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1、GB-Link市场部V1.02012.12.21,www.gb-salesgb-,ROSA基础知识介绍,光模块基础及相关知识点,TOSA/BOSA基础知识介绍,光纤基础知识介绍,www.gb-salesgb-,TOSA,ROSA,限幅放大器,Laser driver,PCBA,电接口金手指,LC 光纤接口,外壳,结构由以下:光器件PCBA机械,光收发模块结构,另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-IC,www.gb-salesgb-,OSA-Optical Subassembly,TOSA,TOSA 介绍,TOSA一般是
2、由 LD激光器、金属结构件、陶瓷插芯等组成。,www.gb-salesgb-,OSA-Optical Subassembly,BOSA,BOSA 介绍,BOSA是将LD、PIN-TIA、光学滤波片(WDM-Filter)、金属件、陶瓷套筒（sleeve）、陶瓷插芯（ferrule）。,www.gb-salesgb-,激光器分类,VCSEL,FP,DFB,CWDM,EML,DWDM,根据不同传输距离选择不同激光器类型,激光器分类 材料划分,注：VSCEL 适合短距传输 FP适合中长距传输 CWDM/DWDM适合长距传输 EML适合高速长距传输,www.gb-salesgb-,波长分类,850nm
3、,1310nm,DWDM,1550nm,CWDM,CWDM(1270-1610每间隔20nm一个波段共18个波段)DWDM（分L波段与C波段)L波段从1610.061564.68每间隔0.8nm一个波段共54个C波段从1563.861530.33每间隔0.8nm一个波段共45个,激光器分类 波长划分,www.gb-salesgb-,领料,金属件清洗,组装,压配,耦合,目检焊点,激光焊接,温循,端面清洗,初测,激光打标,终测,品检,入库,功率调整,外观目检,TOSA 生产工艺流程,每款TOSA的生产至少需要15道工序，1000pcs/3天，其中温循工序占用16小时。,www.gb-salesgb
4、-,领料,金属件清洗,组装,压配,发射耦合,目检焊点,激光焊接,端面清洗,初测,温循,端面清洗,接收目检,功率调整,接收耦合,接收初测,粘胶,刮胶,接收终测,端面清洗,终测发射,激光打标,品检,入库,外观目检,BOSA 生产工艺流程,每款BOSA的生产至少需要24道工序，500pcs/4天，其中温循工序占用16小时。,www.gb-salesgb-,ROSA基础知识介绍,光模块基础及相关知识点,TOSA/BOSA基础知识介绍,大纲,光纤光学基础知识介绍,www.gb-salesgb-,光纤接口连接器,FC接口,LC接口,SC接口,ST接口,光纤连接器是光纤通信系统中不可缺少的无源器件，它的使用
5、使得光通道间的可拆式连接成为可能，既方便了光系统的调测与维护，又使光系统的转接调度更加灵活。,注意,为了保护光纤连接器的清洁，请务必保证在未连接光纤时盖上防尘帽。,www.gb-salesgb-,单模/多模光纤,随着纤芯直径的粗细不同，光纤中传输模式的数量多少也不同。因此光纤按照传输模式的数量多少，分为单模光纤和多模光纤：当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时，光在波导光纤中会以几十种或更多的传播模式进行传播，这样的光纤叫做多模光纤。多模光纤的纤芯直径较粗，通常直径等于50um左右；当光纤的几何尺寸可以与光波长相比拟时，即纤芯的几何尺寸与光信号波长相差不大时，光纤只允许一种模式在其中传播，其余的
6、高次模全部截止，这样的光纤叫做单模光纤。单模光纤的纤芯直径较细，通常直径为510um；注：波分系统里用的都是单模光纤.,www.gb-,光在光纤中传输的原理,为了保证光信号在光纤中能进行远距离传输，一定要使光信号在光纤中反复进行全反射，才能保证衰减最小，色散最小，到达远端。实现全反射的两个条件为：1、一定要使光纤纤芯的折射率n1大于光纤包层的折射率N2；n=c/v.n是介质的折射率，c 是真空中的光速，v 是光进入介质时的速度。2、光入光纤的光线向纤芯-包层界面入射时，入射角应大于临界角c,www.gb-salesgb-,光纤的结构,光纤的结构,光纤中心芯到玻璃包层的折射率是逐渐变小，可使高模
7、光按正弦形式传播。即n1n2.,www.gb-salesgb-,光在光纤中的传输模式,包层,纤芯,高次模,基模,低次模,注：光在多模光纤中传输时包含以上三种模式，为此色散较大，而光在单模光纤与光波长的几何尺寸相比拟，为此只有基模在里面传输。,www.gb-salesgb-,常规光纤损耗随波长变化曲线图,波长不同，损耗不同 1380nm附近由于氢氧根粒子吸收，光纤损耗急剧加大，俗称水峰 ITU-T将单模光纤在1260nm以上的频带划分了O、E、S、C、L、U几个波段 容易看出，在这6个波段中，C波段和L波段损耗最小,www.gb-salesgb-,WDM中信号光窗口范围,因为C波段和L波段这两个
