光模块及组件测试简介

1、http:/ 深圳市共进电子有限公司光模块及组件测试简介光模块及组件测试简介 王咏 2011-04http:/ 深圳市共进电子有限公司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目的培训对象培训对象培训讲师培训讲师学习重点学习重点培训课时培训课时http:/ 深圳市共进电子有限公司 简介提纲简介提纲 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http:/ 深圳市共进电子有限公司光纤系统简介 光纤通信是以光波作为信息载体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以光纤作为传输媒介

2、的一种通信方式http:/ 深圳市共进电子有限公司 光纤通信的优点光纤通信的优点（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。 http:/ 深圳市共进电子有限公司 光是一种电磁波光是一种电磁波可见光波长350nm750nm光纤通信所用的波长光纤通信所用的波长800nm1600nmhttp:/ 深圳市共进电子有限公司光纤的损耗谱光纤的损耗谱 EDFA带宽带宽波

3、长波长 (mm)损耗损耗 (dB/km)0.81.00-20-101020色散色散 (ps/nm-km)损耗损耗 ( (各类光纤各类光纤) )SMFDSFNZDF+NZDF-G.652G.653G.655+G.655-http:/ 深圳市共进电子有限公司光纤的结构光纤的结构纤芯纤芯包层包层保护套保护套纤芯 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。http:/ 深圳市共进电子有限公司常用光纤连接器类型FC TypeSC TypeSC2 TypeFDD Typehttp:

4、/ 深圳市共进电子有限公司 Insertion Loss(插入损耗) 40dB SPC45dB UPC50dB APC60dB连接头端面类型http:/ 深圳市共进电子有限公司 简介提纲简介提纲 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http:/ 深圳市共进电子有限公司 法布里法布里-帕罗型激光二极管帕罗型激光二极管(FP-LD)和分布反馈激光二极管和分布反馈激光二极管(DFB-LD) LD具有体积小、重量轻、具有体积小、重量轻、低功率驱动、输出光功率低功率驱动、输出光功率大、调制方便、寿命长和大、调制方便、寿命长和易于集成等一系列优点易于集成等一系列优点.LD是

5、目前在接入网光模块是目前在接入网光模块只用得最多的光发射器件只用得最多的光发射器件http:/ 深圳市共进电子有限公司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E1E2E2E2E2E2E2E1E1E1E1E1自发辐射光受激辐射光入射光 hf = E2 - E1入射光 hf = E2 - E1hf = E2 - E1hf = 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http:/ 深圳市共进电子有限公司激光二极管的特性激光二极管的特性激光二极管（LDLaser diode）是一个电流器件，只在它通过的正向电流超过阈

6、值电流Ith（Threhold current）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（Slope efficiency）是温度的函数，且具有较大的离散性http:/ 深圳市共进电子有限公司LD To-CanEngine BasePigtail HolderFilterPD To-CanFilter HolderPigtailBOSA基本结构http:/ 深圳市共进电子有限公司BOSA原理原理BOSA: Bi-Directional Optical Sub-Assembly, 光发射接收组件http:/

7、 深圳市共进电子有限公司 简介提纲简介提纲 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http:/ 深圳市共进电子有限公司SFF结构SFF结构（APC）公司自研光模块公司自研光模块http:/ 深圳市共进电子有限公司SFP结构插拔式SFF公司自研光模块公司自研光模块http:/ 深圳市共进电子有限公司FTTH系列产品单纤三向TRIPLEXER系列产品http:/ 深圳市共进电子有限公司 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http:/ 深圳市共进电子有限公司光模块在通信设备中的作

8、用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)http:/ 深圳市共进电子有限公司Optical module 光模块原理框图http:/ 深圳市共进电子有限公司发射电路设计http:/ 深圳市共进电子有限公司发射电路设计APC loop maintains a constant monitor-diode current.Extinction ratio reduced due to slope efficiency degradationhttp:/ 深圳市共进电子有限公司发射电路设计 驱动电路实质上就是一个高速电流开关http

9、:/ 深圳市共进电子有限公司发射电路设计流过LD电流“1” I=Ibias+Imod“0” I=Ibiashttp:/ 深圳市共进电子有限公司接收电路设计 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（TIATranimpedance Amplifier ）http:/ 深圳市共进电子有限公司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)http:/ 深圳市共进电子有限公司 简介提纲简介提纲 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

10、测试指标http:/ 深圳市共进电子有限公司光模块测试板级主要光参数测试指标 TXOptical Transmitter PowerTramitter Off powerOutput Center WavelengthOutput Spectrum WidthSMSRExtinction RatioOptical Eye Diagram RXSensitivitySaturation Optical PowerSignal Detect Assert LevelSignal Detect Deassert LevelSignal Detect HysteresisSD Voltage Out

11、LowSD Voltage Out Highhttp:/ 深圳市共进电子有限公司平均输出光功率（平均输出光功率（P0）在光模块块用的速率及及要要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http:/ 深圳市共进电子有限公司消光比（EXT）EXT=10lg( “1”平均光功率/“0”码平均光功率）http:/ 深圳市共进电子有限公司眼图模板眼图模板右图是EPON 上行IEEE802.3ah 2004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,

12、 0.375UI, 0.20UI, 0.20UI, 0.30UI http:/ 深圳市共进电子有限公司光谱 对于DFB激光器取-20dB条件下的测试光谱宽度http:/ 深圳市共进电子有限公司测试光谱的意义 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？http:/ 深圳市共进电子有限公司光模块接收部分测试 误码仪（Bit Error Ratio Tester）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 http:/ 深圳市共进电子有限公司什么是比特误码率？什么

13、是比特误码率？ 比特误码率（BERBit Error Ratio）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：110-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http:/ 深圳市共进电子有限公司灵敏度测试 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http:/ 深圳市共进电子有限公司SFF8472 EEPROM Informationhttp:/ 深圳市共进电子有限公司DDM测试功能内容目前的测试中我们比较关注是A2H中的96105位，分别对块下表

14、中对块的5个光模块重要参数http:/ 深圳市共进电子有限公司实时上报值算法http:/ 深圳市共进电子有限公司DDM读数右图是通过TK OLT读出的光模块A2H中的96105位。 分别有5组16进制数分别对块五个监控参数的高八位和低八位数值及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：16.8 mA发射光功率： -2.0dBm接收光功率：-15.4dBm2C 30 80 24 20 D4 18 5E 01 21http:/ 深圳市共进电子有限公司光模块可靠性测试 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

15、-环境变化-长时间老化/湿热-接口可靠性-ESD等 主要参考标准：GR468 MIL-STD-883http:/ 深圳市共进电子有限公司可靠性测试主要测试项目项项目目TestReferenceConditionInternal qualification info.SamplingPass/ Fail CriteriaSSC1Mechanical ShockGR-468500g,1.0ms 5times/ dir, 5 dirMeasurePo, Ext，Sen,Icc ,before and after110Delta Po 1.5dBDelta Sen 10C/min non-powere

16、dMeasure Po, Ext，Sen,Icc 0,100,500cycles 1105Damp HeatGR-46885C/85%RH,500hours,1000 hours for info.Measure Po, Ext，Sen,Icc 0,168,500,1000hours1106High Temperature OperationsGR-46870,2000 hours 5000hours for info. poweredMeasure Po, Ext，Sen,Icc 0,168,500,1000,2000,3000,4000,5000hours1107ESDGR-468HBM，2000VMeasure Po, Ext，Sen,Icc before and after test60http:/ 深圳市共进电子有限公司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http:/ 深圳市共进电子有限公司 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，及照器件PIN及组分为Vdd, Vcc, Vss, GND, Gr