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光模块消光比的补偿方法王三;徐红春【摘要】A new way of extinction ratio compensation for optical modules is proposed.According to the driver current with different temperatures,combined with the calculating methods for the optical power and extinction ratio,the curves of the laser power with current and voltage changings are simulated.And then the modulation current on principle is adjusted to keep the stability of extinction ratio.The compensation way solves the problem of bad laser efficiency uniformity and extends the value of slope efficiency about ten percent.The proposed method improves utilization and yield products,and reduces product costs.%提出了一种新型光模块消光比补偿方法。
该方法首先根据不同温度下驱动芯片上报电流的大小,结合光功率和消光比的计算公式,模拟出激光器光功率随电流及电压的变化曲线。
然后根据要求调整激光器调制电流的大小,以保持消光比的稳定。
该补偿方式有效地解决了光器件一致性较差的问题,可以将原来斜效率的指标适当放宽10%,从而提高了利用率和成品率,降低了模块生产成本。
【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2011(004)006【总页数】6页(P648-653)【关键词】光纤收发合一模块;消光比;K系数;斜效率;补偿;调制电流【作者】王三;徐红春【作者单位】武汉电信器件有限公司,光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北武汉430074;武汉电信器件有限公司,光纤通信技术和网络国家重点实验室,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TN2561 引言随着接入网、FTTH(Fiber to the Home)以及3G的高速发展，光纤收发合一模块的应用越来越广泛。
CC8800系列CMTS产品规格书(CC8800-F-U2)鼎点视讯科技有限公司.资料版本：R02发布日期：2019.01修订记录日期修订版本描述2018.05 R01 初版发布2019.01 R02 更新了上联口规格及支持的光模块规格声明Copyright ©2001～2019北京数码视讯科技集团鼎点视讯科技有限公司版权所有，保留一切权利。
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军工级光模块定制生产前几天，一个刚刚接触光通信领域的小白，提了一个小白请求：可不可以推荐几款最好工作温度在100℃以上军工级的光模块型号。
我回复：光模块产品应该是没有军工级的，有军工单位用我们工业级光模块产品，但不确定是否应用在军品上；工作温度在100℃以上光模块产品型号确实不知道，我们工业级光模块有保证的工作温度就是零下40℃到零上80℃，至于能不能在100℃以上稳定有保障的工作，这个不能打保证一定行。
作为一个光通信行业的从业者，我们知道，光模块的工作温度影响着整个光模块的各项参数。
所以根据光模块的工作温度，光模块就有了工业级和商业级之分，那么什么是工业级光模块？什么是商业级光模块？工业级光模块与商业级光模块有什么区别？第一、光模块的工作温度商业级光模块：0~70℃工业级光模块：-40~85℃第二、光模块的应用环境商业级光模块：是市场上最常见的、应用最广泛的产品，比如室内机房。
