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1、2021/10/21用于寬帶接入網(wǎng)的光模塊工作原理22021/10/2內(nèi)容摘要光模塊在光通信設備中的作用光發(fā)射組件和光發(fā)射模塊基本原理光接收組件和光接收模塊基本原理單纖雙向(收發(fā)一體)光模塊基本原理用于PON的突發(fā)式光模塊光模塊發(fā)展趨勢光模塊常見失效模式32021/10/2光模塊在通信設備中的作用光模塊的作用：完成光電轉(zhuǎn)換和電光轉(zhuǎn)換信號通過光模塊實現(xiàn)傳輸媒體的轉(zhuǎn)換(光纖←→銅線)42021/10/2光發(fā)射模塊光發(fā)射模塊是由將帶有信息的電信號轉(zhuǎn)換成光信號的轉(zhuǎn)換裝置和將光信號送入光纖的傳輸裝置組成右圖是光發(fā)射模塊的示意圖52021/10/
2、2光發(fā)射器件(FP-LD、DFB-LD)法布里-帕羅型激光二極管(FP-LD)和分布反饋激光二極管(DFB-LD)是光通信設備中最常用的半導體光發(fā)射器件,與其他激光器相比,LD具有體積小、重量輕、低功率驅(qū)動、輸出光功率大、調(diào)制方便、壽命長和易于集成等一系列優(yōu)點,這兩種LD是目前在接入網(wǎng)光模塊中用得最多的光發(fā)射器件62021/10/2激光二極管的特性激光二極管（LD—Laserdiode）是一個電流器件，只在它通過的正向電流超過閾值電流Ith（Threholdcurrent）時它發(fā)出激光為了使LD高速開關工作，必須對它加上略大于閾值電流
3、的直流偏置電流IBIASLD的兩個主要參數(shù)：閾值電流Ith和斜效率S（Slopeefficiency）是溫度的函數(shù)，且具有較大的離散性72021/10/2LD的溫度特性LD是半導體器件，它的特性與半導體二極管類似溫度升高 閾值電流Ith增大 斜效率S降低為了保持輸出平均光功率和消光比不變,在溫度上升時要增大IBIAS和IMOD82021/10/2光發(fā)射組件(TOSA)光發(fā)射組件是光發(fā)射模塊的主要部件,其中光源(半導體發(fā)光二極管或激光二極管)是核心將LD芯片和監(jiān)測光電二極管(MD)加上其他元件封裝在一個緊密結構中(TO同軸封裝或蝶形封裝
4、),就構成光發(fā)射組件(TOSA)92021/10/2激光二極管驅(qū)動電路驅(qū)動電路實質(zhì)上就是一個高速電流開關102021/10/2驅(qū)動電路原理電路LD調(diào)制電流輸出電路原理圖LD直流耦合接口電路原理圖112021/10/2激光器驅(qū)動電路原理圖122021/10/2驅(qū)動電路結構一個典型的激光器驅(qū)動電路包括下列部分：差分電流開關電路—向LD輸出調(diào)制電流偏置電流發(fā)生器—向LD提供直流偏置電流自動功率控制(APC)電路—在不同溫度和LD老化的情況下,改變IBIAS,保持PAVG不變故障告警、保護電路調(diào)制電流、偏置電流監(jiān)控電路輸入端整形電路(D觸發(fā)器
5、)132021/10/2消光比消光比(re)的定義:re=P1/P0其中:P1是‘1’碼的光功率值P0是‘0’碼的光功率值用對數(shù)表示: EX=10lg(P1/P2)消光比是光發(fā)射機的一個非常重要的指標,因為它反映了光信號的相對幅度142021/10/2光眼圖將光發(fā)射模塊輸出的(NRZ碼)光信號送入取樣示波器,就可以觀察到光信號波形的“眼圖”光脈沖信號的質(zhì)量都可以在光眼圖上觀察到光脈沖波形的上升時間、下降時間、過沖和下沖應加以控制,以免降低接收靈敏度光脈沖形狀特性由眼圖模板給出,眼圖模板在光通信系統(tǒng)的標準中都已做了具體的規(guī)定152021
6、/10/2眼圖模板155.52Mbps622.08Mbps1244.16Mbps2488.32Mbpsx1/x40.15/0.850.25/0.750.28/0.72--x2/x30.36/0.650.40/0.600.40/0.60--x3－x2------0.2/0.8y1/y20.20/0.800.20/0.800.20/0.800.25/0.75右圖是ITU-TG.983.1G.984.2規(guī)定的上行光信號的眼圖模板162021/10/2光眼圖實例172021/10/2光接收模塊光接收模塊的作用是把經(jīng)過傳輸后的微弱光信號轉(zhuǎn)換為電
7、信號,并放大、整形恢復為原輸入的電信號；光接收模塊的原理框圖如下182021/10/2光接收器件光接收器件是利用光電效應把通信中光信號轉(zhuǎn)換為電信號的光電檢測器光纖通信中常用的光電檢測器是PIN光電二極管和雪崩光電二極管(APD)PIN的響應度通常為0.65～0.97A/W(λ=0.9～1.7μm)APD是利用雪崩倍增效應使光電流得到倍增的高靈敏度光電檢測器,它可以使接收靈敏度提高6～10dB192021/10/2前置(跨阻)放大器經(jīng)光電探測器產(chǎn)生的微弱信號電流,由前置放大器轉(zhuǎn)換成有足夠幅度的信號電壓輸出為適應高速率應用,前置放大器由跨
8、阻放大器(TIA—TranimpedanceAmplifier)構成跨阻放大器就是一個I-V變換器TIA中還有AGC功能電路，以保證足夠的信號動態(tài)范圍跨阻放大器原理圖202021/10/2光接收組件(ROSA)在高速率光
