发射组件tosa常用参数及测试方法
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发射组件T O S A常用参数及测试方法内部编号:(YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128)发射组件TOSA常用参数发射组件TOSA内部原理图常用参数1 正向电压VF指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下(一般为Ith+20mA)对应的正向电压值包括激光器的带隙电压VBG 及等效串联电阻的压降I*RL。
下图为。
在高速应用条件下,激光器的寄生电感一般也要考虑。
图1 激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1.2 ~ 1.6VVF参数对光模块的影响:激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2 激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通,当OUT+灌入调制电流时:VLOW =VCC-VF-VL-IMOD*RD其中VCC为电源电压, 这里为3.3VIMOD为调制电流,设为60mAVL为激光器寄生电感(一般为1~2nH)引起的交变电流的压降,可近似计算为VL=H*ΔI/Δt , 若在2.5Gb/s条件下工作,上升沿时间20%~80%为80ps ,则得出VL为0.7V若R D =20Ω,I MOD *R D =1.2V显然这时V LOW 很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,V LOW 一般大于 0.7V ,所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓,眼开度降低 2 阈值电流(Ith )指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值,它与激光器的材料和结构 相关。
对于LD 而言,Ith 越小越好 一般在25℃时VCSEL-LD ,Ith=1~2mA FP-LD , Ith=5~10mA DFB-LD , Ith=5~20mAIth 随温度的升高而增加,关系式为Ith=I 0 e T/T0 I 0为25℃时的阈值电流,T 0为特征温度,表示激光器对温度敏感的程度对于WTD 的长波长激光器,T 0为50~80K Ith 参数对光模块的影响:图3 激光器的P-I 曲线目前模块较多的采用DC 耦合方式,偏置电流IBAIS 约等于Ith ,随着温度的升高,模块的APC 电路将自动增加IBAIS ,补偿Ith 的变化。
TOSA基本结构与工艺原理TOSA(Transmitter Optical Sub-Assembly)是一种光发射器件,它通常用于光纤通信中的光发送功能。
TOSA的基本结构主要包括激光器、调制器、光学耦合器和连接器等关键组件。
下面将详细介绍TOSA的基本结构与工艺原理。
1.激光器激光器是TOSA的核心组件,它能够将直流电信号转换为光信号。
常用的激光器类型有半导体激光器和纤维激光器。
在TOSA中,半导体激光器是最常用的光源,它由P-N结构的半导体材料构成,通过外加电压激发电子和空穴重新组合,产生光子。
激光器通常需要进行温度控制,以确保其稳定性和性能。
2.调制器调制器是用于将电信号转换为光信号的关键部件。
珠宝可以分为直接调制器和外调制器两种类型。
直接调制器直接在光源中修改光的属性,而外调制器通过在光源前添加电光调制器来控制光的强度或相位。
在TOSA 中,调制器通常使用直接调制器,它的工作原理是通过改变电压来改变光的强度,实现光信号的调制。
3.光学耦合器光学耦合器用于将激光器产生的光束耦合到光纤中,以实现光信号的传输。
光学耦合器通常由透镜、波导和光纤连接器等构成。
在TOSA中,透镜用于聚焦光束,波导用于将光束引导到光纤中,光纤连接器则用于将光纤与TOSA的光学系统连接。
4.连接器连接器用于将TOSA与其他光纤通信设备相连,以实现光信号的传输。
常用的连接器类型有SC、FC和LC等。
连接器通常由金属套筒和陶瓷套管等构成,通过精确的机械对位和光学连接来保证光信号的传输质量。
TOSA的制造工艺原理主要包括光学元件制备、精确对位和器件封装等步骤。
1.光学元件制备在TOSA制造过程中,需要制备激光器、调制器、透镜和波导等光学元件。
制备光学元件通常涉及材料选择、器件设计和工艺参数的优化等方面。
材料选择过程中,需要考虑元件的特性需求和制造成本等因素。
器件设计过程中,需要根据具体要求确定器件的尺寸、结构和参数等。
