光模块之光器件篇

光模块之入门篇(2011-05-2316:12:27)前言：从一个有两年硬件经验的笔记本本行业转到了光模块行业，从一个开始完全不懂什么是所谓的光模块开始入手，一步步的让自己的理论清晰，现在还不敢说已经懂了，只敢说略懂一二。（什么都略懂一点，生活更精彩一点呵！）光模块是什么？我第一反应百度一下(习惯了用百度，偶尔用下google，让我诧异的当我用google检索光模块时，出来的第一行竟是“光模块_百度百科”！)正文：光模块是什么？英文：Opticalmodule。我认识新事物的习惯先想知道它是用在什么地方的(侧重实际应用)，然后再去一步步的了解它的原理及作用。刚开始对于光模块用在什么地方是我一直很困惑的问题，虽然已经知道光模块是用在光纤通信系统中，用到网络传输系统中，具体用在哪些设备上面？可能要等实际接触到产品才能深有体会。从“中国电信SFP封装的PONONU模块技术要求_20101118v2”，终于知道SFP封装的PONONU模块的应用地方：SFP封装的PONONU模块可以插在DSLAM、以太网交换机设备的SFP上联口中，使其具备PON的上联接口，应用于FTTB/N场景；SFP封装的PONONU模块可以插在以太网上行家庭网关HGW（HGW应有SFP接口）上，成为PON上行的家庭网关设备；SFP封装的PONONU模块可以插在数字摄像头（数字摄像头应具备SFP接口）上，成为PON上行的数字摄像头设备；SFP封装的PONONU模块可以插在无线路由器AP上，形成PON上行AP设备。上面写了一大段应用场景，我刚开始看时也是晕了，完全不知所云，直接给大家上个图，直观很多：这个图其实画的是两个通信设备通过光纤通信的过程，通信设备要把信息发给另一个通信设备，中间是通信光纤传输的，要把信息传到光纤上中间就需要一个转换模块来完成转换功能，这就是光模块要完成的工作，图中标出的两个Transceiver就是光模块的一种。SFP封装只是众多光模块封装中的一种，光模块封装也是种类烦多，准备后面专门再整整一篇光模块之封装篇。ONU模块也只是光模块中一种，希望大家不要错认为光模块只有ONU模块一种。通过本篇，只需知道光模块的作用：1.光信号转换成电信号2.电信号转换成光信号。本篇中其它有些术语和概念，后面再慢慢研究，相信不久定会拨云见日。专业词汇：PON（passiveopticalnetwork）无源光网络ONU（opticalnetworkunit）光网络单元SFP（smallform-factorpluggables）小型可插拔光通信收发器，可用的光学SFP模块一般分为如下类别：850纳米波长/550米距离的MMF(SX)（多模光纤）、1310纳米波长/10公里距离的SMF(LX)（单模光纤）、1550纳米波长/40公里距离的XD、80公里距离的ZX、120公里距离的EX或EZX，以及DWDM。SFP收发器也提供铜缆接口，使得主要为光纤通信设计的主机设备也能够通过UTP网络线缆通信。也存在波分复用（CWDM）以及单光纤双向（1310/1490纳米波长上行/下行）的SFP。商用SFP收发器能够提供速率达到4.25Gbps。10Gbps收发器的几种封装形式为XFP，以及与SFP封装基本一致的新的变种SFP+。eSFP：enhancedSmallForm-factorPluggable增强型SFP，在主要功能业务上没有区别，只要光功率、灵敏度、距离一致，是可以互换使用的。eSFP增加了诊断功能，如支持查询光功率，方便客户使用。ONT（Opticalnetworkterminal，光网络终端），是xpon网络接入方案中的产品。ONT和ONU的区别在于ONT是光网终端，直接位于用户端,而ONU是光网单元，与用户间还可能有其它的网络，比如以太网。光接收灵敏度,灵敏度的单位一般用“dBm”表示。它表示以lmW功率为基础的绝对功率电平。设测得的最小平均功率为Pmin，则灵敏度可以表示为：PR＝10lg(Pmin/1mW)dBm。