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光模块知识介绍1、光通信基本知识介绍2、光模块基本原理介绍3、现有ONU光模块芯片方案4、静电的基本知识NPI、工艺工程师、拉长、技术员使和光模块生产相关人员对光模块有初步的了解，对光模块的结构、基本原理有初步的认识。培训目的培训对象学习重点1.1光纤系统简介1.2光通信发展简史1.3光的基本知识1.4光纤的基本知识1.5光纤端面检查清洗的基本知识1，光通信基本知识介绍1.1光纤系统简介•光纤通信主要是指利用激光作为信息的载体信号并通过光导纤维来传递信息的通信系统，有以下优点：–宽的传输带宽–低的传输损耗–不受电磁干扰–成本低，重量轻1.1光纤系统简介•基本光纤系统的构架及其功能介绍：–发送单元：把电信号转换成光信号；–传输单元：载送光信号的介质；–接收单元：接收光信号并转换成电信号；–连接器件：连接光纤到光源、光检测以及其它光纤。信号光发射机光源中继器检测器光接收机信号电E/光O转换光纤光O/电E转换发送单元传输单元接收单元连接器件1.2光通信发展简史•广义的光通信：3000年前的烽火台；灯光、旗语•1791年，法国人发明了信号灯。•1880年贝尔发明‘光话’，他以日光为光源，大气为传输媒介，传输距离是200米；•1881年贝尔发表了论文《关于利用光线进行声音的复制与产生》；•贝尔的光话始终没有实用化：–没有可靠的、高强度的光源；–没有稳定的、低损耗的传输媒介。1.2光通信发展简史•1966年“光纤之父”高锟博士首次提出光纤通信的想法。•1970年贝尔研究所林严雄在室温下可连续工作的半导体激光器。•1970年康宁公司的卡普隆(Kapron)之作出损耗为20dB/km光纤。•1977年芝加哥第一条45Mb/s的商用线路。1.3光的基本知识•光是一种电磁波•可见光波长范围350nm—750nm•光纤通信所用的波长范围800nm—1600nm•EPON和GPON数字部分使用的是1310nm和1490nm波长，上行1310nm，下行1490nm•在CATV的传输里面使用的是1550nm，我们生产的EPON和GPON系统，带有模拟部分的使用的就是这个波长。纤芯包层保护套纤芯core：折射率较高，用来传送光；包层coating：折射率较低，与纤芯一起形成全反射条件；保护套jacket：强度大，能承受较大冲击，保护光纤。1.4光纤的基本知识外径一般为125um(一根头发平均100um)内径：单模9um多模50/62.5um12595012562.51251.4光纤的基本知识多模光纤跳线的颜色为橙色单模光纤跳线的颜色为黄色1.4光纤的基本知识•色散(Dispersion)：光脉冲沿着光纤行进一段距离后造成的频宽变粗。它是限制传输速率的主要因素。–模间色散：不同模式的光沿着不同的路径传输。–材料色散：不同波长的光行进速度不同。–波导色散：发生原因是光能量在纤芯及包层中传输时，会以稍有不同的速度行进。在单模光纤中，通过改变光纤内部结构来改变光纤的色散非常重要。1.4光纤的基本知识•按照制造光纤所用的材料分：–石英系光纤、–多组分玻璃光纤、–塑料包层石英芯光纤、–全塑料光纤和氟化物光纤。•塑料光纤是用高度透明的聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）制成的。它的特点是制造成本低廉，相对来说芯径较大，与光源的耦合效率高，耦合进光纤的光功率大，使用方便。但由于损耗较大，带宽较小，这种光纤只适用于短距离低速率通信，如短距离计算机网链路、船舶内通信等。目前通信中普遍使用的是石英系光纤。1.4光纤的基本知识•按光在光纤中的传输模式分：单模光纤和多模光纤。