工艺参数的优化涉及到制备过程中的温度、压力和时间等因素,以确保元件的成形和性能。
发射组件TOSA常用全参数及测试方法TOSA的常用全参数包括功率、中心波长、光谱宽度、调制带宽等。
1.功率参数:TOSA的输出功率是衡量其性能的重要指标之一、常用于描述输出功率的参数有平均功率和峰值功率。
平均功率是指在所测试的时间段内,TOSA输出功率的平均值。
峰值功率是指TOSA输出功率的最大值。
2.中心波长:TOSA的中心波长是指光信号的主导波长。
中心波长的选择与光纤的传输特性以及光接收器的工作波长相关。
3.光谱宽度:TOSA的光谱宽度是指光信号所占据的频带宽度。
通常使用3dB带宽来表示光谱宽度,即当光信号的功率降低到峰值功率的一半时对应的频率范围。
4.调制带宽:TOSA的调制带宽是指其能够支持的最高调制速率。
调制带宽决定了TOSA的响应速度和传输容量。
测试方法方面,对TOSA的全参数进行测试主要有以下几种方法:1.功率测试:使用光功率计来测量TOSA的输出功率。
测试时需要将光功率计的接收头与TOSA的输出端相连,并记录输出功率的数值。
2.中心波长测试:使用光谱仪来测量TOSA的发射波长。
将TOSA的输出光信号输入到光谱仪中,光谱仪会将光信号的频谱分解,并可以得到发射波长的准确数值。
3.光谱宽度测试:同样使用光谱仪来测量TOSA的光谱宽度。
通过光谱仪的分析,可以得到信号的频带宽度。
4.调制带宽测试:调制带宽的测试需要配备高速采样仪或者示波器。
将TOSA的输出信号输入到高速采样仪或示波器中,然后通过对输出信号进行人工或软件分析,就可以获得调制带宽的数值。
在测试TOSA全参数时,需要注意测试仪器的精度和灵敏度,以确保测试结果的准确性。
同时,测试过程中需要注意避免光纤连接的影响,保证光信号传输的稳定性。
以上是对发射组件TOSA常用全参数及测试方法的介绍。
通过对TOSA 进行全参数测试,可以评估其性能是否符合要求,并为光通信系统的设计和优化提供有价值的参考。
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,生产之产品有別于被动无源之产品。
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.膠封: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。
MM光纤的纤心50um传输距离在2Km之內VCSEL=850nm(頻寬窄)LED=1310nm(頻寬寬)LED:未经谐振输出,发非相干光的半导体发光器件又可称发光管.在制造难易度上SM比MM的难度较高,所以SM使用雷射焊接4.TOSA种类155M LED MM LC TOSA155M LED MM SC TOSA1.25G VCSEL Ball Lens MM SC TOSA1.25G VCSEL Ball Lens MM LC TOSA2.5G VCSEL Ball Lens MM SC TOSA2.5G VCSEL Ball Lens MM LC TOSA2.5G VCSEL Flat Windows MM SC TOSA2.5G VCSEL Flat Windows MM LC TOSA主要測試項目LIV测试: 是为了确定VCSEL工作特性而进行的一系列测量[光强度(L)-电流(I)-电压(V)] 。
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。
发射组件TOSA常用参数发射组件TOSA内部原理图LD-PD+保护二极管LD+PD-常用参数1 正向电压V F指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下(一般为Ith+20mA)对应的正向电压值包括激光器的带隙电压V BG及等效串联电阻的压降I*R L。
下图为。
在高速应用条件下,激光器的寄生电感一般也要考虑。
图1 激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1.2 ~ 1.6VV F参数对光模块的影响:激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2 激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通,当OUT+灌入调制电流时:V LOW=V CC-V F-V L-I MOD*R D其中V CC为电源电压, 这里为3.3VI MOD为调制电流,设为60mAV L为激光器寄生电感(一般为1~2nH)引起的交变电流的压降,可近似计算为V L=H*ΔI/Δt , 若在2.5Gb/s条件下工作,上升沿时间20%~80%为80ps ,则得出V L为0.7V若R D=20Ω,I MOD*R D=1.2V显然这时V LOW 很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,V LOW一般大于0.7V,所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓,眼开度降低2 阈值电流(Ith)指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值,它与激光器的材料和结构相关。