8、传输窗口的传输衰耗最小，所以DWDM系统中信号光选择在C波段和L波段 粗波分由于传输距离短，衰耗并非主要限制因素，所以CWDM系统中信号光跨越多个波段（13111611nm）,www.gb-salesgb-,光纤中的色散特性,光脉冲中的不同频率或模式在光纤中的群速度不同，因而这些频率成分和模式到达光纤终端有先有后，使得光脉冲发生展宽，这就是光纤的色散,光纤中的色散可分为模式色散、色度色散、偏振模色散：模式色散也称为模间色散，模式色散主要存在于多模光纤中；色度色散（CD）也称为模内色散，可以分为材料色散和波导色散；偏振模色散（PMD）是由于信号光的两个正交偏振态在光纤中有不同的传播速度而引起的，
9、偏振模色散是由随机因素产生的，因而其为一随机量，难补偿；色度色散系数就是单位波长间隔内光波长信号通过单位长度光纤所产生的时延差，用D表示，单位是ps/nm.km。偏振模色散系数则用PMDQ来表示，单位是ps/km（n为1/2）,www.gb-salesgb-,色散对传输的影响,从TDM角度上说，色散将导致码间干扰,光源是非零谱宽的，光源输出的光信号被电脉冲进行强度调制，调制信号具有调制光源的每一波长成分。由于各波长成分到达的时间先后不一致，因而使得光脉冲加长（T+T），这叫作脉冲展宽。光脉冲传输的距离越远，脉冲展宽越严重。脉冲展宽将使前后光脉冲发生重叠，称为码间干扰。码间干扰将引起误码，因而限
10、制了传输的码速率和传输距离。,www.gb-salesgb-,ITU-T已经在G.652、G.653、G.654和G.655建议中分别定义了4种不同设计的单模光纤，区别见下表：,G.652/G.653/G.655单模光纤,www.gb-salesgb-,G.652/G.653/G.655单模光纤各自的特点,1.1550nm波长区具有最小色散和衰减，适合DWDM系统、高速信号传输2.应用：TrueWave真波光纤(正色散区的SPM效应有利于传输)；LEAF-大有效面积光纤（克服非线性效应）,色散系数(ps/nmkm),正色散系数G.655光纤,波长(nm),1550,1310,17,G.652光
11、纤:大量铺设，传高速信号需色散补偿,G.653光纤:1550nm波长区混频严重，不适合DWDM,负色散系数G.655光纤,www.gb-salesgb-,ROSA基础知识介绍,光模块基础及相关知识点,TOSA/BOSA基础知识介绍,大纲,光纤基础知识介绍,www.gb-salesgb-,OSA-Optical Subassembly,ROSA,ROSA 介绍,www.gb-salesgb-,ROSA,接收组件部分由ROSA及主放大器组成，其中ROSA由APD或PIN及前置放大器组成。注：需注意APD，称“雪崩二极管”，与PIN相比灵敏度会高510dB。,APD,PIN,APD/PIN收光原理,
12、www.gb-salesgb-,领料,粘胶,耦合,目检,刮胶,初测,终测,品检,入库,ROSA 生产工艺流程,www.gb-salesgb-,ROSA基础知识介绍,光模块基础及相关知识点,TOSA/BOSA基础知识介绍,大纲,光纤基础知识介绍,www.gb-salesgb-,TOSA,ROSA,限幅放大器,Laser driver,PCBA,电接口金手指,LC 光纤接口,外壳,结构由以下:光器件PCBA机械,光收发模块结构,另：10G XFP 产品还包含CDR CHIP X2/XENPAK/SGMII 包含 physical PHY-IC,www.gb-salesgb-,发射部分,激光器驱动I
13、C,激光器（FP/DFB/EML）,APC,TEC温度控制电路,www.gb-salesgb-,发射部分相关参数,平均光发射功率Po:指信号逻辑1时的光功率和为0时的光功率的算术平均值。PAWG=(P0+P1)/2消光比(Pon/Poff):逻辑信号为“1”时光功率与为“0”时光功率之比。ER=10log P1/P0.中心波长指光信号传输所使用的光波段。目前常用的光模块的中心波长主要有三种：850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段.眼图模板:在高速率光纤系统中,发送光脉冲的形状不易控制,常常可能有上升沿,下降沿过冲、下冲和振铃现象.这些都可能导致接收机灵敏度的恶化,因此必须加
14、以限制,为此 ITU-T建议G.957规范了一个发送眼图的模板.,www.gb-salesgb-,眼图模板讲解,此眼图模板为STM1/OC-3,浅辉色区为标准模板。,深辉色区为模板容限magin。,www.gb-salesgb-,接收部分,APD/PIN,限幅放大器,时钟提取（CDR）,APD偏压电路,LOS告警检测,www.gb-salesgb-,接收部分相关参数,光接收灵敏度Pr 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)时的最小接收光功率,即为模块的灵敏度Pr.饱和光功率Ps 在模块的工作速率下,当误码为某一数值(如BER=10-9)是的最大接收光功率,即为模块的饱和光功
