Posted on 2008-05-20 10:09
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一、光收發(fā)一體模塊定義
光收發(fā)一體模塊由光電子器件、功能電路和光接口等組成，光電子器件包括發(fā)射和接收兩部分。發(fā)射部分是：輸入一定碼率的電信號(hào)經(jīng)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)芯片處理后驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器（LD）或發(fā)光二極管（LED）發(fā)射出相應(yīng)速率的調(diào)制光信號(hào)，其內(nèi)部帶有光功率自動(dòng)控制電路，使輸出的光信號(hào)功率保持穩(wěn)定。接收部分是：一定碼率的光信號(hào)輸入模塊后由光探測(cè)二極管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。經(jīng)前置放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號(hào)，輸出的信號(hào)一般為PECL電平。同時(shí)在輸入光功率小于一定值后會(huì)輸出一個(gè)告警信號(hào)。
二、光收發(fā)一體模塊分類(lèi)
按照速率分：以太網(wǎng)應(yīng)用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE SDH應(yīng)用的155M、622M、2.5G、10G
按照封裝分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各種封裝見(jiàn)圖1～6
1×9封裝--焊接型光模塊，一般速度不高于千兆，多采用SC接口
SFF封裝--焊接小封裝光模塊，一般速度不高于千兆，多采用LC接口
GBIC封裝--熱插拔千兆接口光模塊，采用SC接口
SFP封裝--熱插拔小封裝模塊，目前最高數(shù)率可達(dá)4G，多采用LC接口
XENPAK封裝--應(yīng)用在萬(wàn)兆以太網(wǎng)，采用SC接口
XFP封裝--10G光模塊，可用在萬(wàn)兆以太網(wǎng)，SONET等多種系統(tǒng)，多采用LC接口
按照激光類(lèi)型分：LED、VCSEL、FP LD、DFB LD
按照發(fā)射波長(zhǎng)分：850nm、1310nm、1550nm等等
按照使用方式分：非熱插拔（1×9、SFF），可熱插拔（GBIC、SFP、XENPAK、XFP）
三、光纖連接器的分類(lèi)和主要規(guī)格參數(shù)
光纖連接器是在一段光纖的兩頭都安裝上連接頭，主要作光配線使用。
按照光纖的類(lèi)型分：?jiǎn)文９饫w連接器（一般為G.652纖：光纖內(nèi)徑9um，外徑125um），多模光纖連接器（一種是G.651纖其內(nèi)徑50um，外徑125um；另一種是內(nèi)徑62.5um，外徑125um）；
按照光纖連接器的連接頭形式分：FC，SC，ST，LC，MU，MTRJ等等，目前常用的有FC，SC，ST，LC，見(jiàn)圖7～10。
FC型--最早由日本NTT研制。外部加強(qiáng)件采用金屬套，緊固方式為螺絲扣。測(cè)試設(shè)備選用該種接頭較多。
SC型--由日本NTT公司開(kāi)發(fā)的模塑插拔耦合式連接器。其外殼采用模塑工藝，用鑄模玻璃纖維塑料制成，呈矩形；插針由精密陶瓷制成，耦合套筒為金屬開(kāi)縫套管結(jié)構(gòu)。緊固方式采用插拔銷(xiāo)式，不需要旋轉(zhuǎn)。
LC型--朗訊公司設(shè)計(jì)的。套管外徑為1.25mm，是通常采用的FC-SC、ST套管外徑2.5mm的一半。提高連接器的應(yīng)用密度。
四、光模塊主要參數(shù)
1、 光模塊傳輸數(shù)率：百兆、千兆、10GE等等