工业级光模块：是应用相对较恶劣的环境中，工作温差很大，其最基本的工作条件是，必需满足零下40度和零上85度的温度要求。
比如野外、偏远山区、隧道等。
第三、光模块芯片承受温度商业级光模块：TO-CAN能承受的温度范围在0~70℃工业级光模块：TO-CAN能承受的温度范围在-40~85℃第四、光模块测试方式商业级光模块：进行常温老化，高温最多只能承受70度，理想的工作温度是0~70℃。
工业级光模块：需要进行高低温老化测试，温度最高能承受85度，在低于0℃的环境，光模块都能稳定地工作。
第五、光模块温度补偿软件的导入工业级光模块一定要导入温度补偿控制软件，温度补偿控制软件的作用就是用来控制光模块稳定的工作电流供给，当温度发生改变时，温度补偿软件这时就会发生它调控作用。
做温度补偿控制软件这项工作，会花技术人员大量的时间来调整验证，以每上升或降低5度或10度为一个节点来计算它的斜率，得出结果后再写入光模块相应的IC芯片里，温补前光模块工作电流线性杂乱无章，温补后光模块工作电流线性平顺规律，工业级光模块温度补偿控制软件调整验证这项工作使我们的技术人员至少得在高低温循环老化箱设备前呆上半天甚至几天时间。
报告编号：×××<计量标志> <CNAS标志>检验报告1产品型号产品名称4×25Gb/s LR4 QSFP28光模块申请单位检验类别产品认证监督检验1×××××××××检验中心1旗开得胜注意事项1.报告无“检验报告专用章”或检验单位公章无效。
2.报告需加盖骑缝章。
3.复制报告未重新加盖“检验报告专用章”或检验单位公章无效.4.报告无主检、审核、批准人签字无效。
5.报告涂改无效。
6.部分复印本检验报告无效7.本检验报告仅对来样负责。
8.对检验报告若有异议，请于收到报告之日起十五日内向泰尔认证中心提出。
1旗开得胜地址：××××××邮政编码：××××××电话：××××××传真：××××××网址：××××××E-:××××××1检验报告1批准：审核：主检：1检验情况一览表1检验结果11样品信息1 样品信息描述××××××。
{如产品的结构、材质等}2 样品的关键材料信息：见附件3 样品照片1{注明样品型号规格}1检验使用仪表11附件样品的关键材料信息报告编号：××××××检测委托书号：×××申请单位：××××××产品名称：×××产品型号：××××××××检验中心（公章）1×××年××月××日1。
电信级25G CWDM 光模块技术要求
5G 建设网络信号带宽和天线通道数呈数十倍增长，CPRI 协议下的接口带宽需求过高，相应光模块价格高升。
eCPRI 协议可大幅降低前传带宽的要求。
5G光模块接口带宽需求从CPRI 的100G 下降至eCPRI 的25G，对于25G CWDM光模块需求增长，相应的技术要求自然也非常严格。
以电信级CWDM光模块为例，25Gb/s CWDM光模块外壳应采用金属封装外壳，支持热插拔功能，支持光纤LC接口且功耗不超过2W。
除此之外，25G CWDM光模块还需要达到以下技术要求。
25G CWDM光模块极限要求
贮存温度：-40℃至+85℃
贮存相对湿度：5%至95%
带高速引脚的ESD阈值电压（HBM模式）：最大1000V
带其他引脚的ESD阈值电压（HBM模式）：最大2000V
电源电压：-0.5V至+3.6V
25G CWDM光模块工作条件
工业级温度等级：-40℃至+85℃
电源电压：3.14V至3.46V
25G CWDM光模块光接口规格
25Gb/s CWDM双纤双向光模块（AAU侧，前3波）光接口技术指标
25Gb/s CWDM双纤双向光模块（DU侧，后3波）光接口技术指标
25G CWDM光模块眼图规格
25G C WDM光模块眼图模板
25G CWDM光模块数字诊断监控功能要求
25G CWDM光模块标签规格
为了区分不同发送波长的光模块，前6波25Gb/s CWDM双纤双向光模块的色标样式及色
本文数据来源：《中国电信面向5G前传的无源彩光粗波分复用设备技术要求》。
现在市面上大部分光模块厂家对于光模块的测试都是采用的虚拟仪器技术，通过总线连接到PC 端口实现多测量仪的控制，完成对光模块的自动检测，一般需要对于模块的发射端和接收端分别进行检测，根据结果给我报告，下面飞速光纤（）就带大家了解这些测试究竟是怎样进行的。
（以100G光模块为例）一、首先要说发射端的测试。
