光通信模块、组件TOSA_ROSA公司内部培训资料

TOSA ROSA基本认识什么是TO SATOSA是一种光发射器件，其功能是把电信号转换为光信号半导体激光器LD分类•半导体激光器1＞法布里■珀罗型激光器F-P LD2、分布反馈激光器DFB LD3、分布B「agg反射型激光器DBR LD4、量子阱激光器QWLD5、垂直腔面发射激光器VCSEL半导体激光器LD•:•激光器被视为20世纪的三大发明（还有半导体和原子能）之一，特别是半导体激光器LD倍受重视。

❖光纤通信中最常用的光源是半导体激光器LD 和发光二极管LEDo♦主要差别：住发光二极管输出非相干光；住半导体激光器输出相干光。

发光二极管LED•:•对于光纤通信系统，如果使用多模光纤且信息比特率在100〜200Mb/s以下，同时只要求几十微瓦的输入光功率，那么LED是可选用的最佳光源。

•比起半导体激光器，因为LED不需要热稳定和光稳定电路，所以LED的驱动电路相对简单，另外其制作成本低、产量高。

发光二极管LED•LED的主要工作原理对应光的自发发射过程, 因而是一种非相干光源。

•LED发射光的谱线较宽、方向性较差，本身的响应速度又较慢，所以只适用于速率较低的通信系统。

•:•在高速、大容量的光纤通信系统中主要采用半导体激光器作光源。

半导体激光器LD❖半导体激光器的优点：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤尺寸适配，可直接调制，相干性好。

❖按结构分类：F-P LD、DFB LD、DBR LD、QW LD、VCSEL❖按性能分类：低阈值LD、超高速LD、动态单模LD、大功率LD❖按波长分类：光接收管芯可分为：850nm和"00T650nm通用；激光器管芯可分为：850nm, 1310nm,1490nm, 1550nm以及CWDM管芯；半导体激光器的工作特性♦激光器件的绝对最大额定值：住光输出功率（P。

和Pf）:从一个未损伤器件可辐射出的最大连续光输出功率。

P。

是从器件端面输出的光功率，Pf是从带有尾纤器件输出的光功率。

光模块基础培训Zhou Yan(周炎) yan.zhou@2目录第一章光模块的种类第二章概述第三章光模块相关参数第四章光模块生产流程Confidential 3第一章光模块的种类Confidential第二章概述光模块的基本结构光模块定义：完成完成O/E O/E O/E、、E/O 变换且具有标准光接口的光接口的系系统 基本结构：光源光源（（TOSA TOSA））+驱动电路、探测器（ROSA ROSA））+接收电路、接口接口、、其它辅助电路、外壳TOSA TOSA：：Transmitter Transmitter Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光光发射组件（TOSA TOSA））ROSA ROSA：：Receiver Optical Sub Receiver Optical Sub--Assembly Assembly 光接收光接收组件（ROSA ROSA））BOSA BOSA：：Bi Bi--directional directional Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光双向收光双向收发组件（BOSA BOSA））Confidential光接收器件光接收器件是利用光电效应把通信中光信号转换为电信号的光电检测器光纤通信中常用的光电检测器是器是PIN PIN PIN光光电二极管和雪崩光电二极管二极管(APD)(APD)PIN PIN的响的响应度通常为0.650.65～～0.97A /W (λ=0.9(λ=0.9～～1.7μm)APD APD是利用雪崩倍增效是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度光电检测器,它可以使接收灵敏度提高它可以使接收灵敏度提高66～10dBConfidential限幅放大器TIA 输出的是模拟信号信号,,要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用就是把限幅放大器起的作用就是把TIA 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QuantizerConfidential 10光模块基础知识介绍光收发模块Confidential SFP SFP含含义：Small Factor Plug Small Factor Plug 小外型可插拔小外型可插拔 提出的背景和标准：多厂家协议TOSA TOSA和和ROSA ROSA：：光接口为LC LC、、MC MC型型插芯直径插芯直径1.25mm 1.25mm套管内径套管内径1.25mm 1.25mm光器件TO46/TO56TO18ConfidentialSFP 光收发模块工艺流程电路板焊接TOSA/ROSA 焊接电路调试屏蔽罩安装入库末测老化壳体安装DDSConfidential 14Confidential 15ConfidentialCFP CFP 光模光模块（Transceiver Transceiver））支持热插拔插拔，，容量为40G 40G 或或100GBit/s 100GBit/s可可应用于用于40G 40G 40G 和和100G Ethernet 100G Ethernet、、OC OC--768/STM 768/STM--256256、、OTU3OTU3、、OTU4OTU4。

