教育部顧問室光通訊系統(tǒng)教育改進計畫

實驗13:光收發(fā)模組之特性量測實驗光收發(fā)模組介紹光收發(fā)模組架構說明

光發(fā)射機特性量測實驗

1.Averageoutputpower2.Extinctionratio3.Eyediagram

光接收機特性量測實驗1.Sensitivity2.BitErrorRate

光通訊模組的架構光收發(fā)模組封裝形式SFF(smallformfactor)SFP(smallformpluggable)BI-Directional(BI-DI)發(fā)射端光源LEDLD--FB(Fabry-Perot)LD--DFB(DistributedFeedback)LD--VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser)

發(fā)光二極體(LED)AppliedinDatacomm.MultimodeFiber(Inexpensive,780,850,1300nm)TotalPoweraboutfewmicro-WattSpectraWidth30~100nmLargeNoise(Poorcouplingintofiber)Fabry-Perot雷射二極體(FPLD)Multiplelongitudinalmode(MLM)spectrumOftenUsingin850or1310nmModeSpacing0.7~2nmDFB雷射二極體(DFBLD)Singlelongitudinalmode(SLM)spectrumForLongHaul&DWDMsystemMostaroundin1550nmPowerupto3~50mWSpectrumWidth10~100MHz(0.08~0.8pm)不同速率應用市場與使用LD表

100Mb/sFastEthernet155Mb/sOC-3622Mb/sOC-121000Mb/sGbE(1.25Gb/s)2.5Gb/sOC-4810Gb/sOC-19240Km300m500m1Km5Km10Km2KmF-PLD1310nm80KmLED-1310nmDFBLD1550nmF-PLD1310nmDFBLD1550nmF-PLD1310nmVCSEL850nmVCSEL850nmF-PLDDFBLDVCSELNote:1310nmF-PLDcouldbechangetoVCSELinQ3/2002fromHoneywell,EMCORE接收端感測器發(fā)送端電路功能架構示意圖調變電路偏壓電路監(jiān)視電路輸出入界面電路接收端電路功能架構示意圖光檢測元件:將光訊號轉變?yōu)殡娏饔嵦柷凹壏糯笃?放大電流訊號並將其轉換為電壓訊號量化電路:後極放大、準位偵測、限制放大、輸出入介面TransceiverCircuitLayoutDiagram虛擬隨機序列

(Pseudo-RandomBinarySequence:PRBS)虛擬隨機信號一般是在量測時用來近似數(shù)位傳輸信號的隨機特性。隨機信號是不可預測的，而只能以統(tǒng)計方式來描述。但虛擬隨機信號不完全是隨機性的；其特性可近乎一真實隨機信號2n-1

PRBS^23實驗設備

powersupply(電源供應器)clocksource(時脈源)patterngenerator(波形產(chǎn)生器)errordetector(誤碼率偵測器)samplingscope(取樣示波器)opticalattenuator(光衰減器)CoaxialCables*4條Fiber*2條酒精及擦拭紙發(fā)送端光訊號輸出量測架構示意圖ClockSourceTransceiverModulePowerSupplySampleScopeFilterOptical/ElectricalProbePatternGeneratorClock+5VandGNDTriggerinDinDTx發(fā)送端光訊號輸出量測架構圖(一)OSAPPGEDEyePatternGen.E/OCouplerCHAOscilloscopeTxDUTTrigger發(fā)送端測試項目AverageoutputpowerExtinctionRatioEyeWidth(ns)JitterRisetime

FallTimeEyeMaskEyeWidthPaverage發(fā)送端測試項目Averageoutputpower:發(fā)射端輸出訊號時的平均輸出功率

AveragePower=10log(Pon+Poff)/2(dB)ExtinctionRatio:輸出訊號時在邏輯1與邏輯0的光功率比值

ExtinctionRatio=10logPon/Poff(dB)EyeWidth:輸出光訊號再兩個相鄰的上升,下降邊緣交會點的時間長度Jitter:傳輸資料時，資料的時基差Jitter=t2-t1.Risetime:訊號由振幅10%上升到90%的時間FallTime:訊號由振幅10%下降到90%的時間EyeMask:在通訊中,傳輸?shù)挠嵦柾高^EyeMask來檢測其訊號的好壞.如果測量的訊號落入EyeMask的區(qū)域中,這表示資料會發(fā)生錯誤.接收端量測架構示意圖ClockSourceTransceiverModulePowerSupplyErrorDetectorPatternGeneratorClock+5VandGNDTriggerinDinDTxOpticalAttenuatorRxoutD接收端量測架構圖(二)RxPPGEDBERTGoldenE/OCouplerOpticalAtt.O/EDUTDataXDataDataOSWRFSWXDataOscilloscopeSD當接收端所接收的光訊號與雜訊知之間的S/N值(訊噪比)低於某個範圍時,此時接收端就無法將所接收的光訊號還原為正確的資料,因此資料的傳輸就會發(fā)生錯誤.

Sensitivity的大小與輸出光雜訊的關係為

Sensitivity=10log(dBm)

其中NEP=Vnoise

/R,R為Responsivity

Q:BER=,

BER=ErrorBits/TotalBits

因此由以上諸式,如已知光雜訊的大小及確定系統(tǒng)所要求之BER的大小,就可計算出接收端的Sensitivity接收端測試項目實驗步驟(1)以量測架構(一)之設置，由任意波形產(chǎn)生器輸出虛擬隨機序列，由示波器觀察眼形圖並求出相關測試項目Averageoutputpower、Extinction