例如，当PR＝一60dBm时，其最小平均光功率就是10－9W。在这里，我们要特别说明，Pmin越小，则接收机的灵敏度就越高，该接收机在很小的接收光功率条件下，就可以保证系统所要求的误码率。包转发线速的衡量标准是以单位时间内发送64byte的数据包（最小包）的个数作为计算基准的。对于千兆以太网来说，计算方法如下：1，000，000，000bps/8bit/（64＋8＋12）byte=1,488,095pps说明：当以太网帧为64byte时，需考虑8byte的帧头和12byte的帧间隙的固定开销。故一个线速的千兆以太网端口在转发64byte包时的包转发率为1.488Mpps。快速以太网的线速端口包转发率正好为千兆以太网的十分之一，为148.8kpps。1.对于万兆以太网，一个线速端口的包转发率为14.88Mpps。2.于千兆以太网，一个线速端口的包转发率为1.488Mpps。3.对于快速以太网，一个线速端口的包转发率为0.1488Mpps。4.对于OC－12的POS端口，一个线速端口的包转发率为1.17Mpps。5.对于OC－48的POS端口，一个线速端口的包转发率为468MppS。FTTx术语:FTTH：FiberToTheHome——光纤到户FTTO：FiberToTheOffice——光纤到办公室FTTB/C：FiberToTheBuilding/Curb——光纤到楼宇/分线盒FTTCab：FiberToTheCabinet——光纤到交接箱FTTZ：FiberTotheZone--光纤到小区FTTN：FiberTothenode--光纤到节点ONU：OpticalNetworkUnit——光网络单元ONT：OpticalNetworkTerminal——光网络终端狭义的FTTH指光纤向用户侧的进一步延伸，这时光纤已经进入用户住宅或办公室的室内，接入网内的分支段的光纤只连接一个用户。ITU认为FTTH从光纤端头的光电转换器到用户桌面不超过100m，从而无需再在金属线上安装电子接入系统，但不排除光电转换器和桌面终端之间使用宽带无线系统。狭义的FTTH对于商业用户还可以称为FTTO(fibertotheoffice)，当然，最极端的FTTH可以是FTTD(fibertothedesk)。广义的FTTH还可以是FTTP(fibertothepremise，光纤到用户所在地)，北美就一直采用这个术语，它包括FTTB(fibertothebuilding)、FTTC(fibertothecurb)以及狭义的FTTH。EPON10GEPONGPON10GPONEPON10GEPONGPON10GPONDownstreamRate1.25Gbps10Gbps/1.25Gbps2.5Gbps/1.25Gbps10GbpsUpstreamRate1.25Gbps10Gbps/1.25Gbps1.25Gbps/622Mbps2.5GbpsWavelengthDS:1490nmUS:1310nmDS:1577nm/1490nm/1555nmUS:1310nm/1270nmDS:1490nmUS:1310nmDS:1577nmUS:1270nmSplitRadio1:321:=641:32/641:=64MaxDistance20Km=20Km20Km(Logical:60Km)=20Km(Logical:60Km)MaxDifferenceDistance20Km=20Km20Km40KmStandardIEEE802.3ahIEEE802.3avG.984.xG.987.x光模块之光器件篇(2012-08-2310:56:19)提到光模块，另一个必须要学习和了解的领域就是光器件，光器件是光模块的主要组成部分，早期的光模块所用的光器件收和发是分开的，一个是TOSA(TransmittingOpticalSub-Assembly,光发射组