光通讯基础知识与产品知识培训ppt课件

1、光通讯根底知识与产品知识培训第一大部分：光通讯根底知识光通讯根本概念光纤光缆光电器件光纤传输系统激光器运用本卷须知光纤通讯开展方向大纲：第二大部分：产品根底知识TO光电组件光电产品的根本参数器件开展方向第一大部分：光通讯根底知识一、光通讯根本概念1、光纤通讯光纤通讯是以光波为载波，以光纤光导纤维为传输媒体，将信号从某一点传送到另一点的通讯方式。具有传输间隔远传输损耗小、通讯容量大传输频带宽、抗干扰性能好不受电磁干扰、严密性好不产生光走漏、分量轻、体积小等优点。 2、光纤通讯根本组成 光纤通讯主要由信源、电端机、光端机、光纤和接受体构成。3、光纤通讯开展1960年 ，世界上第一台激光器研制胜利；

2、1966年，英国华裔科学家高琨博士等人根据光波导实际，以为假设使光纤中损耗减低到20db/km以下，就能够进展光纤通讯，从此开创了光纤通讯的先河；1970年， 第一根低损耗光纤20dB/Km研制胜利 美国康宁公司 ；美国贝尔实验室胜利研制能在室温条件下延续任务的半导体激光器；1974年 ，美国贝尔实验室胜利研制出损耗为1dB/Km的光纤 化学气相堆积法MCVD1976年，日本电报公司研制出损耗更低的光纤0.5dB/Km；20世纪80年代后期 ，光纤损耗曾经降低到0.16dB/Km ；1982年我国第一条34Mb/s 光纤通讯开通；1988年 ；第一条跨大西洋光缆投入运营 ；2002年，光纤通讯

3、单通道传输速率到达40Gb/s,DWDM传输光通讯容量达10Tb/s；2002年后，光通讯开场向最后一站用户接入网迈进。二、光纤1、光纤的分类按任务波长：短波长850nm) 长波长1310nm、1550nm按传输方式：多模光纤和单模光纤按资料：石英光纤、塑料光纤等2，光纤的拉制3，光在光纤中的传输光在光纤中的传输遵照光的反射与折射定律。实践上，光在纤芯中全反射曲折前行。三、光缆含有光纤，符合现场实践运用要求的光、机械和环境规范的缆。由光纤、加强件和外护层等组成。光缆的分类：按芯数分为单芯、双芯、多芯按构造分为层绞式、骨架式、带状等按敷设场所分为架空、直埋、管道、挪动、室内、水下、海底等按用途分

4、为通讯誉光缆和非通讯誉光缆四、光电器件1、无源光器件光分路器/耦合器：1xN树型、NxN星型波分复用器：合波器和分波器、滤波器光纤衔接器：活动FC、ST、SC等、适配器直通光开关光衰减器：固定、可变光隔离器：一方向传输光的器件2、有源光器件光源：发光二极管LED 激光二极管LD光电检测器：PIN光电管、PIN-TIA组件 雪崩光电二极管APD光纤放大器EDFA五、光纤传输系统1、光纤传输系统新技术延伸中继间隔的新技术光放大器(EDFA)外调制器(电光晶体LiNbO3)色散补偿(DCF、Bragg光纤光栅)提高通讯容量的新技术时分复用技术TDM波分复用技术WDM2、光纤传输系统的根本框图如下电端

5、机驱动光源光检测判决再生光源光检测放大电端机发送光发送机光纤光缆光中继器光接收机接收光纤光缆模拟通讯：信噪比调和波失真数字通讯：误码率和相位抖动六，激光器运用本卷须知光通讯誉激光器发射出对人眼有害的、肉眼看不见的红外光，假设近间隔正眼观看，能够引起人眼视网膜瞬间的损伤。因此，在察看激光束时，千万不要用肉眼直接察看。激光器外表贴有激光辐射和方向的“警告标志和“窗口标志，如以下图示激光器运用需留意以下几点a热的预防 激光器是一种高功率密度的热功耗器件，运用时应尽量远离热源，不得在高于规定的最高任务温度下运用，否那么会呵斥其性能和寿命的快速退化。器件管角的焊接时间有严厉限制普通不得超越10秒钟，焊接