光模块将误码仪提供的高速的电信号转换成光信号，通过光纤跳线接入光示波器，实现信号同步，在光示波器上形成眼图。
光示波器需要选择和待测的光模块相对应的速率和波长，选择合适的眼图模板和形成的眼图进行匹配，测试系统将最终两者的对比图发送至上位机。
需要注意的是在测试的过程中要对模块数字诊断功能的发射光功率值与实际的值进行校准，设置合适的光功率和消光比。
以保证测试结果的准确性。
二、其次是接收端的测试。
接收端主要测试灵敏度，这个怎么操作呢。
设置告警值，对模块的接收功率进行校准，通过调节可编程的光衰减仪，检测模块在特定的误码率接收端的光功率值。
一般选用一个标准的光模块作为标准光源，基于误码仪产生的高速电信号经测试板驱动光模块发射端产生标准信号源。
灵敏度测试需要可编程的光衰减仪进行信号的功率衰减，使光模块接收端接收到不同功率的信号，最终通过误码仪比对不同光功率下的误码率来完成灵敏度测试。
在实际测试过程中，一般通过调整光衰减仪获取若干光功率条件下的误码率，然后采用曲线拟合等方法估算模块灵敏度。
还有一种方法，模块厂商可根据不同光模块以及实际的设备情况构建不同的测试系统，采用带标准光源的误码仪，用多路分光器和衰减仪相结合的方式完成接收端校准、正反向告警测100G 高速光模块经典测试办法三、最后要进行终端测试。
光模块厂商一般将发射和接收端分别测试完的光模块进行老化后再次进行模块参数的检测，以确定光模块因老化而引起功能参数的变化。
另外还有一些其他的方案。
采用集成BERT的一体化采样示波器，在实现灵敏度和眼图并行测试的同时，简化了系统设备，可简化QSFP/QSFP+等4通道光信号模块的自动化测试。
军工级光模块定制、工业级光模块定制、商业级光模块定制的条件和要求对比随着人们对生活品质要求不断提高，定制化服务不断出现在各行各业中，高端化的数据中心的产品也跟随潮流，为客户提供个性化的定制服务，如今高端的光模块定制凭借突出的效率性、安全性以及时尚性特点，在市场上掀起了一股定制光模块的热潮。
从对光模块定制条件和要求来看，军工级光模块定制条件高于工业级光模块定制，工业级光模块定制条件高于商业级光模块定制条件。
前几天，一个刚刚接触光通信领域的同仁，提了一个小请求：可否推荐几款最好工作温度在100℃以上军工级的光模块型号。
我回复：光模块产品应该是没有军工级的，有军工单位用我们工业级光模块产品，但不确定是否应用在军品上；工作温度在100℃以上光模块产品型号确实不知道，我们工业级光模块有保证的工作温度就是零下40℃到零上80℃，至于能不能在100℃以上稳定有保障的工作，这个不能打保证一定行，需要进一步批量做环境条件模拟实验。
▲打造光模块定制生产领军品牌尚宁光电快速响应特殊定制需求作为一个光通信行业的从业者，我们知道，光模块的工作温度影响着整个光模块的各项参数。
所以根据光模块的工作温度，光模块就有了工业级和商业级之分。
等等，工业级光模块与商业级光模块可以用工作温度来区分，那军工级光模块用什么来和工业级光模块与商业级光模块区分？还是那句话：光模块产品应该是没有军工级的，应用在军品上的光模块，都是被定制化的工业级光模块。
那么什么是工业级光模块？什么是商业级光模块？工业级光模块与商业级光模块有什么区别？第1、工业级光模块与商业级光模块的工作温度商业级光模块：0~70℃工业级光模块：-40~85℃第2、工业级光模块与商业级光模块的应用环境商业级光模块：是市场上最常见的、应用最广泛的产品，比如室内机房。
工业级光模块：是应用相对较恶劣的环境中，工作温差很大，其最基本的工作条件是，必需满足零下40度和零上85度的温度要求。
10G光模块消光比补偿方法王波;于佩;胡亮【摘要】光模块作为光纤通信系统的重要组成部分,在高速数据通信领域发挥着至关重要的作用.为了保证光模块重要指标的消光比在全温度范围内保持稳定,提出了一种新型的消光比补偿方法.该方法通过软件控制实现光模块调制电流随偏置电流变化趋势自动调整,并将该补偿方法运用于10G光模块中,经测试在环境温度-40℃～85℃下,消光比保持在4.5～5.5 dB.表明该方法可有效解决激光器一致性差的问题,提高生产效率,为企业带来直接经济效益.【期刊名称】《通信技术》【年(卷),期】2019(052)004【总页数】4页(P1011-1014)【关键词】10G光模块;激光器;自动功率控制;调制电流;消光比补偿【作者】王波;于佩;胡亮【作者单位】江苏奥雷光电有限公司,江苏镇江 212000;江苏奥雷光电有限公司,江苏镇江 212000;江苏奥雷光电有限公司,江苏镇江 212000【正文语种】中文【中图分类】TN2560 引言随着光纤到户、4G业务的高速发展，光通信行业对高速光模块的需求也越来越大，这也对光模块厂商产能提出了新的挑战[1]。
