流Ith和斜效率S Slopeefficiency 是温度的函数 且具有较大的离散性 LDTo Can EngineBase PigtailHolder Filter PDTo Can FilterHolder Pigtail BOSA基本结构 BOSA原理 BOSA Bi DirectionalOpticalSub Assembly 光发射接收组件 简介提纲 光纤通信概述LD激光器及探测器简介光模块原理光模块主要测试指标 SFF结构 SFF结构 APC 公司自研光模块 SFP结构 插拔式SFF 公司自研光模块 FTTH系列产品 单纤三向TRIPLEXER系列产品 光模块为光纤通信中必不可少的核心器件光模块的用途 按照系统需求将一定质量的光信号或者电信号转换成标准定义的光信号或者电信号 光模块在通信设备中的作用 光模块的作用 完成光电转换和电光转换信号通过光模块实现传输媒体的转换 光纤 铜线 Opticalmodule 光模块原理框图 发射电路设计 发射电路设计 APCloopmaintainsaconstantmonitor diodecurrent Extinctionratioreducedduetoslopeefficiencydegradation 发射电路设计 驱动电路实质上就是一个高速电流开关 发射电路设计 流过LD电流 1 I Ibias Imod 0 I Ibias 接收电路设计 运算放大器构成的I V变换电路在这种I V变换电路中 接入一个负反馈电阻Rf 所以又被称做跨阻放大器 TIA TranimpedanceAmplifier 接收电路设计 限幅放大器主要有三部分组成 1 直流耦合多级放大器2 直流漂移补偿 自动调零 电路3 光功率检测告警电路 有滞回的比较器 简介提纲 光纤通信概述LD激光器及探测器简介光模块原理光模块主要测试指标 光模块测试板级主要光参数测试指标 TXOpticalTransmitterPowerTramitterOffpowerOutputCenterWavelengthOutputSpectrumWidthSMSRExtinctionRatioOpticalEyeDiagram RXSensitivitySaturationOpticalPowerSignalDetectAssertLevelSignalDetectDeassertLevelSignalDetectHysteresisSDVoltageOutLowSDVoltageOutHigh 平均输出光功率 P0 在光模块应用的速率及按要求使模块在正常情况下工作 测试时间内连续模式下 模块输出的平均光功率 Po dBm 101g mw 1mw 单位 dBm对于突发光模式取突发包内的平均光功率 消光比 EXT EXT 10lg 1 平均光功率 0 码平均光功率 眼图模板 右图是EPON上行IEEE802 3ah2004规定的眼图模板下图是GPON上行G 984 2规定的的眼图模板 0 22UI 0 375UI 0 20UI 0 20UI 0 30UI 光谱 对于DFB激光器取 20dB条件下的测试光谱宽度 测试光谱的意义 为何要测试光谱 光谱中体现主要指标有哪些 测试指标对实际系统传输有哪些影响 光模块接收部分测试 误码仪 BitErrorRatioTester 由码型发生器和误码分析仪组成它通过比较码型发生器产生的数据码和光接收机收到并转换成电信号的数据码来测试待测光接收机在不同输入光功率时的误码率 什么是比特误码率 比特误码率 BER BitErrorRatio 是衡量一个光接收机性能的最基本的参数BER BER的表示形式 1 10 N或者1 0E N N是正整数 接收的误码比特数被接收到的比特数 在测量时间内误码数比特率X测量时间 灵敏度测试 固定误码率下所能接收到的最小光功率灵敏度值随固定的误码率所改变 不同误码率下测试的灵敏度是不一样的 SFF8472EEPROMInformation DDM测试功能内容 目前的测试中我们比较关注是A2H中的96 105位 分别对应下表中对应的5个光模块重要参数 实时上报值算法 DDM读数 右图是通过TK OLT读出的光模块A2H中的96 105位 分别有5组16进制数分别对应五个监控参数的高八位和低八位数值按照上面的算法得出的上报信息数值分别为温度 44 187电压 3 28V偏置电流 16 8mA发射光功率 2 0dBm接收光功率 15 4dBm 2C30802420D4185E0121 光模块可靠性测试 模拟光模块在运输和长期使用过程中可能遇到导致光模块失效的情况 涉及到的测试项目从机械性能 环境变化 长时间老化 湿热 接口可靠性 ESD等主要参考标准 GR468MIL STD 883 可靠性测试主要测试项目 HBM测试简介 实际ESD其实可以分为三种模式 人体模型 HBM 机器模型 MM 带电器件模型 CDM 以上三种模式主要区别于RC放电网络和放电时间上的差异 放电等级也有不同 注 ESD测试中的静电测试又区别于EMC测试中提及的接触放电和空气放电类型 ESD HBM 在ESD HBM测试只针对IC于或者电子元器件各种PIN或者引脚 按照器件PIN按组分为Vdd Vcc Vss GND Grd Vs Vs etc IO口等采用排列组合的方式按照上图中100PF 1