对于LD而言,Ith越小越好一般在25℃时VCSEL-LD ,Ith=1~2mAFP-LD,Ith=5~10mADFB-LD,Ith=5~20mAIth随温度的升高而增加,关系式为Ith=I0 e T/T0 I0为25℃时的阈值电流,T0为特征温度,表示激光器对温度敏感的程度对于WTD的长波长激光器,T0为50~80KIth参数对光模块的影响:图3 激光器的P-I曲线目前模块较多的采用DC耦合方式,偏置电流IBAIS约等于Ith,随着温度的升高,模块的APC电路将自动增加IBAIS,补偿Ith的变化。
发射组件TOSA常用参数发射组件TOSA内部原理图LD-PD+保护二极管LD+PD-常用参数1 正向电压V F指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下(一般为Ith+20mA)对应的正向电压值包括激光器的带隙电压V BG及等效串联电阻的压降I*R L。
下图为。
在高速应用条件下,激光器的寄生电感一般也要考虑。
图1 激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1.2 ~ 1.6VV F参数对光模块的影响:激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2 激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通,当OUT+灌入调制电流时:V LOW=V CC-V F-V L-I MOD*R D其中V CC为电源电压, 这里为3.3VI MOD为调制电流,设为60mAV L为激光器寄生电感(一般为1~2nH)引起的交变电流的压降,可近似计算为V L=H*ΔI/Δt , 若在2.5Gb/s条件下工作,上升沿时间20%~80%为80ps ,则得出V L为0.7V若R D=20Ω,I MOD*R D=1.2V显然这时V LOW 很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,V LOW一般大于0.7V,所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓,眼开度降低2 阈值电流(Ith)指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值,它与激光器的材料和结构相关。
对于LD而言,Ith越小越好一般在25℃时VCSEL-LD ,Ith=1~2mAFP-LD,Ith=5~10mADFB-LD,Ith=5~20mAIth随温度的升高而增加,关系式为Ith=I0 e T/T0 I0为25℃时的阈值电流,T0为特征温度,表示激光器对温度敏感的程度对于WTD的长波长激光器,T0为50~80KIth参数对光模块的影响:图3 激光器的P-I曲线目前模块较多的采用DC耦合方式,偏置电流IBAIS约等于Ith,随着温度的升高,模块的APC电路将自动增加IBAIS,补偿Ith的变化。
发射组件TOSA常用参数发射组件TOSA内部原理图LD-PD+保护二极管LD+PD-常用参数1 正向电压V F指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下(一般为Ith+20mA)对应的正向电压值包括激光器的带隙电压V BG及等效串联电阻的压降I*R L。
下图为。
在高速应用条件下,激光器的寄生电感一般也要考虑。
