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1、主要内容,此文件标题此文件标题,缩略语 光模块概述 TOSA基本结构及测试原理 ROSA基本结构及测试原理 BOSA基本结构 BOSA参数及测试方法 公司自制BOSA现状,缩略语,TOSA: Transmitting Optical Sub-Assembly, 光发射组件 ROSA: Receiving Optical Sub-Assembly, 光接收组件 BOSA: Bi-Directional Optical Sub-Assembly, 光发射接收组件 LD: Laser Diode, 激光二极管 PD: Photo-Diode, 光电二极管 MD: Monitor Diode, 监控光
2、电二极管 FP: Fabry-Perot, 法布里-珀罗激光二极管 DFB: Distributed Feedback Laser, 分布反馈式激光二极管 VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 垂直腔面发射激光器 PIN: Positive Intrinsic Negative, 同质PN结光电二极管 APD: Avalanche Photo-Diode, 雪崩光电二极管 TIA: Transimpedance Amplifier, 跨阻放大器 WDM: Wave Division Multiplexing, 波分复用,光模块概述,标题,
3、光模块在通信设备中的作用：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) 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,光模块的组成框图,TOSA基本结构,SiOB,Lens cap with 8O facet,Header,Z-Bushing,Receptacle,Isolator,Lens,Window-cap,PD Chip,LD Chip,Fiber Stub,Split Sleeve,PD Submount,PD Chip,LD Chip,LD Submount,Header+SiOB+LD Chip+PD Chip+Cap =To-
4、Can To-Can+Isolator+Z-Bushing+Receptacle =TOSA,To-Can,TOSA关键性能指标,LD光谱特性 中心波长(p): 激光器发射出的所有光谱线的峰值波长。(nm) 光谱宽度(): 半高全宽，即光功率下降至峰值波长一半时光谱宽度。(nm) 光谱移动(p): 峰值波长随着温度变化的程度。(nm/) LD驱动特性 阈值电流(Ith): 为达到阈值增益所需的注入电流。(mA) 阈值电流漂移(Ith): 阈值电流随温度变化的程度。(mA/) 输出光功率(Pf): 典型工作电流下的输出光功率。(mW or dBm) 斜率效率(SE): 激光器将电流转化为光功率的
5、效率。(mW/mA) 斜率效率漂移(SE/ T): 斜率效率随温度变化的程度。(%/) 正向电压(Vf): 驱动电流维持额定输出光功率时激光器管两端的压降。(V) 光上升/下降时间: 光功率从20%上升至80%的时间，反之为下降时间。(ps) 监控光电二极管(MD)特性 背光电流(Im): 额定输出光功率时监控光电二极管输出电流。(uA) 监控光电二极管暗电流(Id): 在额定反偏电压下监控光电二极管输出电流。(nA) 跟踪误差(TE): 衡量输出光功率在规定工作温度范围内稳定性。(dB),TOSA测试原理简介,L-I Curve TOSA输出光功率与驱动电流间的曲线特性,V-I Curve
6、TOSA激光二极管电压与驱动电流间的曲线特特性,M-I Curve TOSA监控光电二极管电流与驱动电流间的曲线特性,Optical Spectrum TOSA光谱特性,+,+,+,ROSA基本结构,Header,Window Cap,Plastic Barrel,TIA,PD,Ceramic Submount,Capacitor,Resistor,ROSA关键性能指标,PD特性 响应度(R): 单位输入光功率下所产生的光电流。(A/W) 工作波长(): 有效工作波长范围。 暗电流(Id): 正常反向偏压下，无光输入时PD输出电流。(nA) 带宽(BW): 在无重大错误情况下，光电二极管所能检
7、测到的最大频率，或比特率(Hz或bps)。 击穿电压(Vbr): APD芯片反向偏压到达饱和状态时的电压。(V) 增益(M): APD芯片雪崩增益。 ROSA特性 灵敏度(Psen): 在规定的误码率要求下所能检测到的最小光功率。(dBm) 饱和功率 (Psat): 在规定的误码率要求下所能检测到的最大光功率。(dBm) -3dB带宽(BW): 在指定输入光功率时，当输出信号辐度降为峰值一半时的频率宽度。(Hz) 差分输出阻抗(Ro): 差分输出的等效电阻。(ohm) 差分输出电平(Vp-p): 指定输入光功率点的TIA差分输出电平。(mV),数据表单,ROSA测试原理简介,Sensitivi
