光模块发射电路

影响光模块发射眼图的⼀些关键因素影响发射眼图的⼀些关键因素关键词:阈值电流(I th) 调制电流(I MOD) 偏置电流(I BIAS) 反射(reflection) 振铃（ringing）过冲（overshoot）⽋冲(undershoot) 反向不归零制(NZR)本⽂主要通过分析在实际调试过程中出现的现象及其解决⽅法来说明对眼图影响较⼤的⼀些主要因素，以供在设计及调试中引起注意。

激光驱动器和激光⼆极管间采⽤直流耦合⽅式,电路⽰意图如下:激光驱动器的输出结构如下图所⽰:R MOD决定调制电流(I MOD)的⼤⼩,下⾯对调试中常见的⼀些波形进⾏分析并提出相应的解决办法。

1、现象：波形混杂压缩在⼀起，没有出现清晰可变的眼图，波形底部太低。

原因：由于偏置电流(I BIAS)设得太⼩造成的。

解决⽅法：增加偏置电流，直到波形底部向上移动，此时波形会渐渐变清晰。

关键因素：偏置电流(I BIAS)2、现象：过冲，波形上升沿过冲超过1电平，。

原因：上升沿速度太快解决⽅法：A、插⼊⼀个低通滤波器RC电路，截⾄频率位速率的75％，减缓上升和下降沿。

B、调节串联阻尼电阻R D的值，使驱动器输出阻抗匹配。

关键因素：串联阻尼电阻R D和低通滤波器RC电路。

3、现象：⽋冲，波形上升或下降沿没有到达⾼或低电平位置。

原因：过阻尼解决⽅法：调节串联阻尼电阻R D的值，使输出阻抗匹配减⼩衰减。

关键因素：串联阻尼电阻R D。

4现象：波形上升或下降沿出现振铃现象。

原因：阻抗不连续，电路中有过多的⾃感应⽽产⽣共振。

解决⽅法：尽可能排除阻抗不连续，尽可能减⼩组件引脚长度来减⼩寄⽣电感。

关键因素：阻抗不连续，寄⽣电感。

5现象：由于传输线阻抗不连续造成的反射。

原因：接⼝电路中阻抗不连续。

解决⽅法：A、尽可能减⼩激光驱动器和激光⼆极管间的距离。

B、布线时考虑正确的阻抗控制。

C、调整RC补偿⽹络，使传输线负载终端获得好的阻抗匹配。

关键因素：阻抗阻抗及连续性，RC补偿⽹络。

光模块原理
光模块是一种新型的集成电路，它通过将小型模块壳封装在一起，具有极高的集成度。

它包括了半导体器件、外围电路和其他元件，可以直接实现某种信号处理功能。

光模块可以将发射器、接收器、电子信号、光纤补偿和线缆等全部组装在一个小型模块壳里，实现对光信号的快速处理和整合，是光信号传输中的一大利器。

光模块的核心元件分为发射器（又称为接口器）和接收器，这两种元素被封装在一个小型的模块壳内，起到信号的传输及收发的作用。

发射器的作用是将电子信号转变成光信号，以便进行远距离的传输；接收器的作用则是将光信号转换成电子信号，以便供应端进行接收和处理。

此外，光模块还必须配合光纤补偿线缆和接线线缆等设备，才能进行正常工作。

光纤补偿线缆用于调整光纤芯和模块之间的偏差，以确保光纤和模块之间的良好连接；接线线缆通过将电子信号进行连接，来连接系统的各个元件，以实现光模块的正常工作。

光模块的应用非常广泛，它可以用于数据通信、监控安全、照明系统和自动控制系统等。

光模块具有体积小、结构简单、接口连接稳定、节点位置可改变、节点之间可以实现高速无线通信等优点，因此被广泛应用于通信、控制、安防等领域。

尽管光模块的优点很多，但它也有一些缺点。

首先是性能不够稳定，因为光信号容易受外界环境的干扰，所以光模块的性能受到一定的影响。

其次，光模块的复杂度较高，它需要经过特殊的调试和维护
才能获得良好的性能。

最后，光模块的成本较高，因此只能在一些高端应用场景中使用。

总之，光模块是一种集成电路，它可以实现对光信号的快速处理和整合，广泛应用于通信、控制、安防等领域，但也存在一些缺点，如性能不够稳定、复杂度高和成本较高等。

激光器及其驱动器电路原理与光模块核心电路设计武汉电信器件有限公司模块开发部王松摘要：本文描述了激光器及其驱动、APC及消光比温度补偿电路原理与光模块核心电路设计技术，并简单介绍了半导体激光器的基本结构类型和各自应用特性，着重论述了激光器驱动电路、APC电路、消光比温度补偿电路原理与应用技术，对激光器调制输出接口电路信号与系统也进行了详细的分析计算。