•多模光纤的纤芯直径为50~62.5μm，包层外直径125μm，•单模光纤的纤芯直径为8.3μm，包层外直径125μm。•多模光纤–多模光纤(MultiModeFiber)：中心玻璃芯较粗(50或62.5μm)，可传多种模式的光。但其模间色散较大，这就限制了传输数字信号的频率，而且随距离的增加会更加严重。例如：600MB/KM的光纤在2KM时则只有300MB的带宽了。因此，多模光纤传输的距离就比较近，一般只有几公里。1.4光纤的基本知识•单模光纤–单模光纤(SingleModeFiber)：中心玻璃芯很细(芯径一般为9或10μm)，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯，但还存在着材料色散和波导色散，这样单模光纤对光源的谱宽和稳定性有较高的要求，即谱宽要窄，稳定性要好。后来又发现在1.31μm波长处，单模光纤的材料色散和波导色散一为正、一为负，大小也正好相等。这就是说在1.31μm波长处，单模光纤的总色散为零。从光纤的损耗特性来看，1.31μm处正好是光纤的一个低损耗窗口。这样，1.31μm波长区就成了光纤通信的一个很理想的工作窗口，也是现在实用光纤通信系统的主要工作波段。1.31μm常规单模光纤的主要参数是由国际电信联盟ITU－T在G652建议中确定的，因此这种光纤又称G652光纤。，1.4光纤的基本知识•按最佳传输频率窗口分：常规型单模光纤和色散位移型单模光纤。–常规型：光纤生产长家将光纤传输频率最佳化在单一波长的光上，如1300μm。–色散位移型：光纤生产厂家将光纤传输频率最佳化在两个波长的光上，如：1300μm和1550μm。–我们知道单模光纤没有模式色散所以具有很高的带宽，那么如果让单模光纤工作在1.55μm波长区，不就可以实现高带宽、低损耗传输了吗？但是实际上并不是这么简单。常规单模光纤在1.31μm处的色散比在1.55μm处色散小得多。这种光纤如工作在1.55μm波长区，虽然损耗较低，但由于色散较大，仍会给高速光通信系统造成严重影响。因此，这种光纤仍然不是理想的传输媒介。1.4光纤的基本知识•为了使光纤较好地工作在1.55μm处，人们设计出一种新的光纤，叫做色散位移光纤（DSF）。这种光纤可以对色散进行补偿，使光纤的零色散点从1.31μm处移到1.55μm附近。这种光纤又称为1.55μm零色散单模光纤，代号为G653。•G653光纤是单信道、超高速传输的极好的传输媒介。现在这种光纤已用于通信干线网，特别是用于海缆通信类的超高速率、长中继距离的光纤通信系统中。•色散位移光纤虽然用于单信道、超高速传输是很理想的传输媒介，但当它用于波分复用多信道传输时，又会由于光纤的非线性效应而对传输的信号产生干扰。特别是在色散为零的波长附近，干扰尤为严重。为此，人们又研制了一种非零色散位移光纤即G655光纤，将光纤的零色散点移到1.55μm工作区以外的1.60μm以后或在1.53μm以前，但在1.55μm波长区内仍保持很低的色散。这种非零色散位移光纤不仅可用于现在的单信道、超高速传输，而且还可适应于将来用波分复用来扩容，是一种既满足当前需要，又兼顾将来发展的理想传输媒介。EDFA带宽1.21.31.41.51.61.7波长(mm)损耗(dB/km)0.10.20.40.81.00-20-101020色散(ps/nm-km)损耗(各类光纤)SMFDSFNZDF+NZDF-G.652G.653G.655+G.655-1.4光纤的基本知识光纤的衰减光纤的衰减图0.70.80.91.01.11.21.31.41.51.6λnmOH-OH-OH-第一窗口第二窗口第三窗口衰减(dB/km)水峰值6543211.4光纤的基本知识光纤的衰减InsertionLoss(插入损耗)0.3dBReturnLoss(回波损耗)PC40dBSPC45dBUPC50dBAPC60dB1.4光纤的基本知识光纤连接器端面类型FCTypeSCTypeSC2TypeFDDType1.4光纤的基本知识光纤连接器类型的基本类型端面检测一、使用器材1、200倍光纤视频检查放大镜一套，自带光源，其型号分别为FIB-VIEW如图表1所示、PIH-09如图表2所示（根据要检测的连接器类型选配适当的适配器）；图表1：FIB-VIEW1.5光纤端面检查清洗的基本知识图表2：PIH-092、无水酒精和光纤擦拭纸；3、酒精泵。