8、ty ROSA灵敏度测试,Breakdown Voltage APD芯片击穿电压测试,Gain APD芯片增益测试,APD Dark Current APD芯片暗电流测试,+,+,+,BOSA组成,BOSA是PON光模块里面最重要的器件，由于现在的PON都是单纤类产品，我们公司的产品里面的光器件都是BOSA。实际上在骨干网上面使用的都是双纤的光模块，这种模块里面的发射和接收器件是独立的。 下面框图是BOSA最基本的组成框图，里面有激光器LD、接收光电二极管（PIN）或者雪崩光电二极管（APD）、滤光片（WDM coupler）、陶瓷插芯等组成。,图示为一个带尾纤BOSA的剖面示意图。,图示为发
9、射TO-CAN的内部结构图，激光器芯片通过银浆粘接到热沉上面，激光器正面发的光通过透镜聚焦耦合到外面光纤插针体，背向光照射到一个光电二极管上面，用于自动光功率控制。 激光器为电流驱动元件，通过向激光器输入相应大小的电流可以得到需要的光功率。,图示为接收TO-CAN的内部结构图，中间为一个PD芯片，旁边有两个芯片电容和一个跨阻放大器。 TO-CAN上面有一个透镜，将入射的光聚焦照射到PD光敏面上面生成光电流，然后通过跨阻放大器将微弱电流信号放大并转换为电压信号输出。,BOSA的测试参数,此文件标题此文件标题,测试BOSA发射主要使用FastLIV 测试系统,FastLIV 驱动器,测试参数及算法
10、,FastLIV 测试系统支持 17项参数的计算和分析 Ith：阈值电流 如图一所示，功率曲线扫描完毕后，系统先从采样点序列中搜索出功率大于 Initial Power（在测试规格中设置，默认值为0.05mW）的采样点 A。根据Slope Condition 设置的条件搜索出采样点 B，如果 Slope Condition 设置为Iop，则点 B是驱动电流等于Iop（测试规格中设置）处的采样点；如果Slope Condition 设置为Power，则点 B是功率等于Power（测试规格中设置）处的采样点。随后系统利用A 和 B之间的所有采样点拟合出功率曲线（蓝色线条表示），拟合曲线与 X 轴的
11、交点处对应的 X 值即Ith。,图一,图二,Power Slope：功率曲线斜率 见 Ith 算法，蓝色拟合曲线的斜率即Power Slope。 Im Slope：背光电流曲线斜率 Vf Slope：前向电压曲线斜率 PoIth+XmA：驱动电流等于Ith 加上某个电流时的光功率 ImIth+XmA：驱动电流等于Ith 加上某个电流时的背光电流 VfIth+XmA：驱动电流等于 Ith 加上某个电流时的前向电压 Psr(%)：功率斜率变化率 当测试温度不是 25时，系统会利用当前温度下的 Power Slope和 25时的 Power Slope 作对比以计算 Psr，公式为： Psr = (
12、PowerSlopeCurrent Temp PowerSlope25) / PowerSlope25 * 100% Po Drop：功率变化百分比,当测试温度不是 25时，系统会利用当前温度下的 PoIth+XmA和 25时的 PoIth+XmA 作对比以计算 Po Drop。该值用来评估器件在高低温情况下 Power的变化量，公式为： Po Drop = (PoIth+XmACurrent Temp - PoIth+XmA25) / PoIth+XmA25 TE(dB)：轨迹误差 系统采用 GR468 中TE的定义来计算该参数，具体算法请参考 GR468 中的相关章节。 Kink：功率曲线
13、平滑度 如图二所示，图中的折线为功率曲线的一阶导数曲线（Kink曲线），蓝色曲线为一阶导数曲线的二阶多项式拟合曲线，系统会计算出 Kink曲线到拟合虚线的最大距离Max，并将此处的最大距离作为Kink 值。 PowerIop：固定电流下的光功率,ImIop：固定电流下的背光电流 l VfIop：固定电流下的前向电压 l IopPower：固定光功率下的驱动电流 l ImPower：固定光功率下的背光电流 l VfPower：固定光功率下的前向电压,LTV测试,启动系统,在进入各功能前，系统需要确认用户身份并检查正在登陆的用户是否具有使用该功能的权限，请在下图所示的窗口中输入工号和密码，然后按“
14、Login”登录系统。,登录到测试系统,测试规格范例,图三,启动LIV 测试模组后，打开图三所示的窗口，请确定产品已经正确连接到 FastLIV 驱动器，然后按以下步骤开始测试产品： 1) 打开 Temperature 下拉列表，选择测试温度。 2) 打开 PN列表，选择产品料号。 3) 如果需要保存产品原物料信息，请在“物料料号”列表中输入相应的 料料号信息。 4) 输入 Work Order（工单）信息。 5) 输入产品SN，然后按回车键或点击“Start”按钮开始测试。 6) LIV 曲线扫描完成后，系统会自动计算各项参数，然后和测试规格对 超出测试规格范围的项目将以红色标出。如果所有参数均符合规格， 窗口会以绿色色调表示产品为良品；如果有一项或者多项参数超出测 格范围，则测试窗口会以红色色调表示产品为不良品。 7) 测试数据将自动保存到数据库。 8) 更换产品，重复第一步操作。,关于BOSA的接收部分参数的测试都是在光模块上测试，具体的测试方法可以参考EPON模块测试指导书。,