关键词：半导体激光器，驱动，调制电路，APC，温度补偿，阻抗匹配，信号分析，系统1. 引言随着全球信息化的高速发展，人们的工作、学习和生活越来越离不开承载着大量信息的网络，对网络带宽的要求还在不断提高，光载波拥有无比巨大的通信容量，预计光通信的容量可以达到40Tb/s，并且和其他通信手段相比，具有无与伦比的优越性，未来有线传输一定会更多的采用光纤进行信息传递。

近几年以来，干线传输、城域网、接入网、以太网、局域网等越来越多的采用了光纤进行传输，光纤到路边FTTC、光纤到大楼FTTB、光纤到户FTTH、光纤到桌面FTTD 正在不断的发展，光接点离我们越来越近。

在每个光接点上，都需要一个光纤收发模块，模块的接收端用来将接收到的光信号转化为电信号，以便作进一步的处理和识别。

模块的发射端将需要发送的高速电信号转化为光信号，并耦合到光纤中进行传输，发射端需要一个高速驱动电路和一个发射光器件，发射光器件主要有发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）。

LED 和LD 的驱动电路有很大的区别，常用的半导体激光器有FP、DFB 和VCSEL 三种。

WTD光模块通常所用发射光器件为FP 和DFB 激光器。

2. 半导体激光器半导体激光器作为常用的光发射器件，其体积小、高频响应好、调制效率高、调谐方便，且大部分激光器无需制冷，是光纤通信系统理想的光源。

激光器有两种基本结构类型：（1）边缘发射激光器，有FP（Fabry-Perot）激光器和分布反馈式（DFB）激光器。

FP激光器是应用最广的一种激光器，但是其噪声大，高频响应较慢，出光功率小，因此FP 激光器多用于短距离光纤通信。

光模块中的电路
光模块中的电路主要包括两部分：发射部分电路和接收部分电路。

发射部分电路的功能是将电信号转换为光信号。

具体来说，它首先通过电接口接收电信号，然后经过内部的驱动芯片处理，驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号。

这个过程中，内部还带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。

接收部分电路的功能则是将光信号转换回电信号。

当一定码率的光信号输入模块后，它由光探测二极管转换为电信号，然后经过前置放大器后输出相应码率的电信号。

输出的信号一般为PECL电平。

同时，在输入光功率小于一定值后，接收部分电路还会输出一个告警信号。

需要注意的是，光模块的结构和电路可能因具体型号和应用场景的不同而有所差异。

因此，在实际应用中，建议参考具体光模块的技术手册和电路设计指南以获取更准确的信息。

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）。

一种低成本高可靠的SFP +光收发模块电路研究与实现■ 赵关宝（江苏亨通光网科技有限公司 特种连接器事业部 江苏 苏州 215200）０．　引言随着10Gbps光纤到户技术在接入网中部署速度的加快，10G小封装光收发模块市场需求量增大，同时光通信市场竞争越来越激烈，对光模块的成本控制更加严酷[1-2]。

行业内 “独立芯片组装”的生产成本较大，通过自主设计电路与软件方式进行改进优化，从而降低生产成本。

本文首次验证了SFP+光收发模块电路采用激光器驱动、限幅放大器、控制器以及时钟恢复单元集成的单芯片，在保证高精度数字诊断功能基础上，实现了低成本高可靠的特点。

该电路在光接收接口组件与激光器驱动和限幅放大器单元的限幅放大器部分之间接入滤波器来提高模块的灵敏度及信号质量。

在控制器单元的数字电位器的引脚上采用外加电阻的方式避免出现上电不发光的故障问题。

１．　ＳＦＰ＋光收发模块SFP+光收发模块(10 Gigabit Small Form Factor Pluggable)是一种可热插拔的，独立于通信协议的光学收发器，我司设计的传输光的波长是1310nm，用于10Gbps的SONET/SDH，光纤通道，gigabit Ethernet和10 gigabit Ethernet等应用中。

