BOSA测试培训

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:TransmittingOpticalSub-Assembly,光发射组件ROSA:ReceivingOpticalSub-Assembly,光接收组件BOSA:Bi-DirectionalOpticalSub-Assembly,光发射接收组件LD:LaserDiode,激光二极管PD:Photo-Diode,光电二极管MD:MonitorDiode,监控光电二极管FP:Fabry-Perot,法布里-珀罗激光二极管DFB:DistributedFeedbackLaser,分布反馈式激光二极管VCSEL:VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器PIN:PositiveIntrinsicNegative,同质PN结光电二极管APD:AvalanchePhoto-Diode,雪崩光电二极管TIA:TransimpedanceAmplifier,跨阻放大器WDM:WaveDivisionMultiplexing,波分复用光模块概述标题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SiOBLenscapwith8OfacetHeaderZ-BushingReceptacleIsolatorLensWindow-capPDChipLDChipFiberStubSplitSleevePDSubmountPDChipLDChipLDSubmountHeader+SiOB+LDChip+PDChip+Cap=To-CanTo-Can+Isolator+Z-Bushing+Receptacle=TOSATo-CanTOSA关键性能指标•LD光谱特性中心波长(λp):激光器发射出的所有光谱线的峰值波长。(nm)光谱宽度(△λ):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(△λp):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。(mWordBm)斜率效率(SE):激光器将电流转化为光功率的效率。(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)ParameterSymbolMin.Typ.Max.UnitTestConditionTransmitterThresholdCurrentIth------15mACW,TC=0℃or25℃------35CW,TC=0℃~80℃FiberOutputPowerPf1.22.5mWKinkfree,TC=25℃(CW,Iop=Ith+20mA)0.8Kinkfree,TC=80℃SlopeEfficiencyDropΔSE20---45%(SE(25℃)-SE(80℃))/SE(25℃)PIKinkKi20%CW,PL2.5mWForwardVoltageVF------1.3VCW,Pf=2.5mWRise/FallTimeTr/Tf---150300psIb=Ith,10%~90%,Pf=2.5mwPeakWavelengthλ12901330nmTc=25℃1260---1360Tc=0~+80℃SpectrumWidthΔλNote4nmCW,I=Ith+20mA,Tc=0~+80℃MonitorCurrentIm100---1500μACW,I=Ith+20mACapacitance(MPD)CPD---520pFVRMP=10V,f=1MHzTrackingError(CW)TE-1---1dBPf=1.26mWat25℃vs.Pfat80℃or0℃bythesameImonas25℃.Opticalreturnlosstolerance15dBλ=1310nm,Note11310nmOpticalreturnlossORL131010------dBλ=1310nmTOSA测试原理简介1432Operatorswitchmanually操作员手动切换OpticalSpectrumAnalyzer光谱分析仪LightwaveMultimeter光功率计Computer/GPIB带GPIB计算机SourceMeterUnit电压电流源ProgrammableLaserPowerSupply可编程激光电流源DUT待测器件ElectronicSignalwire电信号线GPIBCableGPIB总线FiberJumper光纤跳线OpticalHead光头及适配器L-ICurveTOSA输出光功率与驱动电流间的曲线特性V-ICurveTOSA激光二极管电压与驱动电流间的曲线特特性M-ICurveTOSA监控光电二极管电流与驱动电流间的曲线特性OpticalSpectrumTOSA光谱特性+++ROSA基本结构HeaderWindowCapPlasticBarrelTIAPDCeramicSubmountCapacitorResistorROSA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(λ):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)ParameterSymbolMin.Typ.Max.UnitTestConditionReceiver(1480~1500nm)SupplyVoltageVCC2.93.33.6VSupplyCurrentIcc04459mANoLoadOpticalWavelengthλ148014901500nmSensitivitySen.-------28dBm1.244Gbps,PRBS27-1SaturationPowerPsat-3------dBmBER=10-12,ER=9dBLowFrequencyCutoffLF3050110KHzOutputImpedanceRo254060ΩSingleoutput1490nmOpticalreturnlossORL149020------dBλ=1490nm1550nmOpticalreturnlossORL155020------dBλ=1550nmIsolation1310ISO131028dB1490nm/1310nmIsolation1550ISO155035dB1490nm/1550nmOpticalCrosstalkCT-------45dB1310nm/1490nm数据表单ROSA测试原理简介Operatorswitchmanually操作员手动切换OpticalAttenuator光衰减器LightwaveMultimeter光功率计Computer/GPIB带GPIB计算机SourceMeterUnit电压电流源PicoampereMeter皮安计DUT/EVB待测器件/评估板ElectronicSignalwire电信号线GPIBCableGPIB总线FiberJumper光纤跳线OpticalHead光头及适配器StandardOpticalSource标准光源BERAnalyzer&BitGenerator误码分析仪&信号发生器CoaxialSignalwire同轴信号线SensitivityROSA灵敏度测试BreakdownVoltageAPD芯片击穿电压测试GainAPD芯片增益测试APDDarkCurrentAPD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（WDMcoupler）、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。1234管座AlN热沉陶瓷载体MPDLD激光器•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。载体2PD电容载体1ICPD引线9号引线银浆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InitialPower（在测试规格中设置，默认值为0.05mW）的采样点A。根据SlopeCondition设置的条件搜索出采样点B，如果SlopeCondition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SlopeCondition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轴的交点处对应的X值即Ith。图一图二•PowerSlope：功率曲线斜率•见Ith算法，蓝色拟合曲线的斜率即PowerSlope。•ImSlope：背光电流曲线斜率•VfSlope：前向电压曲线斜率•Po@Ith+XmA：驱动电流等于Ith加上某个电流时的光功率•Im@Ith+XmA：驱动电流等于Ith加上某个电流时的背光电流•Vf@Ith+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PowerSlope和25℃时的PowerSlope作对比以计算Psr，公式为：Psr=(PowerSlopeCurrentTemp–PowerSlope25℃)/PowerSlope25℃*100%•PoDrop：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Po@Ith+X