光模块接收电路原理图文
光模块基础知识培训PPT共80页
光模块基础知识培训PPT共80页目录
1.光模块概述
1.1光模块定义
1.2光模块分类
2.光模块组成与结构
2.1光电转换模块
2.2光发射模块
2.3光接收模块
2.4光连接器和接口
3.光模块应用领域
3.1数据中心
3.2通信网络
3.3其他领域
4.光模块工作原理
4.1光电转换原理
4.2光信号调制与解调原理
4.3光信号传输原理
5.光模块参数及性能指标
5.1光功率
5.2光端口功率均衡
5.3波长稳定性
5.4接收灵敏度
5.5光折射率
5.6饱和输出功率
5.7脉冲电流
5.8热效应
5.9光模块亚临界工作
5.10环境适应性
6.光模块的安装与维护6.1光模块的安装步骤6.2光模块的维护方法
6.3光模块的故障排除
7.光模块的未来发展趋势7.1高速化
7.2高密度化
7.3低功耗化
7.4光模块的集成化
8.光模块的市场前景与挑战
8.1市场前景
8.2技术挑战
8.3行业竞争格局
9.Q&A
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每页平均约有1500/80=18.75字，所以整个文档应该有超过1500字的内容。
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光模块原理和作用
光模块原理和作用光模块是一种重要的光通信设备，其原理涉及光电转换和电光转换，在光信号传输过程中起着核心作用。
光模块的工作原理主要涉及以下步骤：1. 发光：光模块中的激光器是发光的核心部件。
激光器通过注入电流或施加电压，在半导体材料中产生受激辐射，从而产生一束聚焦的单色光。
这些激光光子被发送到光纤中，用于数据传输。
2. 接收：光模块的接收端包含光敏器件，通常是光电二极管或光电探测器。
当光信号到达时，光敏器件会将光能转化为电信号。
接收端的驱动电路将电信号转换为数字信号，以便进一步处理和解码。
3. 调制：光模块中的调制技术可以将电信号转换为光信号，并根据需要进行调制。
常见的调制技术包括直接调制、外调制和间接调制。
通过调制技术，光模块可以实现不同速率和格式的光信号传输。
光模块的作用主要包括：1. 数据传输：在数据中心和云计算领域中，光模块用于高速数据传输，以满足大规模数据处理和存储的需求。
它们支持高速以太网、光纤通道和InfiniBand等协议，实现可靠和高效的数据通信。
2. 无线通信：在无线通信领域，例如移动通信和卫星通信中，光模块能够实现高速、远距离的数据传输，为无线网络提供稳定和可靠的连接。
3. 医疗和工业应用：在医疗设备如光学成像系统和激光手术仪器中，以及工业自动化如传感器网络、机器视觉和工业机器人等领域中，光模块都发挥着关键作用。
4. 安防监控：在安防监控领域中，光模块被用于传输高清晰度的视频信号和音频信号，以实现监控摄像头和录像设备之间的远程连接。
5. 高性能计算：在高性能计算领域中，光模块用于超级计算机和大规模并行计算系统，以支持高速数据传输和处理。
6. 军事通信：在军事通信中，光模块能够满足军事通信对高速、安全和可靠传输的需求。
它们在军事雷达、卫星通信和战场网络等领域发挥重要作用。
总的来说，光模块是一种关键的光通信设备，通过将电信号转换为光信号，实现高速、稳定的数据传输，它在许多领域都有广泛的应用。
用于宽带接入网的光模块工作原理
1UI
{0.22UI, 0.375UI, 0.20UI, 0.20UI, 0.30UI}
光眼图实例
光接收模块
• 光接收模块的作用是把经过传输后的微弱光信号 转换为电信号,并放大、整形恢复为原输入的电信 号；光接收模块的原理框图如下
偏置电压
PD/APD TIA
光接收组件(ROSA)
主放
判决/限幅放大
信号通过光模块实现传输媒体的转换(光纤←→铜线)
电光转换
光电转换
LD,LED
光发射
光纤
模块
E/O
PD,APD
O/E
光接收 模块
电发射机
电接收机
光发射模块
光发射模块是由将带 有信息的电信号转换 成光信号的转换装置 和将光信号送入光纤 RF输入 的传输装置组成
右图是光发射模块的 示意图
MD LD
放大驱动电路 (电流开关)
• 将LD芯片和监测光电二极管(MD)加上其他 元件封装在一个紧密结构中(TO同轴封装或 蝶形封装),就构成光发射组件(TOSA)