1.5光纤端面检查清洗的基本知识二、检验步骤1、去掉要检测的连接器一端的防尘帽；2、把连接器插入放大镜的适配器中；3、如果在放大镜视野内不能看到陶瓷插芯端面，则调整放大镜的位置调整旋钮，直到陶瓷插芯端面的图形全部进入视野内；4、调整放大镜的焦距到合适位置，使得陶瓷插芯的端面图形达到最清晰；5、检测陶瓷插芯端面，如果端面有灰尘如图表3所示，或划痕如图表4所示，则用光纤擦拭纸沾无水酒精擦拭，直到表面没有灰尘（或可以看到清晰的划痕）；如图表5所示：1.5光纤端面检查清洗的基本知识图表3：脏的光纤跳线端面示意图图表4：有划痕的端面(已经报废)示意图图表5：清洁后的光纤端面示意图1.5光纤端面清洗的基本知识6、如果陶瓷插芯端面φ125um以内出现划痕，则对该跳线进行报废。7、去掉连接器另一端的防尘帽，并使该端的陶瓷插芯对准放大镜上自带的光源，在刚刚检测过的连接器端的纤芯处可以看到光亮，否则，该连接器的光缆有折断的地方；如图表6所示图表6：检查光纤跳线是否有折断1.5光纤端面检查清洗的基本知识8、调换连接器的两端，重复上述步骤，检测另外一个端面；9、检测完毕后，将连接器戴上干净的防尘帽；10、端面检测完以后，做插损测试；11、每天早上使用之前都必须对端面进行检测。1.5光纤端面检查清洗的基本知识清洁光纤跳线的操作步骤：1、用浸过无水酒精（适量）的光纤擦拭纸擦拭陶瓷插芯，如图表1所示；图表7：用沾酒精的擦拭纸擦拭陶瓷插芯1.5光纤端面检查清洗的基本知识2、用干净的光纤擦拭纸的正面擦干陶瓷插芯。具体的操作方法：将光纤擦拭纸水平放在工作台，正面朝上（光纤擦拭纸光滑的一面），手持连接器，使得陶瓷插芯垂直于光纤擦拭纸，沿着光纤擦拭纸的纹路，按单一方向轻轻擦拭2-3次，不能在光纤擦拭纸的同一位置反复擦拭，如图表2所示图表2：正确的光纤擦拭方法1.5光纤端面检查清洗的基本知识图表9：盘纤示意图(φ6cm)1.5光纤端面检查清洗的基本知识3、清洁完毕后，暂时不使用的光纤需要将跳接线的防尘帽戴好，跳接线绕制好，不许有缠绕、互绞等现象。使用注意事项1、用过程中不能倾斜插拔；2、使用时，将取下的防尘帽放在指定的干净的物料盒，使用完毕后，务必戴上防尘帽；3、盘纤的直径不能少于6cm，如图表9所示；4、光纤跳线每插拔5次，需清洁1次；5、一根光纤跳线任意一端连接器最多插拔5000次；6、跳接线在使用和转移过程中不许有锐角弯折以及甩动；7、对于外观已经损坏的光纤跳线不予使用。1.5光纤端面检查清洗的基本知识2.1组成框图2.2BOSA组成2.3发射参数介绍2.4激光特性介绍2.5激光驱动器电路2.6接收参数介绍2.7接收跨阻放大器2.8限幅放大器2.9DDM上报2.10其它功能模块2，光模块基本原理介绍2.1组成框图2.2BOSA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。2.2BOSA组成•图示为一个带尾纤BOSA的剖面示意图。2.2BOSA组成•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2.2BOSA组成•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2.3发射参