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衡量光模块性能的指标有哪些?

  • March 26. 2021

光模块是起到光电转换作用的一种连接模块,其中发送端把电信号转换成光信号,通过光纤传送后,接收端再把光信号转换成电信号。光模块由光电子器件、功能电路和光接口等组成,光电子器件包括发射和接收两部分。


发射部分:输入一定码率的电信号经内部的驱动芯片处理后驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号,其内部带有光功率自动控制电路(APC),使输出的光信号功率保持稳定;


接收部分:一定码率的光信号输入模块后由光探测二极管转换为电信号,经前置放大器后输出相应码率的电信号。下面易天光通信(ETU-LINK)就为大家介绍下衡量光模块性能的指标有哪些?


一、发射端


1、平均发射光功率( Average transmit power)


平均发射光功率是指光模块在正常工作条件下发射端光源输出的光功率,可以理解为光的强度。发射光功率和所发送的数据信号中“1”占的比例相关,“1”越多,光功率也越大。当发送机发送伪随机序列信号时,“1”和“0”大致各占一半,这时测试得到的功率就是平均发射光功率,单位为dBm。


2、消光比(Extinction ratio)


消光比是指全调制条件下激光器在发射全“1”码时的平均光功率与全“0”码时发射的平均光功率比值的最小值,单位为dB。


在将电信号转换为光信号时,是由光模块发射部分的激光器按照输入的电信号的码率来转换成光信号的。


“1”码时的平均光功率即表示激光器发光的平均功率,全“0”码时的平均光功率即表示激光器不发光的平均功率,消光比即表征0、1信号的区别能力,因此消光比可以看做一种激光器运行效率的衡量。消光比典型的最小值范围为8.2dB到10dB。



3、光信号的中心波长


在发射光谱中,连接50%最大幅度值线段的中点所对应的波长。不同种类的激光器或同一种类的两个激光器,由于工艺、生产等原因都会有中心波长的差异,即使同一激光器在不同条件下也可能会有不同的中心波长。


一般,光器件和光模块的制造商,提供给用户一个参数,即中心波长(如850nm),这个参数一般会是一个范围。目前常用的光模块的中心波长主要有三种:850nm 波段、1310nm 波段以及1550nm 波段。


二、接收端


1、过载光功率


过载光功率又称饱和光功率,是指光模块在一定的误码率条件下,接收端组件所能接收的最大输入平均光功率,单位是dBm。


需要注意的是,光探测器在强光照射下会出现光电流饱和现象,当出现此现象后,探测器需要一定的时间恢复,此时接收灵敏度下降,接收到的信号有可能出现误判而造成误码现象。


简单的说,输入光功率超过的了这个过载光功率,可能就会对设备造成损害,在使用操作中应尽量避免强光照射,防止超出过载光功率。


2、接收灵敏度


接收灵敏度是指光模块在一定的误码率条件下,接收端组件所能接收的最小平均输入光功率。如果发射光功率指的发送端的光强度,那么接收灵敏度指的就是光模块可以探测到的光强度。单位是dBm。


一般情况下,速率越高接收灵敏度越差,即最小接收光功率越大,对于光模块接收端器件的要求也越高。


3、接收光功率


接收光功率是指光模块在一定的误码率条件下,接收端组件所能接收的平均光功率范围,单位是dBm。接收光功率的上限值为过载光功率,下限值为接收灵敏度的最大值。


综合来讲,就是当接收光功率小于接收灵敏度,可能无法正常接收信号,因为光功率太弱了。当接收光功率大于过载光功率时,可能也无法正常接收信号,因为存在误码现象。


影响光模块的性能指标主要有平均发射光功率消光比光信号中心波长过载光功率接收灵敏度接收光功率,通过检测这些数值是否在正常的范围值内就可以判断光模块的性能。

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