另外，市场对工业级（-40℃～85℃）光模块的需求也越来越大，作为光模块核心部件的激光器其阈值电流和斜效率会随着环境温度变化出现波动，从而导致激光器输出光功率发生变化，最终导致光模块消光比超标。
在数字光纤通信系统中消光比超标很可能会造成通信信号中断。
如何在全温度范围内保证所有光模块消光比、光功率的稳定，已经成为各大光模块厂商必须要面对的问题。
光模块消光比补偿主要有：K系数补偿法、查表法、数字电位器补偿法等，当激光器一致性较好时，这些方法都比较适用。
但是当激光器阈值电流、斜效率比较离散时，在高低温环境下这种统一的配置将不能满足所有光模块的补偿需要，一部分光模块的消光比指标在高低温下将超出范围，特别在高温下更加明显。
本文提出一种新型的消光比补偿方法，根据高低温下偏置电流的变化量对激光器调制电流进行补偿，经大批量生产验证，能够满足光模块在全温度范围的性能指标[2-3]。
超工业级（-50℃-100℃）光模块方案实验测试
光模块面对的实际应用环境越来越复杂、恶劣，终端客户对光通信的可靠性与稳定性的要求越来越高，高品质的产品可降低设备商的维护成本，避免因质量引起的负面影响及潜在风险。
光通信技术在航天科技领域的应用
工业级光模块要求必须满足﹣40~85℃的适应温度，但有些特定场所，如南极洲科研探索气温低至-90℃，油气井探测、航天、光纤传能等高端领域应用的工业级光模块可能要求95℃、甚至超过100℃。
在如此宽的温度范围内使用如此高速率的光模块的需求是显而易见的。
线路卡密度已经增加到80Gbit/s，10Gbit/s线速率正逐渐接近环境不易控制的本地接入点。
此外，新的可插拔收发器多源协议（MSA），如SFP+，对温度适应能力提出了更高的要求。
近两年，国际上主流的耐高温光纤有：耐高温丙烯酸树脂涂层光纤、有机硅胶涂层光纤、聚酰亚胺涂层光纤以及金属涂覆光纤四种，在-60℃-200℃温度范围内长期使用均能保持数据稳定传输。
这种超工业级的温度范围，对芯片、光器件乃至整个光模块的温度平衡结构设计提出了挑战，也是光通信行业里程碑式的技术挑战！
在更宽温度下，EML与DML的比较
对于单模光纤1310nm短距离（10km）传输系统，无制冷直接调制激光器（DML）是种
很好的选择。
分布反馈（DFB）DML尤其受欢迎，它们在短距离传输，特别是10Gbit/s以太网中成功应用了很长一段时间。
然而，如果让DML应用在更宽温度下或达到SONET的性能，则存在很大的挑战。
所有DML的光电转换曲线（L-I曲线）都会随着温度和时间改变。
这种效应是由于激光的非对称性引起的。
图1显示了激光上升时间和下降时间的差别。
这种非对称性也随着温度变化。
补偿这些效应的最常用方法是使用查询表，该表记录了激光器生产过程中进行的多次温度测试的数据。
图1：典型的10Gbit/sDML的眼图说明了激光上升时间和下降时间的内在非对称性，
这种非对称性随着温度变化。
另一种克服这些激光效应和非对称性的方法是让激光器始终输出光，配合一个外调制器来调制输出光，这就是所说的外调制激光器（EML）。
这种情况下，基于电吸收（EA）调制器的EML由于尺寸和调制驱动方面的优点，是最合适的。
EML的RF性能由EA部件的快速吸收能力决定，与激光的动态特性无关，因而能获得与运行温度无关的稳定的RF性能。
通常将EML用于1550nm40千米或更远的传输，优化EA调制器的运行可使啁啾很小或为负啁啾，从而使低调制电压也能获得线性消光曲线。
当调制电流变化时，DML的消光曲线也是线性的。
但DML的调制范围仍是个问题，因为当“0”电平接近发光阈值时，DML 会产生不利的激发效应。
对于两种激光器，要实现线性电-光转换功能，都需要对从驱动器到模块的整个RF通道进行严格的RF设计。
也即设计必须保持对调制幅度的严格控制才能得到合适的输出性能。
无制冷1310nmEML的引入改变了这种状况。
此类发射器的结构特点在于激光的产生和
调制两个功能集成在分开的垂直耦合的波导元件中。
通过垂直耦合这些元件，可以独立优化每个功能来达到无制冷运行的要求，不需要经过EML制作中常见的昂贵的再生步骤。