TOSA基础知识培训TOSA=T ransmitter Optical Sub Assembly1、TOSA 的组成激光器、插芯、套筒、(金属)结构件1）激光器：是把电信号变成光信号的器件，在光纤通信中占有重要的地位。

性能好、寿命长、使用方便的光源是保证光纤通信可靠工作的关键。

光纤通信对光源的基本要求有如下几个方面：首先，光源发光的峰值波长应在光纤的低损耗窗口之内，要求材料色散较小。

其次，光源输出功率必须足够大，入纤功率一般应在10微瓦到数毫瓦之间。

第三，光源具有高度可靠性，工作寿命至少在10万小时以上才能满足光纤通信工程的需要。

第四，光源的输出光谱不能太宽以利于传高速脉冲。

第五，光源应便于调制，调制速率应能适应系统的要求。

第六，电－光转换效率不应太低，否则会导致器件严重发热和缩短寿命。

第七，光源应省电，光源的体积、重量不应太大。

主要性能指标体现在：Ith (阀值电流) 、光输出功率Pout(斜率)、光谱宽度、响应中心波长、背光监视电流、PD暗电流等光电器件类型半导体发光器件有三大类：发光管、FP激光器、DBF激光器，下面分别介绍三类器件的特点：发光管（LED）未经谐振输出，发非相干光的半导体发光器件称为发光管。

发光管的特点：输出光功率低、发散角大、光谱宽、调制速率低、价格低廉，适合于短距离通信。

FP激光器FP激光器是以FP腔为谐振腔，发出多纵模相干光的半导体发光器件。

这类器件的特点；输出光功率大、发散角较小、光谱较窄、调制速率高，适合于较长距离通信。

DFB激光器DFB激光器是在FP激光器的基础上采用光栅虑光器件使器件只有一个纵模输出，此类器件的特点：输出光功率大、发散角较小、光谱极窄、调制速率高，适合于长距离通信DFB激光器有以下性能参数：工作波长：激光器发出光谱的中心波长。

边模抑制比：激光器工作主模与最大边模的功率比。

-20dB光谱宽度：由激光器输出光谱的最高点降低20dB处光谱宽度。

阈值电流：当器件的工作电流超过阈值电流时激光器发出相干性很好的激光。

T O S A R O S A基本原理教程精编W O R D版 IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】TOSA/ROSA基本原理一. 工司简介本公司属于主动元件厂，建构于OSA完整光通讯产品之下，生产之产品有别于被动无源之产品。

目前厂内所生产之产品包括有:MM TOSA: LC TYPE 、SC TYPEMM ROSA: LC TYPE 、SC TYPEHDMI BOSA型式包含有LEN CAP与FLAT WINDOWS，传输速率可满足155M~4G。

二:光1.光可分光线和光束两个种类:光线:光线可认为是由许多光子(Photon)所成的集合,就好像是一粒一粒的光子做串成的一条长线.光束: 光束可认为是光线所组成的集合,它是由很多条光线汇集而成的光线束.2.光的速度光的速度我们常用的是用字母C来表示光在真空中的速度.C=3*108Km/S光的传输速度=每秒钟可传输3*10^8公里三．产品介绍产品由To-can与Barrel Housing组成.a:TO-canb:Barrel Housing1.TOSATransmit Optical Sub-Assembly 发射光学次零组件2.TOSA发光原理3.特性LD: Laser Diode 激发二极管雷射焊接:DFB LD;FP LD(主要是SM产品)SM光纤的纤心9um长距离传输(10Km~100Km)FP LD 10~40KmDFB LD 40Km以上FP:FP激光器是以FP腔为谐振腔，发出多纵摸相干光的半导体发光器。

使用于长距离通讯.DFP：DFP激光器是在FP激光器的基础上用光栅虑光器件只有一个纵摸输出. 使用于长距离通讯. 多用在1550nm.胶封:VCSEL;LED(主要是MM产品)VCSEL产品，其全名为垂直共振腔表面放射激光(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)，简称面射型激光，是光纤通讯所采用的光源之一。