激光二极管驱动电路
驱动电路实质上就是一个高速电流开关
驱动电路原理电路
LD调制电流输出电路原理图
LD直流耦合接口电路原理图
激光器驱动电路原理图
驱动电路结构
一个典型的激光器驱动电路包括下列部分： 1. 差分电流开关电路—向LD输出调制电流 2. 偏置电流发生器—向LD提供直流偏置电流 3. 自动功率控制(APC)电路—在不同温度和
• 上行光波长为1310nm 下行光波长为1490nm 1550nm作为传输视频信号用
• 传输码型为扰码的不归零码,CID抗扰度大于72bit
GPON
• GPON(Gigabit-capable passive optical networks)千兆无 源光网络
光模块
自动光功率控制
PIN/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
PIN/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
High Voltage Generation
APD/TIA
MA
2R 功能(Reshape, Reamplify)
High Voltage Generation
APD/TIA
MA
CDR
3R 功能(Reshape, Reamplify, Retime)
TxDisable
TxPower
Data In
Driver
APC/AEC
TOSA
Optical In
Data Out
MA
ROSA
Optical Out
LOS
RxPower
TxDisable
Data In
Driver APC/AEC
D Flip-Flop
光模块简介 光模块内部主要元器件 光模块调制方式
光模块的特点及应用
光模块原理框图
光模块主要性能指标
光模块接口电平
P1
P0
利用电信号的‘1’和‘0’ 控制激光器的电流大小。
激光器一直处于发光状态，电信号‘1’、‘0’ 作用于电吸 收调制器。 来控制激光器出光大小。
SDH等级 STM-1 STM-4 STM-16 STM-64 系列比特率 155.52Mb/s 622.08Mb/s 2.48832Gb/s 9.95328Gb/s
传输距离
传输距离指模块在特定光纤传输系统中能够无差错传输的最大距离 影响传输距离的因素：光纤（损耗、色散等），激光器（功率，波长， 工作方式），探测器灵敏度，传输速率等
光模块 原理
光模块原理光模块是一种用于光通信系统中的设备，它能够将电信号转换成光信号，并通过光纤传输。
本文将详细介绍光模块的原理。
一、概述光模块是由发射器和接收器组成的，其中发射器将电信号转换为光信号，接收器则将光信号转换为电信号。
在实际应用中，我们通常使用的是SFP、SFP+、QSFP、QSFP+等不同类型的光模块。
二、发射器原理1.激光二极管激光二极管是最常见的发射器类型之一。
它利用PN结反向偏置时产生的少数载流子注入到有源层中，从而激发出辐射能量。
这种辐射能量被放大并聚焦在一个小区域内，形成了一个高强度、高单色性的激光束。
2.波长调制波长调制是一种广泛应用于现代通信系统中的技术。
它利用半导体材料在不同电压下具有不同折射率这一特性来实现对激光二极管输出波长的调制。
通过改变电压大小可以改变光的波长，进而实现对光信号的调制。
3.功率控制功率控制是保证光模块输出功率稳定的重要手段。
它通过反馈机制来调整激光器的电流和温度，从而实现对输出功率的控制。
三、接收器原理1.光电二极管光电二极管是一种将光信号转换为电信号的器件。
当光子撞击到PN 结时，会产生少数载流子，这些载流子会在反向偏置下沿着PN结扩散，并在两端形成一个电压信号。
这个信号经过放大和处理后就可以得到原始的电信号。
2.前置放大器前置放大器是接收端用于放大弱信号的重要组成部分。
它通常由高增益、低噪声系数和高线性度等特性的放大器构成。
通过对输入信号进行放大和滤波，可以提高接收端对弱信号的灵敏度和可靠性。
四、总结本文介绍了光模块中发射器和接收器的原理。
发射器利用激光二极管、波长调制和功率控制等技术将电信号转换为光信号，并通过光纤传输。
接收器则利用光电二极管和前置放大器等技术将光信号转换为电信号。
这些技术的不断发展和完善，使得现代光通信系统具有更高的速率、更远的传输距离和更低的误码率等特性。