2、 光模塊發(fā)射光功率和接收靈敏度：發(fā)射光功率指發(fā)射端的光強(qiáng)，接收靈敏度指可以探測(cè)到的光強(qiáng)度。兩者都以dBm為單位，是影響傳輸距離的重要參數(shù)。光模塊可傳輸?shù)木嚯x主要受到損耗和色散兩方面受限。損耗限制可以根據(jù)公式：損耗受限距離＝（發(fā)射光功率-接收靈敏度）/光纖衰減量 來(lái)估算。光纖衰減量和實(shí)際選用的光纖相關(guān)。一般目前的G.652光纖可以做到1310nm波段0.5dB/km，1550nm波段0.3dB/km甚至更佳。50um多模光纖在850nm波段4dB/km 1310nm波段2dB/km。對(duì)于百兆、千兆的光模塊色散受限遠(yuǎn)大于損耗受限，可以不作考慮。常見(jiàn)的光模塊規(guī)格：
| 傳輸數(shù)率 |
發(fā)射波段 |
傳輸使用光纖 |
參考傳輸距離 |
| 百兆 |
1310nm |
多模 |
2km |
| 百兆 |
1310nm |
單模 |
15km |
| 百兆 |
1310nm |
單模 |
40km |
| 百兆 |
1550nm |
單模 |
80km |
| 千兆 |
850nm |
多模 |
550m |
| 千兆 |
1310 |
單模/多模 |
10km/550m |
| 千兆 |
1550 |
單模 |
70km |
3、 10GE光模塊遵循802.3ae的標(biāo)準(zhǔn)，傳輸?shù)木嚯x和選用光纖類(lèi)型、光模塊光性能相關(guān)。如10G－S傳輸距離的300m有如下條件
4、 飽和光功率值指光模塊接收端最大可以探測(cè)到的光功率，一般為-3dBm。當(dāng)接收光功率大于飽和光功率的時(shí)候同樣會(huì)導(dǎo)致誤碼產(chǎn)生。因此對(duì)于發(fā)射光功率大的光模塊不加衰減回環(huán)測(cè)試會(huì)出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。
五、光模塊功能失效重要原因
光模塊功能失效分為發(fā)射端失效和接收端失效，分析具體原因，最常出現(xiàn)的問(wèn)題集中在以下幾個(gè)方面：
1． 光口污染和損傷
由于光接口的污染和損傷引起光鏈路損耗變大，導(dǎo)致光鏈路不通。產(chǎn)生的原因有：
- 光模塊光口暴露在環(huán)境中，光口有灰塵進(jìn)入而污染；
- 使用的光纖連接器端面已經(jīng)污染，光模塊光口二次污染；
- 帶尾纖的光接頭端面使用不當(dāng)，端面劃傷等；
- 使用劣質(zhì)的光纖連接器；
2． ESD損傷
ESD是ElectroStatic Discharge縮寫(xiě)即"靜電放電"，是一個(gè)上升時(shí)間可以小于1ns（10億分之一秒）甚至幾百ps（1ps＝10000億分之一秒）的非常快的過(guò)程，ESD可以產(chǎn)生幾十Kv/m甚至更大的強(qiáng)電磁脈沖。靜電會(huì)吸附灰塵，改變線路間的阻抗，影響產(chǎn)品的功能與壽命； ESD的瞬間電場(chǎng)或電流產(chǎn)生的熱，使元件受傷，短期仍能工作但壽命受到影響；甚至破壞元件的絕緣或?qū)w，使元件不能工作（完全破壞）。ESD是不可避免，除了提高電子元器件的抗ESD能力，重要的是正確使用，引起ESD損傷的因素有：
- 環(huán)境干燥，易產(chǎn)生ESD；
- 不正常的操作，如：非熱插拔光模塊帶電操作；不做靜電防護(hù)直接用手接觸光模塊靜電敏感的管腳[t2]；運(yùn)輸和存放過(guò)程中沒(méi)有防靜電包裝；
- 設(shè)備沒(méi)有接地或者接地不良；
六、光收發(fā)一體光模塊應(yīng)用注意點(diǎn)
1． 光口問(wèn)題
光鏈路上各處的損耗衰減都關(guān)系到傳輸?shù)男阅埽虼艘螅?/p>
- 選擇符合入網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的光纖連接器；
- 光纖連接器要有封帽，不使用時(shí)蓋上封帽，避免光纖連接器污染而二次污染光模塊光口；封帽不使用時(shí)應(yīng)放在防塵干凈處保存；
- 光纖連接器插入是水平對(duì)準(zhǔn)光口，避免端面和套筒劃傷；