图1 激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1、2 ~ 1、6VV F参数对光模块的影响:激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2 激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通,当OUT+灌入调制电流时:V LOW=V CC-V F-V L-I MOD*R D其中V CC为电源电压, 这里为3、3VI MOD为调制电流,设为60mAV L为激光器寄生电感(一般为1~2nH)引起的交变电流的压降,可近似计算为V L=H*ΔI/Δt , 若在2、5Gb/s条件下工作,上升沿时间20%~80%为80ps ,则得出V L为0、7V若R D=20Ω,I MOD*R D=1、2V显然这时V LOW 很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,V LOW一般大于0、7V,所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓,眼开度降低2 阈值电流(Ith)指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值,它与激光器的材料与结构相关。
对于LD而言,Ith越小越好一般在25℃时VCSEL-LD ,Ith=1~2mAFP-LD, Ith=5~10mADFB-LD, Ith=5~20mAIth随温度的升高而增加,关系式为Ith=I0 e T/T0 I0为25℃时的阈值电流,T0为特征温度,表示激光器对温度敏感的程度对于WTD的长波长激光器,T0为50~80KIth参数对光模块的影响:图3 激光器的P-I曲线目前模块较多的采用DC耦合方式,偏置电流IBAIS约等于Ith,随着温度的升高,模块的APC电路将自动增加IBAIS,补偿Ith的变化。
发射组件TOSA常用全参数及测试方法发射组件TOSA(Transmitter Optical Subassembly)是光纤通信中的重要组件之一,负责将电信号转换为光信号并通过光纤进行传输。
它通常由激光二极管、调制器和凸透镜等部分组成。
为了确保TOSA的性能和稳定性,需要进行一系列的全参数测试。
一、光电性能测试1.光功率测试:通过光功率计测量TOSA输出端的光功率,包括平均功率、峰值功率和脉冲宽度等参数。
2.光谱测试:使用光谱分析仪来测量TOSA的光频谱分布,以保证工作频率的准确性和稳定性。
3.光平衡测试:通过光功率计在不同波长下测试TOSA输出端的光平衡度,以衡量不同通道间的光功率分布差异。
二、电性能测试1.驱动电流测试:测量TOSA所需的工作电流范围,以保证其在合适的电流下工作。
2.驱动电压测试:检测TOSA所需的工作电压范围,以确保驱动电压的稳定性和适应性。
3.工作温度测试:通过恒温槽等设备测试TOSA在不同温度下的性能,以评估其在不同环境条件下的工作可靠性。
三、可靠性测试1.发射功率漂移测试:将TOSA在一定时间内进行工作,并测量其输出功率的变化,以评估其长期稳定性。
2.垂直耐振动测试:通过振动台等设备对TOSA进行垂直方向的振动测试,以评估其对振动环境的抗扰能力。
3.工作寿命测试:将TOSA在预定条件下进行长时间工作,以评估其在一定寿命内的性能和可靠性。
四、相关认证测试1.符合标准测试:TOSA需要符合特定的标准要求,如ITU-TG.957等,需要进行相应的测试以确保其符合规定的工作要求。
2.兼容性测试:将TOSA与其他光模块、光器件等进行配对测试,评估其在真实应用环境中的兼容性和互操作性。
总结起来,TOSA的全参数测试主要包括光电性能测试、电性能测试、可靠性测试和相关认证测试。
通过这些测试,可以确保TOSA的输出功率、工作稳定性、可靠性和兼容性等性能指标满足要求,为光纤通信系统的正常运行提供保障。
发射组件TOSA常用参数发射组件TOSA内部原理图常用参数1 正向电压V F指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下(一般为Ith+20mA)对应的正向电压值包括激光器的带隙电压V BG及等效串联电阻的压降I*R L。
下图为。
在高速应用条件下,激光器的寄生电感一般也要考虑。
图1 激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1.2 ~ 1.6VV F参数对光模块的影响:激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2 激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通,当OUT+灌入调制电流时:V LOW=V CC-V F-V L-I MOD*R D其中V CC为电源电压, 这里为3.3VI MOD为调制电流,设为60mAV L为激光器寄生电感(一般为1~2nH)引起的交变电流的压降,可近似计算为V L=H*ΔI/Δt , 若在2.5Gb/s条件下工作,上升沿时间20%~80%为80ps ,则得出V L为0.7V若R D=20Ω,I MOD*R D=1.2V显然这时V LOW 很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,V LOW一般大于0.7V,所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓,眼开度降低2 阈值电流(Ith)指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值,它与激光器的材料和结构相关。
