塑料光纤光模块和连接器

光模块OpticalModule光模块由光电子器件、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。第一页，共30页。光模块OpticalModule光模块发展史封装形式：1X9→SFF→GBIC→SFP,XFP,SFP+传输速率：155M，622M→1.25G，2.5G→4.25G,8.5G，10G→40G

（塑料光纤：1Gbps*50m@650nm）光传输形式：双线双向→单纤双向光模块分类按功能划分：发射模块，接收模块，收发一体模块按使用条件划分：热插拔，带插针第二页，共30页。1X9SmallFormFactorGigabitInterfaceConverterSmallForm-factorPluggable10GigabitSmallFormFactorPluggable第三页，共30页。光模块OpticalModule光模块发展趋势第四页，共30页。塑料光纤光模块OpticalModulefor

POF第五页，共30页。光发射模块OpticalTransmitter光发射模块主要完成由电信号到光信号的转变和传输任务。光源是光发射模块的核心部件。塑料光纤传输的红光、绿光、黄光、蓝光等，光源是LED（发光二极管），改进型为RC-LED（谐振腔发光二极管），很好的改善了LED的单色性和波长稳定性。光发射模块示意图光发射模块第六页，共30页。光发射模块OpticalTransmitter相关概念：发射光功率：光模块工作时光源输出耦合功率，单位为dBm。一般都在传输光纤0.5~1米处进行

测量。消光比：光功率在逻辑”1”和逻辑“0”的平均功率之比，用于描述激光功率转化为调制功

率或信号功率的效率。消光比小会减少有效功率，使接收灵敏度下降；消光比大

会使模块接收灵敏度变高，但不是消光比越大越好，消光比大会增大谱宽，使模

块色散效应更明显，从而影响模块的传输。中心波长：人们无法产生只具有单一波长的电磁波，所有的激光器都是有波长范围的。波长

分为峰值波长、中心波长、平均波长。中心波长可以理解为能量最大的那个波长。第七页，共30页。光接收模块OpticalReceiver光接收模块的作用是将经光纤传输的光信号转换为电信号形式，并恢复其成为在光纤通信系统传输之前的数据。光接收模块的核心器件是光电检测器。利用光电效应将光信号转换为电信号，转换后的电信号再经过放大或解调，成为进入发射机的原始信号。光接收模块示意图光接收模块第八页，共30页。光接收模块OpticalTransmitter光电效应：光电效应是物理学中一个重要而神奇的现象。在高于某特定频率的电磁波照射下，某些

物质内部的电子会被光子激发出来而形成电流，即光生电。灵敏度：在一定误码率的条件下，模块所能接收到的最小光功率，单位为dBm。光接收机的重要

指标之一。噪声对其影响最大。灵敏度和传输速率之间存在着紧密的联系，如果传输速

率提高10倍，那么灵敏度就会下降15dB。最小过载点：在一定误码率的条件下，模块所能接收的最大光功率，单位为dBm。最小过载和灵敏度之间的差值（dB）就是接收机的动态范围。无光报警点：指模块在输出LOS/SD告警信号时对应接收到的光功率，单位为dBm。相关概念：第九页，共30页。光收发一体模块OpticalTransceiver光收发一体模块是光通信的核心器件，是光发射模块和光接收模块的组合，主要完成对光信号的电-光/光-电转换。目前的光通信市场竞争越来越激烈，通信设备要求的体积越来越小，接口板包含的接口密度越来越高。传统的激光器和探测器分离的光模块，已经很难适应现代通信设备的要求。为了适应通信设备对光器件的要求，光模块正向高度集成的小封装发展。

