光收发一体模块原理.ppt

3 光收发一体模块定义 光收发一体模块由光电子器件 功能电路和光接口等组成 光电子器件包括发射和接收两部分 发射部分是 输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器 LD 或发光二极管 LED 发射出相应速率的调制光信号 其内部带有光功率自动控制电路 使输出的光信号功率保持稳定 接收部分是 一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号 经前置放大器后输出相应码率的电信号 输出的信号一般为PECL电平 同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号 Gigac目前提供100M到10全系列光收发模块 用户可根据自己的网络需求选择所需要的 目前常规通用的光模块主要包括 光发送器 光接收器 Transceiver 光收发一体模块 以及Transponder 光转发器 一 光收发一体模块的原理 光收发一体模块有三大部分组成 他们分别是插拔式光电器件 电子功能电路和DUPLEXSC光接口 光发射部分由光源 驱动电路 控制电路 如APC 三部分构成 具有发射禁止和监视输出的功能 模块内部的驱动电路包括对输出波形的缓冲级以及保证功率和消光比稳定的APC和温度补偿电路 光接收部分主要由PINFET前放组件和主放电路两部分组成 并具有无光告警功能 二 光收发一体模块的原理框图 1 发射部分原理框图 PECL输入 激光调制器 温度补偿电路 数据输入 激光器 激光器驱动器及APC电路 Vcc 监测功能 监测输入 输出 二 光收发一体模块的原理框图 2 接收部分原理框图 LPF 限幅放大器 信号检测电路 PD 数据输出 信号检测 PECL缓冲器 前放器 缓冲器 5 三 光模块的主要参数 1 传输速率 传输速率指每秒传输比特数 单位Mb s或Gb s Gigac的光模块产品涵盖了以下主 要速率 百兆 千兆 2 5G 4 25G和万兆 2 传输距离 光模块的传输距离分为短距 中距和长距三种 一般认为2km及以下的为短距 离 10 20km的为中距离 30km 40km及以上的为长距离 光模块的传输距离受到限制 主要是因为光信号在光纤中传输时会有一定的损耗 和色散 注意 损耗是光在光纤中传输时 由于介质的吸收散射以及泄漏导致的光能量损失 这 部分能量随着传输距离的增加以一定的比率耗散 色散的产生主要是因为不同波长的电磁波在同一介质中传播时速度不等 从而造成光信号的不同波长成分由于传输距离的累积而在不同的时间到达接收端 导致脉冲展宽 进而无法分辨信号值 因此 用户需要根据自己的实际组网情况选择合适的光模块 以满足不同的传输 距离要求 6 3 中心波长 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 850nm波段 多用于 2km短距离传输 1310nm和1550nm波段 多用于中长距离传输 2km以上的传输 四 发展的方向1 高频率高速率人们对信息量要求越来越多 对信息传递速率要求越来越快 作为现代信息交换 处理和传输主要支柱的光通信网 一直不断向超高频 超高速和超大容量发展 传输速率越高 容量越大 传送每个信息的成本就越来越小 长途大容量方面当前的热点是10Gbit s和40Gbit s 据ElectroniCast最新的市场研究 10Gbit s数据通信收发模块的全球总消费量将从2001年的1 57亿美元增长到2010年的90亿美元 2001年早期使用10Gbit s数据通信收发器的数量不到10万个 但到2003年 10Gbit s数据通信收发模块将增加到200万个 在接下来的几年内仍将会猛烈增长 2005年将会达到700万个 在整个消费领域 继10 gigabit光纤通道之后 10 gigabit以太网将会有强烈的影响 目前SDH单通道光系统正向40Gbit s冲击 高速系统和器件方面 很多公司今年推出了40Gbit s系统 40Gbit s方面目前的重点产品技术是 大功率波长可调 固定激光器 40G调制器 InpEAM LiNbO3EOM PolymerEOM 高速电路 InP GeSi材料 波长锁定器 低色散滤波器 动态均衡器 喇曼放大器 低色散开关 40Gbit sPD PIN APD 可调色散补偿器组件 TU DCM 前向纠误 FEC 等 从现阶段电路技术来说 40Gbit s已接近 电子瓶颈 的极限 速率再高 引起的信号损耗 功率耗散 电磁辐射 干扰 和阻抗匹配等问题难以解决 即使解决 则要花费非常大的代价 2 远距离光收发模块的另一个发展方向是远距离 如今的光网络铺设距离越来越远 这要求远程收发器来与之匹配 典型的远程收发器信号在未经放大的条件下至少能传输100公里 其目的主要是省掉昂贵的光放大器 降低