对于LD而言,Ith越小越好一般在25℃时VCSEL-LD ,Ith=1~2mAFP-LD,Ith=5~10mADFB-LD,Ith=5~20mAIth随温度的升高而增加,关系式为Ith=I0 e T/T0 I0为25℃时的阈值电流,T0为特征温度,表示激光器对温度敏感的程度对于WTD的长波长激光器,T0为50~80KIth参数对光模块的影响:图3 激光器的P-I曲线目前模块较多的采用DC耦合方式,偏置电流IBAIS约等于Ith,随着温度的升高,模块的APC电路将自动增加IBAIS,补偿Ith的变化。
由于模块驱动芯片一般能够提供60mA的IBAIS,所以通常情况下外购或自制激光器的Ith指标能够达到模块使用要求。
3 P-I曲线(P-I)指激光器总的输出光功率P与注入电流I的关系曲线,如图3所示曲线的拐点是阈值电流(1)曲线的斜率是激光器电光转换效率SE(mW/mA),它是激光器的量子效率与器件耦合效率的乘积。
量子效率η=hc/λe = hf/eh为普朗克常数,C为光速,f为频率,e为单位电子的电荷WTD自制管芯的量子效率一般为30~50%,耦合效率为20~30%SE参数对模块的影响:SE直接反映激光器的功率大小激光器功率通常是指在Ith+14mA (或Ith+20mA )直流电流的条件下测得的输出功率 模块输出平均光功率是指在I BAIS +1/2 I MOD 驱动电流的条件下对应的功率。
由于I BAIS ≈Ith ,则如果1/2 I MOD =14mA ,则模块功率与器件功率基本是一致的。
这里有一点需要注意的是,由于器件测试时测试光纤是自由状态,而器件安装在模块外壳中时 连接器的限位导致光路耦合到光纤时的效率往往不一致,这样最终结果存在差别。
(2)P-I 曲线的线性度实际P-I 曲线是一条曲线,而不是直线,如图4图4 P-I 曲线的线性度P-I 曲线的线性度测试的简单方法:可以通过曲线对应的10%及额定光功率点的直线与实际曲线偏离的最大变化来表示,即额定光功率P 1P2P 10%P功率线性度=(P2-P1)/P2 ×100%线性度参数对模块的影响:只要曲线上点的斜率大于0,一般不会影响模块使用但其消极影响有:a 将会对激光器的工作点的计算产生偏差b 将引起模块消光比的温度补偿的误差。
解释如下:因为目前模块消光比的温度补偿方法大致有4种(不考虑双环控制):1)在调制电流设置端加热敏电阻2)芯片带有温度补偿电路,可设置温度补偿的起始点及变化斜率3)K因子补偿,在ΔI MOD=KΔI BIAS, 因为激光器SE的温度特性有如下特点,在25℃到60℃,SE变化不大,但从60℃到85℃,却变化较大,所以单纯设置一个补偿斜率不能够进行有效补偿,而阈值的温度变化快慢与SE比较接近,因此K因子补偿能够较好解决补偿斜率变化的问题4)L ook-up Table 查找表方式,往往根据几个典型温度点精确设置I BIAS及I MOD以上4种方法均是以激光器具有良好的线性度为前提的。
(3)拐点指P-I曲线上的扭转点,如图5图5 P-I 曲线的拐点拐点处P=f(I)存在多值函数,若驱动电流正好在拐点处,由于这时电流对应多个光功率,APC 电路无法保证光功率的稳定,导致模块在每个功率范围内跳变。
(4)最大饱和光功率图6 最大饱和光功率示意图 P 1IP P A P 0饱和光功率BIAS MODI P最大饱和光功率指激光器所能输出的最大的光功率(P-I曲线最大跌落处对应的光功率)参数对模块的影响:模块高温下功率下降,人为调整光功率设置,也达不到满足要求的功率值,这就是激光器在高温下饱和功率低于所需功率引起的(排除驱动电流饱和因素)。
还有一种影响往往被忽视:若模块能够提供如图所示的I BIAS +I MOD电流,则模块能够输出的最大光功率就为P A,因为若以P S为P1,根据下面2个等式:P A =(P1+ P0)/2Ext.r =10 lg P1/ P0模块要求的消光比Ext.r是一个的确定值,所以模块所能输出的最大光功率就可以确定。
通常在高温时,需要考虑激光器的饱和光功率指标。
可能有这样的情况,模块在调测时,可以调到所需的光功率,但无任怎样增加调制电流,均不能调到要求的消光比,如果能够确定驱动电流没有饱和,则可以确定是激光器过早饱和的缘故。
4 背光电流(I m)指激光器在规定的光输出功率时,在给定一定背光探测器反向电压时输出的光电流。