光收发模块中的光电器件的封装由较大尺寸的双列直插形式为主发展为以同轴封装形式为主；光接口等结构件从ST、FC发展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型连接口形式，相应的光收发模块的封装形式也从金属封装发展到塑料封装，由单接口的分离模块发展到双接口的收发一体模块。第十页，共30页。光收发一体模块OpticalTransceiver传输速率传输长度工作波长发射功率接收灵敏度最大接收功率AVAGO1Gbps50m@NA0.5650nm-5.8~0.7dBm-17.5dBm3dBmAVAGO100Mbps50m@NA0.570m@NA0.3650nm-10~-3dBm-26dBm-3dBmFirecomms100Mbps70m@NA0.5660nm-8.5~-1.5dBm-24dBm0dBmHAMAMATSU50Mbps20m650nm-10~-7dBm-17.5dBm-5dBm一普1.25Gbps200m850/1310nm------第十一页，共30页。连接器Connector光纤连接器，又叫活动连接器，作用是将光纤与光纤或者光纤与光模块之间进行可拆卸的连接，以使输出光尽可能多的耦合进接收光纤，并使由于其介入光链路而对系统造成的影响减到最小。插入损耗是评判连接质量好坏的指标，但是严格来说光纤连接器并不会产生损耗，损耗真正产生的原因是光纤端面的连接，主要由以下几种方式产生：1、光纤并没有很好的准直于工作轴线上2、光纤不匹配，如大小芯、NA不同3、光纤端面处理不好导致，如反射、散射和吸收损耗等第十二页，共30页。端面处理SurfacePreparation1、切断打磨法将光纤在需要处切断，然后用3um的细砂纸进行打磨。为了得到更低的插入损耗，推荐先用10um的砂纸进行打磨，然后用3um的砂纸进行打磨，最后用0.3um的砂纸进行打磨。第十三页，共30页。2、热平板法端面处理SurfacePreparation第十四页，共30页。3、切断法用一个很薄的刀片，顺着连接器端面切割，一般这种方法用于特种连接器。为防刀片卷刃，刀片的同一个点，只能用一次。但是从拍下来的图片可以看到，端面上有一部分是有断痕的，这是因为刀片厚度导致的裂痕，会比刀片传播更快。端面处理SurfacePreparation第十五页，共30页。端面处理SurfacePreparation不同端面处理方式造成的光损耗菲涅尔反射限制的最低损耗是0.17dB，如图红色虚线。第十六页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOF塑料光纤连接器并没有一个统一的标准：1、特殊的插入式连接器，可以用于POF（如V-pin，DNP）2、为GOF设计的插入式连接器，可以用于POF（如FSMA,ST）3、局域网使用的插入式连接器，用于光纤的和用于铜线的外形尺寸都相同（如SC-RJ,RCC45）4、特殊标准的连接器（如D2B,F07）5、非插入式连接系统，使用夹子（如optical

clamps）6、混合连接器，能够同时用POF和铜线（如MOST）第十七页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFV-pinConnectorSystem这种连接，是时为Hewlett-Packard（HP）、现在的AVAGO为POF和PCS设计的。在实验布置以及使用量不大的系统用的比较多。第十八页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFF05&F07ConnectorSystemF05（TOCP155）用于1mm塑料光纤，用于工控和音频，例如用于数字音频设备的东芝连接系统的连接器，单连接头。F07是双连接头，异步传输的标准接头。这两种接头一般用热平板法来处理端面。第十九页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFFSMAConnectorSystem应用最广的一种连接器是FSMA连接器，螺旋结构，连接十分可靠，并且可以重复利用。金属接头，公差小，作为POF的连接器，支持热平板法和打磨法处理光纤，损耗小于1dB。但是高价格、体积大、结构复杂，导致其不能大量的使用。一般用于测量以及工业应用。第二十页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFST&SCConnectorSystemST和SC都是石英光纤适用的连接器，也适用于塑料光纤。各类ST接头以及耦合器单双口SC连接器和耦合器第二十一页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOF未来家庭网络用的连接器家庭网络用连接器，对于机械稳定性和温度的要求并没有自动化以及车载环境高。相反，家庭网络用连接器应该更简单，能够手动简易安装。德国电工委员会20家塑料光纤领域的公司，最近讨论并推荐了插入式连接器：双口的SMI，SC-RJ和EM-RJ连接器。SMI连接器SMI连接器是双口连接器，SI和GI光纤都可以使用。除了IEEE1394以外，它还被很多别的协会和标准机构所接受。不少厂商为其匹配光收发一体模块。可以用热平板法和切割打磨法来处理端面。第二十二页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFSC接头可以单接头使用，也可以用连接器连接起来，作为双接头使用。用于塑料光纤，颜色是黑色/白色。SC-RJ连接器第二十三页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOFEM-RJ连接器是双接头，大小跟RJ45一样。安全等级IP20到IP67，能够适用于家庭和工业应用。套管是金属材料，以后也可以改成塑料材料的。EM-RJ连接器第二十四页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOF用于车载网络的连接器用于MOST系统的连接器，是目前车载网络中应用最多的连接器。套管有塑料的，也有金属的，通过褶皱或者激光将套管固定在光纤的外涂覆层上。第二十五页，共30页。塑料光纤连接器ConnectorforPOF其他连接器在自动化工程应用当中，混合连接器和多纤连接器用的频率比较高。为了达到良好的安全性能，我们需要坚固的连接器外壳和结实的电缆。POF混合连接器第二十六页，共30页