图1：典型主板上的SFP+模块应用部件基金项目：江苏省科技厅专项科研计划项目（15F0102），工信部强基工程基金（0714-EMTC02-5593/12）图2：SFP+模块应用部件的端到端电气通道SFP+光收发模块里的大多数电子信号处理都在主板上而不是在模块内部进行[3]。

我们按照SFF8472要求，对SFP+10Gbp串行电气接口进行设计。

该接口使用电子信号处理功能在印刷电路板上的集成收发器，将收发器ASIC安放在PCB印刷电路板上，在传统的FR4印刷电路板上实现10Gbps 串行接口，确保接口在穿越8～12英寸印刷电路板互连线之后仍能提供足够的信号幅度和保真度。

认识光模块一、光模块定义光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成。

光电子器件包括发射和接收两部分。

发射部分是：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器（LD）或发光二极管（LED）发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。

接收部分是：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。

经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL 电平。

同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。

二、光模块分类按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE，SDH应用的155M、622M、2.5G、10G；按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见图1～6。

1×9 封装，焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC 接口；SFF 封装，焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC 接口；GBIC 封装，热插拔千兆接口光模块，采用SC 接口；SFP 封装，热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC 接口；XENPAK 封装，应用在万兆以太网，采用SC 接口；XFP 封装，10G 光模块，可用在万兆以太网，SONET 等多种系统，多采用LC 接口。

按照激光类型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB LD；按照发射波长分：850nm、1310nm、1550nm等等；按照使用方式分：非热插拔（1×9、SFF），可热插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP）。

三、光纤连接器的分类和主要规格参数光纤连接器是在一段光纤的两头都安装上连接头，主要作光配线使用。

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 等等，目前常用的有FC，SC，ST，LC，见图7～10。

光模块原理光模块是一种利用光学原理进行信号传输的装置，它在现代通信领域发挥着重要作用。

光模块主要由激光器、调制器、驱动电路、光接收器等部件组成，通过这些部件的协同作用，实现了光信号的发射和接收。

下面我们将从光模块的工作原理、结构组成和应用领域等方面进行介绍。

首先，我们来了解光模块的工作原理。

光模块的工作原理主要是通过激光器发出激光信号，经过调制器进行调制，然后经过光纤传输到目标地点，最后由光接收器接收信号并进行解调。

激光器是光模块的核心部件，它能够将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。

调制器则负责对激光信号进行调制，以实现信号的传输和接收。

驱动电路则是控制激光器和调制器的工作状态，保证信号的稳定传输和接收。

其次，我们来了解光模块的结构组成。

光模块的结构主要包括激光器、调制器、驱动电路、光接收器等部件。

激光器是光模块的发射器，它能够将电信号转换为光信号，并通过光纤进行传输。

调制器则负责对激光信号进行调制，以实现信号的传输和接收。

驱动电路则是控制激光器和调制器的工作状态，保证信号的稳定传输和接收。

光接收器则是光模块的接收器，它能够接收光信号并进行解调，将光信号转换为电信号。

最后，我们来了解光模块的应用领域。

光模块主要应用于光通信、光传感和光测量等领域。

在光通信领域，光模块能够实现高速、大容量的数据传输，广泛应用于数据中心互联、光纤通信网络等领域。

在光传感领域，光模块能够实现高精度的光学测量，广泛应用于医疗设备、工业自动化等领域。

在光测量领域，光模块能够实现对光信号的测量和分析，广泛应用于科研实验、环境监测等领域。

综上所述，光模块作为一种利用光学原理进行信号传输的装置，在现代通信领域发挥着重要作用。

它的工作原理主要是通过激光器发出激光信号，经过调制器进行调制，然后经过光纤传输到目标地点，最后由光接收器接收信号并进行解调。

光模块的结构组成主要包括激光器、调制器、驱动电路、光接收器等部件。

而光模块的应用领域主要包括光通信、光传感和光测量等领域。

电路设计规范（Circuit Design Specification）Horse Premieropto 2007-08-15目录1. 目的 (3)2. 适用范围 (3)3. 定义 (3)4. 职责 (3)5. 工作程序 (3)1. 目的对研发过程中的电路设计进行规范，降低设计风险，缩短设计周期。

确保最终设计满足设计意图和需求定义。

2. 适用范围公司光电转换产品电路设计。

3. 定义ES：电原理图，Electrical Scheme DesignAPD：雪崩光电二极管，Avalanche PhotodiodeEDA：电子辅助设计，Electronic Design AutomationPRD：产品需求定义，Product Requirement DefinitionSFP：Small Form-Factor Pluggable TransceiversXFP：10 Gigabit Small Form Factor Pluggable Module4. 职责硬件工程师在进行电子线路设计时可参照本规范。