一般TOSA要给出在Ith+14mA或Ith+20mA时背光电流测试值,通常以μA表示。
参数对模块的影响:模块的APC环路是以背光电流为采样点的,一般具有APC功能的驱动芯片MD引脚规定了输入电流的范围,如MAX3735为18~1500μA,即要求激光器的背光电流也在一定范围内。
由于过小的背光电流,会导致APC环路过于灵敏,增加不稳定性,所以通常我们要求TOSA在额定功率点的背光不小于100μA 。
多个TOSA的背光电流一致性不好,会导致模块在调整光功率时,设置电阻偏差太大,增加批量生产的难度。
5 跟踪误差(TE)对TOSA而言,跟踪误差指的是在两个不同温度条件下的光纤输出功率的比值,它是度量器件耦合效率稳定性的参数,单位为dB。
测试方法;恒定背光电流(如200μA),先测量25℃时的光纤输出功率,再测量在两个极值(如-20℃和+85℃)时的光纤输出功率,则TE=10 lg (P@+85℃/ P@+25℃)及TE=10 lg (P@-25℃/ P@+25℃)一般要求|TE|≤1.5dB参数对模块的影响:跟踪误差是影响模块输出光功率稳定性的重要指标。
模块在高低温输出光功率发生变化,通常是由于跟踪误差引起的(若激光器在高温下没有过早饱和)。
6 SE温度变化率图7 SE 温度变化示意图SE 温度变化率=SE@85℃/ SE@25℃,这里包括量子效率及耦合效率的变化。
一般要求大于0.5。
因为跟踪误差已经规范了耦合效率的变化率,通常在这里只考虑量子效率的变化。
参数对模块的影响:事实上,此参数间接规定了高温下的SE模块的温度补偿电路将在高温时增加调制电流,以保持消光比的稳定,但值得注意的是,模块在高温时的电流供给能力,一般与常温差别不大,以MAX3735为例,为10 mA ~60 mA, 再加上RC 补偿网络的分流,芯片最大能够提供的调制电流为60 mA ×80%(视RC 参数而定),约48 mA ,模块电流供给能力的限制将制约了高温SE 参数。
每种模块由于采用的驱动芯片、耦合方式、输出端串联电阻及RC 补偿网络的不同,调制电流的实际供给能力有所不同,可以对其进行理论预估和实际测量。
7 等效串联电阻R指激光器工作在一定电流处时dV/dI 的值I P85℃图8 激光器V-I 曲线示意图等效串联电阻越小越好,长波长激光器等效串联电阻一般为4~6Ω等效串联电阻将影响激光器的3dB 带宽及工作时的管压降 参数对模块的影响:3dB 带宽将影响模块发射眼图的质量;管压降变大将增加激光器低电压驱动的难度。
8 3dB 带宽(截止频率)指激光器的幅频特性中最大幅度下降3dB 所对应的频率电压0.51.01.52.02 4 6 0 注入电流I串联电阻dV/dI(Ω) 8图9激光器3dB 带宽示意图 对于应用于数字通信的激光器而言,激光器的3dB 带宽必须大于线路比特速率的1.4倍参数对模块的影响:3dB 带宽将直接影响模块发射眼图的质量,带宽过大,常会引起激光器在调制过程中的驰豫振荡现象,即眼图的振铃现象。
带宽过小,会导致眼图的上升沿及下降沿的时间变慢,眼开度下降。
9 相对强度噪声(RIN )由于谐振腔内载流子和光子密度的量子起伏,导致输出光波中存在固有的量子噪声,这种量子噪声用相对强度噪声来度量,即在一定的频率范围内,光强度脉动的均方根与平均光强度平方之比,公式为RIN=(δP )2/ P 2 ,我们要求RIN 小于-120dB/Hz 随着工作电流的增加,RIN 将减小参数对模块的影响:RIN 将影响模块发射眼图的抖动指标。
10 波长λ激光器的波长有三种表示方法:峰值波长、中心波长、平均波长Hd峰值波长:光谱中若干发射模式中最大强度的光谱波长中心波长:在光谱中,连接50%最大幅度值线段的中点对应的波长λc=ΣE iλi / E0λi表示第i个峰值的波长,E i表示第i个峰值的能量,E0为所有峰值的能量。
平均波长:指所有模式的加权平均值,将幅度大于峰值2%的模式均计算在内。
λmean=Σλn P n / ΣP nλn表示第n个峰值的波长, P n表示第n个波长的功率其中中心波长用得最多,对于DFB-LD,中心波长与峰值波长值几乎相同;对于FP-LD,一般用中心波长或平均波长表示激光器得工作波长。
一般WTD的激光器中心波长随着温度增加将以0.5nm/℃的速度变长参数对模块的影响:因为不同波长对应的光纤衰耗及色散系数不一样,所以模块不同的传输距离对工作波长要求就不一样。
对各种速率及传输距离下对波长的要求在G.957中都做了严格规定。
11光谱宽度Δλ对于FP-LD,一般用3dB谱宽的均方根RMS来表示Δλ= [Σa i(λi–λm)2/Σa i]1/2λm =Σa i λi / Σa iλi 为第i 个光谱成分的波长,a i 为第i 个光谱成分的相对强度。