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。

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

10 LDIP 11 LDIN 12 BENP 13 BENN 14 MD
发射信号正向输入，采用交流耦合，差分线具有100Ω输入阻抗。此信号连接BCM68461芯片。 发射信号反向输入，采用交流耦合，差分线具有100Ω输入阻抗。此信号连接BCM68461芯片。 突发信号正向输入端，连接BCM68461芯片。此信号下拉10KΩ电阻到GND。 突发信号反向输入端（此信号悬空未用）。 发射监测光电输入端，连接BOSA第T3引脚（PD+）。
BOSA关键器件
名词术语 BOSA：Bi-Directional Optical Sub-Assembly 光发射接收组件。 TOSA：Transmitting Optical Sub-Assembly 光发射组件。 ROSA：Receiving Optical Sub-Assembly 光接收组件。 LD：Laser Diode 激光二极管。 PD：Photodiode 光电二极管。 MD：Monitor Diode 监控光电二极管。 PIN：Positive Intrinsic Negative 同质PN结光电二极管。 APD：Avalanche Photo-Diode 雪崩光电二极管。 TIA：Trans-impedance Amplifier 跨阻放大器。 LA：Limiting Amplifier 限幅放大器。 LDD：Laser Driver 突发模式激光驱动器。 WDM：Wavelength Division Multiplexing 波分复用。 OLT：Optical Line Termination 光线路终端。 ONU：Optical Network Unit 光网络单元。
21 TX_SDO 可选的突发发光状态指示输出端/长发光指示端，连接BCM68461芯片。

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。