资料光通信基本框图光发射次模块（Transmitter Optical Subassembly）的缩写。

下面简要介绍一下有关的知识：光传输模块分为单模光传输模块与多模光传输模块，在整体产品架构上则包括光学次模块（Optical Subassembly；OSA）及电子次模块（Electrical Subassembly；ESA）两大部分。

首先磊晶部分是以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、砷化铟镓（InGaAs）等作为发光与检光材料，利用有机金属气相沉积法（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition；MOCVD）等方式，制成磊晶圆。

在芯片制程中，则将磊晶圆，制成雷射二极管。

随后将雷射二极管，搭配滤镜、金属盖等组件，封装成TO can（Transmitter Outline can），再将此TO can与陶瓷套管等组件，封装成光学次模块（OSA）。

最后再搭配电子次模块（ESA），电子次模块内部包含传送及接收两颗驱动IC，用以驱动雷射二极管与检光二极管，如此结合即组成光传输模块。

光学次模块又可细分为光发射次模块（Transmitter Optical Subassembly ；TOSA）与光接收次模块（Receiver Optical Subassembly ；ROSA）。

TOSA 光发射模块（Transmitter Optical Subassembly）LD基本工作原理(1) 在正常状态下，电子处于低能级E1，在入射光作用下，它会吸收光子的能量跃迁到高能级E2上，这种跃迁称为受激吸收。

电子跃迁后，在低能级留下相同数目的空穴.(2) 在高能级E2的电子是不稳定的，即使没有外界的作用，也会自动地跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量转换为光子辐射出去，这种跃迁称为自发辐射。

(3) 在高能级E2的电子，受到入射光的作用，被迫跃迁到低能级E1上与空穴复合，释放的能量产生光辐射，这种跃迁称为受激辐射。

光模块基础培训Zhou Yan(周炎) yan.zhou@2目录第一章光模块的种类第二章概述第三章光模块相关参数第四章光模块生产流程Confidential 3第一章光模块的种类Confidential第二章概述光模块的基本结构光模块定义：完成完成O/E O/E O/E、、E/O 变换且具有标准光接口的光接口的系系统 基本结构：光源光源（（TOSA TOSA））+驱动电路、探测器（ROSA ROSA））+接收电路、接口接口、、其它辅助电路、外壳TOSA TOSA：：Transmitter Transmitter Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光光发射组件（TOSA TOSA））ROSA ROSA：：Receiver Optical Sub Receiver Optical Sub--Assembly Assembly 光接收光接收组件（ROSA ROSA））BOSA BOSA：：Bi Bi--directional directional Optical Sub Optical Sub Optical Sub--Assembly Assembly 光双向收光双向收发组件（BOSA BOSA））Confidential光接收器件光接收器件是利用光电效应把通信中光信号转换为电信号的光电检测器光纤通信中常用的光电检测器是器是PIN PIN PIN光光电二极管和雪崩光电二极管二极管(APD)(APD)PIN PIN的响的响应度通常为0.650.65～～0.97A /W (λ=0.9(λ=0.9～～1.7μm)APD APD是利用雪崩倍增效是利用雪崩倍增效应使光电流得到倍增的高灵敏度光电检测器,它可以使接收灵敏度提高它可以使接收灵敏度提高66～10dBConfidential限幅放大器TIA 输出的是模拟信号信号,,要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用就是把限幅放大器起的作用就是把TIA 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QuantizerConfidential 10光模块基础知识介绍光收发模块Confidential SFP SFP含含义：Small Factor Plug Small Factor Plug 小外型可插拔小外型可插拔 提出的背景和标准：多厂家协议TOSA TOSA和和ROSA ROSA：：光接口为LC LC、、MC MC型型插芯直径插芯直径1.25mm 1.25mm套管内径套管内径1.25mm 1.25mm光器件TO46/TO56TO18ConfidentialSFP 光收发模块工艺流程电路板焊接TOSA/ROSA 焊接电路调试屏蔽罩安装入库末测老化壳体安装DDSConfidential 14Confidential 15ConfidentialCFP CFP 光模光模块（Transceiver Transceiver））支持热插拔插拔，，容量为40G 40G 或或100GBit/s 100GBit/s可可应用于用于40G 40G 40G 和和100G Ethernet 100G Ethernet、、OC OC--768/STM 768/STM--256256、、OTU3OTU3、、OTU4OTU4。