6、温度也必需严厉控制在260以内。 b)力的预防 激光器及尾纤都非常脆弱，无论在安装或操作时都必需尽量防止过大的扭绞力、牵引力和扭矩。尾纤不要扭绞，牵引力不得超越500克力5牛顿，其弯曲半径不得小于30mm。 c) 电的预防 采取静电放电ESD防护和电漂泊涌防护;对激光器制止施加反向电压。1、传输速率到达Tb/s的系统设备2、掺杂有关化学元素如铒、镨等的光纤放大器3、光交换机4、密集波分复用DWDM设备5、适用于长间隔、高速率、能接受较高光功率密度的新型光纤如非零色散位移光纤-G.655光纤、无水吸收峰光纤-全波光纤等6、集成光学器件及其它光通讯元器件7、能兼容不同速率、协议和制式的全光网络技术

7、等七、光纤通讯开展方向第二大部分：产品根底知识一、TO1、LD TOLD TO主要资料为TO帽、TO座、LD芯片、背光PD芯片等。1.1 LD TO帽最常用的有普通球帽、2.0大球帽、非球帽。透镜资料为BK7、SF6、SF8等，帽桶资料为KOVER。普通球帽的耦合效率大约在10%左右，焦距在6.3mm左右；大球帽的耦合效率大约在15%左右，焦距在6.5mm左右；非球帽的耦合效率大约在35%左右，目前常用的焦距为7.5mm。普通球帽和2.0大球帽除了一个透镜为1.5一个透镜为2.0一点不同之处外，其他尺寸根本一样。所以这两种TO帽在外观上不好区分。普通球帽透镜并非规范的圆形，如下图： 非球透镜帽

8、的构造如以下图所示： 非球透镜TO的耦合效率是最高的，但是我们平常用的最多的7.5焦距非球透镜却不是耦合效率最高的一种。 非球TO的耦合效率和TO帽的关系曲线如图： 由此看出非球TO的最大实际耦合效率-2.5dB56%，此时TO的焦距约为f=1.27LD芯片距TO底座位置+3.97-2.27透镜尺寸+0.8(L1)+6L2=9.77mm。1.2 LD TO座最常见的LD TO底座为肖特的TO56底座。下边为肖特一款TO56座的外形图：1.3 LD芯片根据芯片性能，LD芯片分为FP和DFB。FP腔半导体激光器是利用两个端面对光进展集中反响。DFB激光器是内含布拉格光栅来实现光的反响的，由于内含布

9、拉格光栅选择任务波长，所以DFB激光器的谐振器损耗就有明显的波长依存性。所以DFB的单色性和稳定性优于FP。两种芯片的光谱特性如下1.4 背光PD芯片背光PD有PIN200和PIN300。根据受光面积和PD芯片的粘贴位置来决议LD TO的背光电流大小。2，PD TOPD TO主要资料为TO帽、TO座、PD芯片、TIA、陶瓷电路板和电容。为提高灵敏度，防止串扰，TO封装要求：1，PIN尽能够接近IC。2，打线尽能够短。2.1 PD TO帽探测器的帽子越高，焦点越近，灵敏度越高。最常用的几款PD TO帽的帽高为2.9mm、3.2mm和3.5mm等。同时，PD芯片的陶瓷垫片的高度也可以调理PD的焦距

10、。陶瓷垫片有0.25mm、0.4mm、0.5mm等。目前我们运用的帽高2.9的PD TO如下图。2.2 PD芯片探测器芯片分PIN和APD。对于PIN，光敏面越大耦合时越好找光，但光敏面越大带宽越窄。目前155M和622M的PD光敏面为75、80，1.25G的PD光敏面为55、60。APD为雪崩二极管，是利用光生载流子的雪崩效应使反向结电流产生倍增。2.3 TIATIA是将探测器芯片产生的光电流进展差分放大输出的作用。如下图。2.4 PD TO座最常见的PD TO底座为肖特的TO46底座。下边为肖特一款TO46座的外形图：二，光电组件目前的光组件的有TOSA、ROSA、BOSA、Triplex

