1、Vlow =V cc-V f-V l-I mod*R d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 12nH )引起的交变电流的压降,可近似计算为Vl=H* I/A t ,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 Rd=20 Q, Imod*Rd=1.2VVlow 般大于显然这时Vlow很小,而事实上驱动器的输出级工作在放大状态,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
2、相关。对于LD而言,Ith越小越好 一般在25 C时,Ith=12mAIth=510mAIth=520mAvcsel-ldFP-LD , DFB-LD ,Ith随温度的升高而增加,关系式为Ith=I 0 eT/T0 I0为25C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5080KIth参数对光模块的影响:IlHiire IX -toiiplcLl hins curie nt.fb) fnput-oiJfpuT characteristicsSE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+20
3、mA )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 IbAIS+1/2 I MOD驱动电流的条件下对应的功率。由于Ibais Ith,则如果1/2 lMOD=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 4PlP210%及额定光功率点的直线般不会影响模块使用图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与实际曲线偏离的最大变化来表示
4、,即功率线性度=(P2-P1)/P2 X 100%线性度参数对模块的影响:只要曲线上点的斜率大于 0,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)2)3)4)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 5拐点处P=f(l)存在多值函数,APC电路无法保证光功若驱动电流正好在拐点处,由于这时电流对应多个光功率, 率的稳定,导致模块在每个功率范围内跳变。(4 )最大饱和光功率饱和光功率图6最大饱和光功率示意图最大饱和光功率指激光器所能
5、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 Ibias +Imod电流,则模块能够输出的最大光功率就为 Pa,因为若以pS为P1,根据下面2个等式:Pa =( Pi+ Po) /2 Ext.r =10 Ig P 1/ Po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
6、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(Im)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lth+20mA时背光电流测试值,通常以 卩A表示。 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弓I脚规定了输入电流的范围,女0 MAX3735为181500卩A,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 TO
7、SA在额定功率点的背光不小于 100卩A。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 200卩A ),先测量25C时的光纤输出功率,再测量在两个 极值(如-20C和+85C)时的光纤输出功率,则TE=10 Ig (P+85C / P+25 C)及 TE=10 Ig (P-25 C / P+25C )一般要求 |TE|W 1.5dB跟踪误差是影响模块输出光功率稳定性的重要
8、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=SE85 C / SE25 C,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。 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 60mA,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 X
9、 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/dl的值注入电流I图8 激光器V-I曲线示意图图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,
10、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= (5 P) 2/ P2 ,我们要求 RIN小于-120dB/Hz 随着工作电流的增加,RIN将减小RIN将影响模块发射眼图的抖动指标。10波长入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 峰值波长: 中心波长:平均波长:光谱中若干发射模式中最大强度的光谱波长在光谱中,连接 50%最大幅度值线段的中点对应的波长入 c= 2 Ei 入 i / E0入i表示第i
11、个峰值的波长,Ei表示第i个峰值的能量,E0为所有峰值的能量。 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。入 mean=2 入 n Pn / 2 Pn入n表示第n个峰值的波长,Pn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/C的速度变长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光谱宽度入
12、对于FP-LD,般用3dB谱宽的均方根 RMS来表示入=2 ai(入 i m)2/ 2 ai1/2入m= 2 ai入j /艺ai图10 FP-LD光谱示意图入i为第i个光谱成分的波长,ai为第i个光谱成分的相对强度。图10 DFB-LD光谱示意图因为光纤的色散是激光器光谱宽度的函数, 所以模块不同的传输距G.957中都做了严格离对谱宽要求就不一样。对各种速率及传输距离下对谱宽的要求在 规定。12边模抑制比(SMSR)指激光器发射光谱中,在规定的输出光功率时最高光谱峰强度与次高光谱峰强度之比 此指标仅针对DFB单纵模激光器,一般要求大于 30dB 对模块的传输距离有一定影响13 TOSA的存储温
13、度(Tstg)及工作温度(Top)(1) 存储温度(Tstg)当器件存储在一个非工作条件下,绝对不能超过的温度(大气环境)范围一般为-40+95 C(2) 工作温度(Top)一般为器件工作的管壳温度。指器件处于工作状态时,绝不能超过的管壳温度范围通常为-20+85 C参数对模块的影响系统65 C模块75 C器件85 C图11 TOSA在系统中工作温度示意图这里系统65 C指的是系统(具体指机柜内单板的环境温度) ,由于热源和散热条件不一样,各单板的环境温度可能有差异。而这里提到的模块管壳温度 75C,因为模块本身具备一定功耗(发热体),它的温度往往比环境温度要高 510 C,温差取决于系统自身的散热能力(一般系统采用强制风冷散热,即取决于风速和模块接触体的热传导能力) 。而对光器件510C。自身而言也是发热体, 它与模块管壳的温差取决于模块内部空气对流、 器件管壳与模块外壳的接触面积及外壳的热传导能力。一般温差也为14激光器的寿命终止BELLCORE准是以激光器阈值的变化状况来判断寿命的。以常温为例,若阈值小于 20mA严格判据为阈值增加为 1.5倍,可判定激光器寿命终结。另一较为宽松判据为激光器的阈值在原值上增加了 20 mA即可认为寿命终止。若阈值大于 20 mA以上,则阈值增加1倍,即为原来的2倍,即可认为寿命终止。以上判据仅针对长波长激光器而言。
copyright@ 2008-2022 冰豆网网站版权所有
经营许可证编号:鄂ICP备2022015515号-1