件)，一个是ROSA(ReceivingOpticalSub-Assembly,光接收组件)，随着小型化的发展，二者合二为一就成了BOSA(Bi-DirectionalOpticalSub-Assembly,光发射接收组件)，也有的光器件集成1个TOSA和2个ROSA的就成了Triplexer，由于目前在光模块领载单独的TOSA或ROSA已经应用较少，所以我们直接从BOSA和Triplexer开始，先来认识一下它们的庐山真面目，上图：BOSA是由LD和PD封装在一起组成的：来看一下BOSA内部更详细的结构：Triplexer是由1个LD和2个PD封装在一起组成的：再欣赏一下Triplexer内部更详细的结构：除了结构件以外，其实光器件最核心的东西是LDchip和PDchip，它们可以是光器件的核心技术，中国有很多光器件公司，但大部分都是完成一个组装工作，最核心的LDchip和PDchip一般都是进口，这些核心技术还是掌握到外国人的手里，像日本，美国等，技术发展需要时间和积累，相信中国会越来越强大，早日自主研发出世界领先水平的chip出来。也许你会说我还是不知道你说的chip到底是什么东东，其实就一个半导体PN结，也就二极管。你可以会想二极管这么简单，我们还做不出来，当然这个不仅仅是二极管这么简单，如果你认为很简单，只能说明你不了解。也许你想看看TOCan内部的结构，来上图：再深入一点我们再来看看chip的长相：LDchip:PINchip:里面还有一个器件是isolator，一看很高深，这是个什么东东，其实就是光发射器件中的一个组件，作用防止反射光影响信号,让光只能沿着一个固定方向传播。试想把BOSA或Triplexer当作一个美女，我们已经把人家的衣服一层层的扒掉，从外到里让你一饱眼福了哈（同志们，不要骂我是流氓哈，我是大大的好人），其实学习就是这个样子，要用一种快乐的态度去学习，才不会那么枯燥无味。欣赏完美女，让我再来总结一下这位美女是如何产生的：下面我们再来探讨一下LD和PD的作用和类型，可能很多人已经很熟悉了，但我这是初学者的总结，还是再巩固一下吧：激光器二极管LD：作用:将电信号转变成光信号,用于光发射端机。类型•法布里-珀罗(FP)型LD•分布反馈(DFB)LD•分布布拉格反射器(DBR)LD•量子阱(QW)LD•垂直腔面发射激光器(VCSEL)LD常用参数如下：光探测器PD：作用:将光信号还原成电信号,用于光接收端机。类型•光电二极管(PIN)PIN管偏压电路简单，价格较低，灵敏度低。•雪崩光电二极管(APD)具有载流子倍增效应;偏压电路复杂，价格较高，灵敏度较高;主要用于高速、长距离系统。常用参数如下：最后来说说安全问题，一说激光器，就想到美国科幻大片里的激光大战，高科技，威力无比啊，不要害怕，我们的激光器没这么厉害，不过还是要注意点，安全最重要，下图是国际电子技术委员会给的一个分类：总结：通过本篇，相信大家对光器件已经有了一个初步的了解，当然在使用中还是有很多东西进一步来学习，让我们共同研究学习。从40G到100G——WTD高速光模块产品对偏振复用相干检测技术的选择(2012/9/1300:53)众所周知，40G模块是下一代高速率和大容量的光网络核心技术与关键部件。伴随40G光模块大规模部署初现端倪，100G调制编码格式也渐渐浮出水面。面对众多特征各异的传输码型，在综合考虑其他系统设计参数的基础上，业界主要从传输距离、通路间隔、向下兼容、模块成本与传输性能的平衡等方面进行综合选择。目前，烽火科技旗下的武汉电信器件公司（WTD）已相继成功开发了40GTransponder和CFP系列光收发模块产品，为设备商和系统集成商缩减开发周期提供了方便。WTD密切关注业界动向，在攻克了高速数字信号处理（DSP）技术与模数转换（ADC）技术方面的难关后，又将目光投向了相干光通信领域。相干检测与DSP技术相结合，可以在电域进行载波相位同步和偏振跟踪，清除了传统相