光模块及组件测试简介

光模块及组件测试简介

王咏

2011-041、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

EDFA带宽1.21.31.41.51.61.7波长

(mm)损耗

(dB/km)0.10.20.40.81.00-20-101020色散

(ps/nm-km)损耗(各类光纤)SMFDSFNZDF+NZDF-G.652G.653G.655+G.655-光纤的结构纤芯包层保护套纤芯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。常用光纤连接器类型FCTypeSCTypeSC2TypeFDDTypeInsertionLoss(插入损耗)<0.3dBReturnLoss(回波损耗)PC>40dBSPC>45dBUPC>50dBAPC>60dB连接头端面类型

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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-CanEngineBasePigtailHolderFilterPDTo-CanFilterHolderPigtailBOSA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)

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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：-15.4dBm2C30802420D4185E0121

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项目TestReferenceConditionInternalqualificationinfo.SamplingPass/FailCriteriaSSC1MechanicalShockGR-468500g,1.0ms5times/dir,5dirMeasurePo,Ext，Sen,Icc,beforeandafter110DeltaPo<1.5dB

DeltaSen<1.5dB2VibrationGR-468ConditionA(20g),20to2000to20Hz,4min/cy,4cy/axis,non-powered1103MatingdurabilityGR-468200cyclesnon-powered1104Temp.CyclingGR-468–40°C/+85°C,500cycles

ramprate>10C/minnon-poweredMeasurePo,Ext，Sen,Icc@0,100,500cycles1105DampHeatGR-46885°C/85%RH,500hours,1000hoursforinfo.MeasurePo,Ext，Sen,Icc@0,168,500,1000hours1106HighTemperatureOperationsGR-46870℃,2000hours5000hoursforinfo.poweredMeasurePo,Ext，Sen,Icc@0,168,500,1000,2000,3000,4000,5000hours1107ESDGR-468HBM，2000VMeasurePo,Ext，Sen,Iccbeforeandaftertest60

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