- 光模塊光口避免長(zhǎng)時(shí)間暴露，不使用時(shí)加蓋光口塞；光口塞不使用時(shí)儲(chǔ)存在防塵干凈處；清潔光模塊時(shí)根據(jù)光口類(lèi)型選用合適的無(wú)塵棉棒（SC使用ф2.5mm的無(wú)塵棉棒[如NTT的14100400]，LC和MTRJ使用ф1.25mm的無(wú)塵棉棒[如NTT的14100401]）蘸上無(wú)水酒精插入光口內(nèi)部，按同一方向旋轉(zhuǎn)擦拭；然后再用干燥的無(wú)塵棉棒插入器件光口，按同一方向旋轉(zhuǎn)擦拭；
- 光纖連接器的端面保持清潔，避免劃傷；清潔端面時(shí)使用干燥無(wú)塵棉[如：小津產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社的M－3]在手指未接觸部分按如圖9所示方法擦拭清潔，每次擦拭不能在同一位置；對(duì)臟污嚴(yán)重的接頭，則將無(wú)塵棉浸無(wú)水酒精（不易過(guò)多），按相同方法進(jìn)行擦拭清潔，并需更換另一干燥無(wú)塵棉按相同方法操作一次，保證接頭端面干燥，再進(jìn)行測(cè)試；此類(lèi)清潔方法需注意擦拭長(zhǎng)度要足夠，才能保證清潔效果，并且不能在相同位置重復(fù)擦拭；此類(lèi)無(wú)塵棉每張可按圖示方向擦拭4次；場(chǎng)地不足時(shí)可將無(wú)塵棉放在手掌上，在手指未接觸部分按如圖10所示方法在手掌部位進(jìn)行擦拭清潔，每次擦拭不能在同一位置；對(duì)臟污嚴(yán)重的接頭，則將無(wú)塵棉浸無(wú)水酒精（不易過(guò)多），按相同方法進(jìn)行擦拭清潔，并需更換另一干燥無(wú)塵棉按相同方法操作一次，保證接頭端面干燥，再進(jìn)行測(cè)試；此類(lèi)清潔方法需注意擦拭長(zhǎng)度要足夠，才能保證清潔效果，并且不能在相同位置重復(fù)擦拭；此類(lèi)無(wú)塵棉每張可按圖示方向擦拭3次；也可以使用清潔器如圖11～13所示；
2． ESD損傷
ESD是自然界不可避免的現(xiàn)象，預(yù)防ESD從防止電荷積聚和讓電荷快速放電兩方面著手：
- 保持環(huán)境的濕度30～75％RH；
- 劃定專門(mén)的防靜電區(qū)域。選用防靜電的地板或工作臺(tái)；
- 使用的相關(guān)設(shè)備采用并聯(lián)接地的公共接地點(diǎn)接地，保證接地路徑最短，接地回路最小，不能串聯(lián)接地，應(yīng)避免采用外接電纜連接接地回路的設(shè)計(jì)方式；
- 在專門(mén)的防靜電區(qū)域中操作，防靜電工作區(qū)內(nèi)禁止放置工作不必須的靜電產(chǎn)生材料，如未作防靜電處理的塑料袋、盒子、泡沫、帶子、筆記本、紙片、個(gè)人用品等物品，這些材料必須距離靜電敏感器件30厘米以上；
- 包裝和周轉(zhuǎn)的時(shí)候，采用防靜電包裝和防靜電周轉(zhuǎn)箱/車(chē)；
- 禁止對(duì)非熱插拔的設(shè)備，進(jìn)行帶電插拔的操作；
- 避免用萬(wàn)用表表筆直接檢測(cè)靜電敏感的管腳；
- 對(duì)光模塊操作時(shí)做靜電防護(hù)工作（如：帶靜電環(huán)或?qū)⑹滞ㄟ^(guò)預(yù)先接觸機(jī)殼等手段釋放靜電），接觸光模塊殼體，避免接觸光模塊PIN腳；
七、簡(jiǎn)易光模塊失效判斷步驟
1．測(cè)試光功率是否在指標(biāo)要求范圍之內(nèi)，如果出現(xiàn)無(wú)光或者光功率小的現(xiàn)象。處理方法：
- 檢查光功率選擇的波長(zhǎng)和測(cè)量單位（dBm）
- 清潔光纖連接器端面，光模塊光口，方法見(jiàn)第五節(jié)。
- 檢查光纖連接器端面是否發(fā)黑和劃傷，光纖連接器是否存在折斷，更換光纖連接器做互換性試驗(yàn)
- 檢查光纖連接器是否存在小的彎折。
- 熱插拔光模塊可以重新插拔測(cè)試。
- 同一端口更換光模塊或者同一光模塊更換端口測(cè)試。
2．光功率正常但是鏈路無(wú)法通，檢查link燈。
3． 客戶端光模塊無(wú)光輸出
分析結(jié)果：故障品返回后故障復(fù)現(xiàn)，定位LD不發(fā)光。分解LD，其內(nèi)部芯片電鏡圖分析為ESD和EOS導(dǎo)致故障。
九、附件--光纖端面要求