15、率Ps.告警(H-L)在模块的工作速率下,由大到小改变输入模块的光功率,当光功率减小到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PH-L).去告警(L-H)在模块的工作速率下,有小到大改变输入模块的光功率,当光功率增加到某一数值时,模块的告警输出信号电平出现反转,这时的光功率即为告警信号阈值(PL-H).,www.gb-salesgb-,光通道代价（Optical Path Penalty）脉冲在光通道中的传输导致的接收机灵敏度的变化。产生光通道代价的因素主要包括非线性效应、色度色散（CD）、偏振模色散（PMD）、偏振依赖损耗（PDL）、光通道反射和串扰等多种效
16、应。光链路预算（Optical Link budget）它等于发射光功率减去接收灵敏度取绝对值，是评估传输距离的关键。不同波长光功率损耗 一般目前的G.652光纤可以做到1310nm波段0.4dB/km，1550nm波段0.25dB/km甚至更佳。50um多模光纤在850nm波段4dB/km1310nm波段2dB/km。,光模块其他相关参数,www.gb-salesgb-,光模块I2C功能运用,I2C通信总线是电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。如以下两特点：1、只要求两条总线线路：一条串行数据线S
17、DA，一条串行时钟线SCL；2、串行的8 位双向数据传输位速率在标准模式下可达100kbit/s，快速模式下可达400kbit/s，高速模式下可达3.4Mbit/s；,在光模块运用中主要负责存储信息并与客户设备通信，如A0/A2，DDM信息等。,HOST,光模块,I2C总线,Other Device,www.gb-salesgb-,SFP A0/A2地址分配和存储,提供外部校准常数,提供模块工作状态,www.gb-salesgb-,XFP A0/A2地址分配和存储,www.gb-salesgb-,DDM介绍,DDM：Digital Diagnostic Monitoring(数字诊断监视功能)
18、对模块进行一个远程监控，保证模块正常运行，当出现异常时，可以让系统管理员发现一些潜在的问题和故障定位。DDM监测的5个实时测量参数为：,www.gb-salesgb-,DDM校准方式,内校准 DDM寄存器存放的参数已经满足协议要求的单位，无需与校准参数进行运算。外校准 DDM寄存器存放的参数，需与存放的校准参数进行运算后，才得到满足协议要求单位的数值。SFP:内校准/外校准 XFP:内校准（only）,www.gb-salesgb-,10G 光模块系统运用,www.gb-salesgb-,光模块分类 SFP/SFP BIDI/COPPER,SFP（SmallFormfactorPluggabl
19、es）可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同面板上配置多出一倍以上的端口数量。由于SFP模块在功能上与GBIC基本一致，因此，也被有些交换机厂商称为小型化GBIC（MiniGBIC）。,SFP-双纤光纤接口-LC速率:155M-4.25G传输距离:2KM-120KM波长:850nm/1310nm1550nm/CWDM/DWDM,SFP-BIDI光纤接口-LC速率：155M-2.5G传输距离:2KM-120KM波长:1310/14901550/CWDM BIDI,www.gb-salesgb-,光模块分类 SFP COPPER,Copper SFP即
20、SFP-T,是运用在以太网上的电口SFP，其主要特征为连接器为RJ45，就是我们常见的网线接口。,www.gb-salesgb-,光模块分类 XFP,XFP系列光纤接口-LC速率：6G-10G传输距离:300M-120KM波长:850nm/1310nm1550nm/CWDM/DWDM,XFP（10 Gb小形状系数可插拔模块），它提供一种与Xenpak 体系结构及其4通道接口不同的模块。XFP 是一种采用一条XFI（10 Gb 串行接口）连接的全速单通道串行模块，可替代Xenpak 及其派生产品。由于模块中没有串行器/解串器，XFP体积更小，仅为SFP的1.5倍左右，价格更便宜，功耗也更小。,w
21、ww.gb-salesgb-,光模块分类 SFP+,SFP+模块比XFP更小，它SFP+模块则通过将CDR时钟恢复功能和电色散补偿放在了模块外面，从而更加压缩了尺寸和功耗。,SFP+系列光纤接口-LC速率：6G-10G传输距离:300M-80KM波长:850nm/1310nm1550nm/CWDM/DWDM,www.gb-salesgb-,光模块分类 X2/XENPAK,X2/Xenpak是通过串行器/解串器将10 Gbps 的有效负载和前向纠错系统开销分配给接口的4个通道，将每一条线路的信号传输速率降低到3.125 Gbps。它与不可热插拔的模块相比很有吸引力，但却不能满足某些重要市场的需求。因为功耗通常为10W，对结构尺寸造成了一定的影响，增加了印制电路板的制造成本并减少了宝贵的走线空间。,www.gb-salesgb-,光模块分类 CABLE/QSFP AOC,SFP+CABLE系列速率：10G传输距离:1M/3M/5M 7M/10M规格：active/passive,AOC 系列速率：10G/40G波长：4/10通道850nm传输距离:100m规格：QSFP/CXP,www.gb-salesgb-,谢谢！,谢谢！,www.gb-salesgb-,