光模块推荐电路说明
奥雷光模块推荐电路优化应用简小忠2011-6-20光模块包括发射和接收两部分，发射部分主要由激光驱动器电路和激光器组成，接收部分由光敏二极管(PIN)+互阻放大器(TIA)和限幅放大器(Limiting Amp.)组成，完成对数字信号透明O/E,E/O转换的功能。
光模块内部原理框图：光模块的一个发展趋势是低功耗,和外围接口简化。
奥雷光模块，为客户提供最佳性能的同时，为客户最小化功耗，并为简化外围接口提供了可能。
一、1X9封装光模块1、155M~1.25G奥雷1x9 PECL电平模块有共同特点：155M发射TX接口为交流耦合，接收RX接口为直流耦合，简称AC – DC耦合，这样为客户最小化功耗，并为简化外围接口提供了可能。
传统3.3V模块电路接法：理论功耗（模块外围匹配电路的直流功率）：3.3*3.3/(130+80) *5=0.26W传统5V 光模块外围电路:理论功耗（模块外围匹配电路的直流功率）：5*5/(130+80) *5=0.59W由此可见外围的直流匹配电阻的功耗相当不小. 比如一个交换机上主板上用到多个光模块那么对电源的功率要求将大幅提高。
奥雷优化的推荐如下图：(AC-DC耦合)155 M~350M光模块：R4=100欧对于5v 光模块：R1=R2=270欧，R3=1K , R1,R2尽量靠近光模块。
对于3.3v 光模块：R1=R2=150欧，R3=1K ，R1,R2尽量靠近光模块SERDES 到 TD_ 和TD+ 之间不需要给光模块提供偏置和匹配电阻。
因为TX内部已经有最优化的偏置和100欧的阻抗匹配（注意SERDES DATASHEET 外围必须的电阻不建议拿掉）。
这样减少了对外围电阻的需求。
且外围电阻都不直接从VCC上消耗。
理论上：5V 外围电阻的功耗减小到0.08w，减小到原来的1/73.3V 外围电阻的功耗减小到0.02w，减小到原来的1/13功耗下降明显2、1.25G光模块因为历史的原因目前单纤和双纤内部有点不一样（这点将来可能会统一，客户也可以指定要求）。
光模块接收电路原理_图文.
主要内容■前置放人电路匸作原理■限幅放大器电路工作原理■误码率测试和接收灵敏度评估■时钟数据恢复(CDR)电路匸作原理■ APD及APD偏首电压的升压电路原理电流一电压转换电路■电流诫过电阳R就会产生电JKiR-l^(a)■运口放人器构诫的l・V变换电路一图(b)任这种l・V咬换电路中.接入个负反馈电RIRf.所以乂被称做跨阳放人器(TIA—Trammpedance Amplifier )■跨阻放人器的优点：减小了放人器输入瑞的电容.使电路的通频带紂到扩展.以适应岛速率便用对TIA的技术要求■低的等效输入噪声电流■高输入阻抗，低输入电容■足够宽的通频帯faO.75X工作速率■宽动态范围■ Rf要足够人，以保证有足够人的输岀电压跨阻放大器典型电路■右图是分离元件构成的TIA典型电路■ Q1也町以采用高频FET, 这样输入阻抗町以做得很高■因为采用分离尤件，寄生参数的彤响就很严用，所以电路的匸作速率不高，通常在早期低速模块中采用一个跨阻放大器IC 原理电路 ■上图是一个低速差分输出的集成电路TIA 的内部原 理电路自动增益控制 (AGC)电路■放大器对大信号足双 向限幅的■光信号足单向的（0、 1）■光信号过大时就会产 牛脉冲失真（单边削 波），OS'判别就会 出错一出现误码■ TIA 就必须冇AGC 功能，以保证足够的信 号动态范围In VottAGC 电路(1) 一可变跨阻AGC 电路(2)_消直流和二极管限幅k Mn SUU VaTAGE AUHFfR 0UTPU 1 BIHER OUTHJ I HLTEA MlTFR IMNSWKOWCt iMFUFtB WCAMCilLATIO N CfICUlTGND消直流电路原理3AGC电路(3)-混合方案TIA应用■TIA和探测器偏置（Vpd）必须通过良好的去耦滤波电路供电■PD和TIA必须冇良好的屏蔽■TIA的通频带（・3db高频截II:频率）：fH=（0.7 〜0.75）X 数据率也过小，会产生码间干扰；过高，会降低信噪比■选用低的等效输入噪声电流、高的跨阻抗的TIA,才能得较高灵敏度限幅放大器■ TIA输出的是模拟信号，耍把它转换成数字信号才能被信号处理电路识别■限幅放大器起的作川就是把TIA输出的幅度不同的信号处理成等幅的数字信号■限幅放大器Limiting Amplifier 主放大器Post Amplifier量化器Quantizer限幅放大器工作原理和典型电路■限幅放人器匸要有三部分组成：直流耦合多级放大器氏流漂移补偿（自动调零）电路光功率检测告警电路（有滞回的比较器）接收灵敏度■接收灵皈度指光接收机满足指定 比待误码率（如L o 或1012 ）时町 接收的址小卩均比功率（dBm ） 这足光接收机的乖要折标之・■噪声是礙制接收乂敏度的址上婴 因素■右图就是误码率和仁噪比的关系 曲线■只耍知道JFA 的竽效输入喙声 电流•Signal lo Noise Ratio (SNR)38} ouflabtUJ.±m应用此曲线就可推算出接收杲放度接收灵敏度测量什么是比特误码率?■比特误码率(BER—Bit Error Ratio)是衡量一个光接收机性能的最基本的参数DC：O —接收的误码比特数_在测虽时间内误码数旷匕被接收到的比特数-比特率X测彊时间■ BER的表示形式：1X10-N或者1.0E-N(N是正整数)影响误码率的因素■光功率(和消光比)的大小■信号噪声比(SNR)■传输速率(数据比特率)■抖动■信号码型■工作波长■码间干扰■模块中元器件性能劣化或故障误码仪但ERT)■误码仪(Bit Error Ratio Tester)il］图案发生器和误码分析仪组成■它通过比较图案发生器产生的数据码和光接收机收到并转换成电信号的数据码來测试待测光接收机在不同输入光功率时的误码率(R KWVR)伪随机二进制序列（PRBS）■PRBS： Pseudo Random Binary Sequenee 序列氏度2M,即每隔2M个比特就重复■FRBS的特点：1. PRBS町以由n个移位寄存器串接并加上反馈产生2 在2"比持长度内，O和T是随机分冇的（类似噪卅），R 中0和1的个数是相等的3.在PRBS码型中包含最大n个连T码和"个连O码（反转后就是n・1个连T码和n个连O'码）伪随机码的产生刃PRBS GcncmtionXOK为何采用PRBS?■PRBS柑当尸随机数据”，因此它的频谱特征（在有限频带内）与白噪声接近，所以它适合用于测试通信系统的性能■这种数据的排列规则足确定的■一个PRBS序列町以串/并转换成务路（2、4、8、16…路），每路输出的速率降低，但仍然保持原序列的一切特征：反之，同一时钟源低速率筋路（2、4、8、16…路）同一n数的PRBS可以经并/串转换成高速率的n阶PRBS。
光模块简介(详细)分解PPT课件
。
• 目前常规通用的光模块主要包括：光发送器，光接收器，Transceiver（光收发一体模块）以
及Transponder（光转发器）。
• Transceiver（光收发一体模块）
Transceiver的主要功能是实现光电/电光变换，包括光功率控制、调制发送，信号探测、IV转换以及限幅放大判决再生功能， 此外还有些防伪信息查询、TX-disable等功能，常见的有：SIP9、SFF、SFP、GBIC、XFP等。
按速率可分为单位Mb/s或Gb/s。主要涵盖了以下速率：低速率、百兆（155M，622M）、1.25G、2.5G、4.25G、 4.9G、6G、8G、10G和40G等。
按波长可分为常规波长，CWDM，DWDM等几类； 按颜色可区分为单模光纤（黄色）和多模光纤（橘红色）。
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武汉飞鹏光科技有限公司
光纤接口连接器类型
接口连接器用于连接可插拔模块及相应的传输媒质。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。
按照光纤的类型分：
• 单模光纤连接器（一般为G.652 纤：光纤内径9um，外径125um）； • 多模光纤连接器（一种是G.651 纤其内径50um，外径125um；另一种是内径62.5um，外径125um）；
按照光纤连接器的连接头形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ 等，目前常用的有FC， SC，ST，LC。 • Fiberpon热插拔光模块所采用的光纤连接器有两种：SC 连接器和LC 连接器。
FC接口