DFB 激光器元件是铝基的，无制冷运行时可产生良好的输出光功率性能。
EA被设计成具有反S 形状的转换曲线，这个曲线与上面所说的线性曲线不一样。
由于EA工作在光“1”和光“0”的限定状态下，所以EA能被驱动到饱和态。
限制EA调制曲线的好处在于使无制冷1310nmEML在开环控制下，在整个温度范围内都能稳定运行（见图2）。
这样，调制驱动器的RF输出漂移不需随温度以及寿命的变化进行调整，就可确保获得预期的消光比（ER）。
由于RF配置与温度和寿命无关，使用这些无制冷EMLTOSA可以将模块特性测试及生产测试简化为直流测试。
图2：从10GBase-LR眼图看出，无制冷EML在-50℃（左）到+100℃（右）范围内运行时具有良好的性能。
这里获得的ER比SONET链路的6dB要求还大得多，使得模块厂商可以在模块中安装一套发射组件就能用于10Gbit/s以太网和SONET/SDH。
如果厂商比较关心电源功耗，他们可利用无制冷EML的ER实际上随着温度增加而增加这一特性，用高温下较小的RF漂移来减少电源功耗。
对于1310nm10km传输系统，特别是10GBase-LR和OC-192SR1系统，无制冷 1310nmEML TOSA由于使用开环控制，结构很简单；开环控制还能提高性能。
无制冷1310nm EML也使类似发射器技术能应用在更长距离1550nm传输中，并允许设计者在多种结构中充分利用一个调制驱动器。
更宽温度下无，制冷EML的驱动设计
正确选择无制冷EML的调制驱动器能进一步减小设计工作量并缩短上市时间。
如果激光器的平均输出功率仍然随温度变化，无制冷1310nmEML就需要DML中用到的DC控制环路。
然而，目前大多数驱动器只具有RF调制功能，需要外部器件来支持激光器所需的DC
控制环路并满足保护眼睛的需要。
尽管这些外围支持电路很简单，但由于数量众多，许多模块生厂商很难将以前的模块封装成小型模块（如XFP）。
为了解决这个问题，需要一种集成了自动功率控制（APC）环路的调制驱动器。
这样可以减少器件数量，使占用的空间能符合所有已商用的10Gbit/s模块封装。
将故障防范和激光控制定时功能集成在一起，还能进一步减少芯片数目和占用空间。
如上所说，运行在开路下具有恒定调制幅度的无制冷EML，需要一个在温度、电源电压和数据速率变化时均保持RF漂移稳定性的调制驱动器。
使用一个简单的电阻分压器细心设置控制电压可获得这种性能。
这样，设计者就能保证在任何情况下都有足够的输出飘移，减少产品测试次数。
图3展示了1310nm无制冷EML及其相关调制驱动电路的布局。
该布局以商用参考设计为基础。
在过去的五年里，许多设计团队在把器件集成为自己的产品前，依靠参考设计来论证器件的可用性，以缩短上市时间、减少成本压力和工作量。
这些参考设计通常是完整的电路板结构图表和布局，包括激光驱动器和连接到微控制器的TOSA控制电路，以及从驱动器到TOSA电路的RF接口的关键设计。
RF接口的三维模型是设计正确的RF接口电路的关键。
一个结合了测试数据的合理的参考设计给设计者提供良好的起点，使设计者能快速从实验室评估直接过渡到10Gbit/s模块最终产品的封装，包括XFP、X2、XENPAK，以及300针等封装。
图3：本框图基于Vitesse公司的VSC7982EML驱动器和ApogeePhotonics公司的10T3081更宽温度范围的1310nm无制冷EMLTOSA的联合参考设计，提供了符合XFP和类似的小封装（SFP）的设计实例。
从SONET/SDHOC-192速率的光数据眼图（图4）和10GBase-LR的光数据眼图（图2）可清楚看出器件的合适的RF匹配以及模块的带宽与电器件和光器件无关带来的好处，即模块性能可以很好地满足应用规范。
图4：无制冷EML用于OC-192传输，在-50℃（左）到+100℃（右）范围内也有很好的性能。
单模光纤光模块需要实现高容量10km距离的传输。
事实上，系统设计师正在提高线路卡密度以减少成本，运营商在中心局外逐渐开通10Gbit/s链路，这些推动了对温度适应范围超过0℃至70℃的器件的需求。
这是行业发展的自然进程，就像90年代对2.5Gbit/s模块的需求一样，在未来几年对10G模块的需求会变得更加明显。
现在已经出现了开发这些模块的技术，它们为模块设计师满足这种新需求铺平了道路。