11、er、蝶形封装光组件等。TOSA内部构造图ROSA内部构造图BOSA内部构造图Triplexer内部构造图蝶形封装内部构造图三，光电产品的根本参数1，激光器件的最大额定值1.1 储存温度Tstg器件不任务形状下的最高环境温度。1.2 任务温度Top器件任务形状下的最大管壳温度。1.3 正向电流If可以施加到器件上不引起器件损坏的最大延续正向电流。1.4 反向电压Vr可以施加到器件上不引起器件损坏的最大反向电压。1.5 背光PD反向电压Vd可以施加到背光PD上不引起器件损坏的最大反向电压。2，激光器的光电特性参数2.1 正向电压Vf当正向驱动电流为一确定值时对应激光二极管的正向电压。2.2 阈值

12、电流Ith激光二极管开场产生震荡的正向电流。2.3 输出光功率P0规定调制电流下激光器输出的光功率。2.4 峰值波长p在规定的输出光功率时，光谱内最大强度的光谱波长为峰值波长。2.5 中心波长c峰值波长下降3dB的连线中心对应的波长位置。2.6 谱宽对于FP LD，采用ITU-TG.957建议的最大均方根RMS宽度定义光谱宽度。对于DFB LD，采用ITU-TG.957建议，峰值波长跌落-20dB的最大全宽。2.7 边模抑制比SMSR在规定的出光功率和调制时，最高光谱峰强度与次高光谱峰强度之比。2.8 上升/下降时间tr/tf指LD输出光功率的脉冲呼应时间。从额定光功率的10%上升到90%的时

13、间为上升时间，从额定光功率的90%下降到10%的时间为下降时间。2.9 开通延迟ton开通延迟是指调制的光脉冲上升沿在电信号为“开后到达全幅度的10%对应的时间。2.10 串联电阻dV/dI指在任务电流处计算器件的电压电流的微分而确定的。对于一个激光二极管，总是希望有较小的串联电阻。高的串联电阻能够时由于器件的P边和N边的低质量金属化欧姆接触的结果。因此串联电阻是评价淀积在激光二极管上金属化接触质量的一个参数。2.11 背光电流Im规定在LD输出光功率时，背光二极管的光电流。2.12 背光二极管暗电流Id背光二极管在规定的反向电压和没有光照的情况下的输出电流，单位nA。2.13 背光PD电容C

14、t指PD在规定的反向电压下阳极和阴极之间的电容。2.14 跟踪误差TE不同温度下，背光一样时的出光功率之比。3，探测器的最大额定值3.1 正向电流If指探测器所能接受的最大延续正向电流。3.2 反向电流Ir指探测器所能接受的最大延续正向电流。3.3 反向电压Vr指探测器所能接受的最大反向电压。4，探测器的光电特性参数4.1 正向压降Vf指在无光照情况下，经过正向电流为规定值时，探测器正负极之间产生的压降。4.2 呼应度R探测器产生的光电流与入射光强度之比。4.3 APD反向击穿电压VbrAPD载流子倍增因子到达无穷大时的电压。在实践定义时把击穿电压定义为在无光照情况下，反向电流到达一个规定值时

15、的反向电压。4.4 击穿电压温度系数r击穿电压随温度变化的系数。指温度变化时维持一个倍增因子不变的电压随温度变化的系数。4.5 APD暗电流Id在Vbr-3或90%Vbr情况下在无入射光的情况下，器件内部产生的反向电流。4.6 灵敏度在有前置放大器的情况下，灵敏度是根据比特误码率BER特性所确定的。在规定波长和速率下，在误码率为某一数值时BER=10-10或10-9的最小可接纳光功率。4.7 饱和光功率Ps在任务速率下，误码率为某一数值时的最大接纳光功率。4.8 告警信号阈值在任务速率下，从大到小的改动输入光功率，当光功率减小到某一数值时，组件的告警输出信号电平出现反转，这是的光功率即为告警信号阈值。四，器