5. 工作程序电子线路的设计主要包括以下几个方面的工作：电子器件库的建立和维护；电原理图的录入；电原理图的原理验证和设计规则检测；设计评审；5.1 电子器件库电子器件库一般来说EDA工程师统一建立，管理和维护，以确保原理器件库和封装器件的正确对应，及电气特性、器件封装的确定性和完整性。

如果有必要，要求电子工程师一起讨论，并最终建立完整的封装库，有新的封装要求不断加入。

5.2 电原理图的录入产品需求定义以及产品的详细设计说明书可作为原理图设计的依据与输入。

按照功能可将光电转换模块分解为以下部分：电接口部分激光器驱动电路数字监控电路自动光功率控制电路直流升压电路电路设计规则按照以上划分进行细化，可作为设计参考。

不同的光电转换产品有不同的需求，进行电路设计时应根据产品需求定义或产品详细设计说明书灵活处理。

光模块介绍知识详解光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成，光电子器件包括发射和接收两部分。

发射部分是:输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路，使输出的光信号功率保持稳定。

接收部分是:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号。

经前置放大器后输出相应码率的电信号。

一、光模块发展简述1、光模块分类按封装：1*9 、GBIC、SFF、SFP、XFP、SFP+、X2、XENPARK、300pin等。

按速率：155M、622M、1.25G、2.5G、4.25G、10G、40G等。

按波长：常规波长、CWDM、DWDM等。

按模式：单模光纤（黄色）、多模光纤（橘红色）。

按使用性：热插拔（GBIC、SFP、XFP、XENPAK）和非热插拔（1*9、SFF）。

二、光模块基本原理1、光收发一体模块（Optical Transceiver)光收发一体模块是光通信的核心器件，完成对光信号的光-电/电-光转换。

由两部分组成：接收部分和发射部分。

接收部分实现光-电变换，发射部分实现电-光变换。

发射部分：输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，其内部带有光功率自动控制电路(APC)，使输出的光信号功率保持稳定。

接收部分：一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号，经前置放大器后输出相应码率的电信号，输出的信号一般为PECL电平。

同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。

1. 光纤模式（Fiber Mode）按光在光纤中的传输模式可将光纤分为单模光纤和多模光纤两种。

多模光纤(MMF，Multi Mode Fiber)，纤芯较粗，可传多种模式的光。

但其模间色散较大，且随传输距离的增加模间色散情况会逐渐加重。

多模光纤的传输距离还与其传输速率、芯径、模式带宽有关。

光模块工作原理简介目录摘要 (2)关键词 (2)1 引用的文档和参考标准说明 (2)2 缩写说明 (2)3 正文 (2)4 附录 ................................................................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要以SFP光模块为例，介绍光模块内部的组成和工作原理。

关键词SFP光模块1引用的文档和参考标准说明2缩写说明SFP：Small Form-factor Pluggable 小型化可插拔3正文光模块是我们群路科都要用到的PHY层的器件，虽然封装，速率，传输距离有所不同，但是其内部组成基本是一致的。

SFP收发合一Transceiver因其小型化，热插拔方便，支持SFF8472标准，模拟量读取方便（IIC读取），且检测精度高（+/-2dBm以内）而逐渐成为运用的主流，下面就以SFP光模块为例，介绍其内部的组成和相关的工作原理。

SFP内部结构图SFP光模块的内部结构：由上图可见，光模块主要部分是由光发射组件，激光驱动器，光接收组件（L16.2光模块光接收部分使用APD接收机，还需要升压电路），限幅放大器和控制器组成的。

驱动芯片和限幅放大器一般都支持从155Mb/s到2.67Gb/s多速率。

速率不同，传输距离不同的光模块有很多只是前端光组件的差别，高速率SFP光模块BOM成本的90％都集中在光组件上。

由上图还可以看出，为了保证上电顺序，SFP光模块的金手指部分的长度是不一样的，最长的是信号地，其次是电源，最短的是信号，这样在插拔的时候就保证了地－电源－信号的顺序。

光发射组件 TOSA（Transmiter Optical Sub-Assembly）：常用的光发射组件由两大类，一类是采用发光二极管LED封装的TOSA，一类是采用半导体激光二极管LD封装的TOSA。