【正文】 可由廠家來規(guī)定某種特定的標志作為元件壽命終止的指示(如在一個恒定的功率控制環(huán)路下，比期望的偏置電流高)。這些由廠家預(yù)先設(shè)置的值允許用戶來決定何時某值在收發(fā)器廠家規(guī)定的“標稱”值之外。在超過這個最小接收輸入光功率范圍內(nèi)的精確度的絕對值由廠家規(guī)定。精確性是廠家規(guī)定，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差在177。注意在一些收發(fā)器中，發(fā)射部分工作電壓和接收部分的工作電壓是分開的。模塊溫度T由下列方程給定： (34)其中為有符號的二進制數(shù)的補碼，的值存儲在A2H地址60H中，占用兩個字節(jié)，可通過I2C總線讀?。?T(C)為所對應(yīng)的實際溫度值，可通過溫度計測得；和為未知數(shù)，可通過讀兩組T(C)和值列兩個方程進行求解。在線性情況下，需要兩個常數(shù)，偏置和增益，對每個原始數(shù)據(jù)X，校準值Y=aX+b：非線性情況包含了(n+1)個因子，n為最高次冪。根據(jù)廠家給定的波長，在給定的溫度和電壓范圍內(nèi)，誤差不超過177。用16位無符號整數(shù)來表示(O65535)，(40～+8．2dBm)。3%。內(nèi)部校準采用“內(nèi)部校準”，表明監(jiān)測值可被校準為絕對值，根據(jù)生產(chǎn)廠家規(guī)定的工作溫度和電壓來對監(jiān)測值進行校準。在這些應(yīng)用中，主控制器可以使用軟指示器來獲取額外的故障屏蔽信息。通過將背光二極管的光生電流反饋回激光器驅(qū)動電路來自動調(diào)節(jié)激光器的偏置電流，達到穩(wěn)定激光器輸出功率目的。一般，只有在激光器的工作電流超過其閾值電流時，才能產(chǎn)生激光并保持一定功率的光輸出。另外幾個比特則用于標識在SFP里面使用了哪種軟控制和鏡像功能，每個比特會表明是否支持某種功能。在那種對系統(tǒng)在線時間要求特別高的場合，數(shù)字化的SFP提供了一種與激光器劣化和預(yù)期故障相聯(lián)系的實時激光器參數(shù)的監(jiān)測手段．這兩個參數(shù)是平均激光偏置電流I_BIAS和平均光功率TX_POWER。在模塊內(nèi)部的電路板上監(jiān)測模塊的電壓，溫度，發(fā)射功率，接收功率，偏置電流5個參數(shù)信號。 控制字節(jié)寫操作分為字節(jié)寫和頁面寫兩種操作，對于頁面寫根據(jù)芯片的一次裝載的字節(jié)不同有所不同。CPU向]受控單元發(fā)出一個信號后，等待受控單元發(fā)出一個應(yīng)答信號，CPU接收到應(yīng)答信號后，根據(jù)實際情況做出是否繼續(xù)傳遞信號的判斷。各種被控制電路均并聯(lián)在這條總線上，但就像電話機一樣只有撥通各自的號碼才能工作。I2C總線最主要的優(yōu)點是其簡單性和有效性。通過對這些參數(shù)的測量，管理單元能夠迅速找出光纖鏈路中發(fā)生錯誤的具體位置，簡化維護工作，提高系統(tǒng)的可靠性。對器件的相關(guān)參數(shù)進行監(jiān)測已非新技術(shù)。此外Host board通過I2C總線讀寫光模塊的信息，mod(0)用于識別光模塊、mod(1)用作sc1信號、mod(2)用作sda信號，mod(O)、mod(1)和mod(2)在Host ，在連接前也要進行預(yù)充電。對Host 濾波電路其中兩個電感要求直流阻抗很小。要想元件不被損壞，在插拔時有一個加、斷電順序，插入時按地、電源、信號線的順序加電；拔出時按信號線、電源、地的順序斷電。如果上電初系統(tǒng)有一個TX_DISABLE指令，tinit時間要等TX_DISABLE變低失效后開始計時，如果經(jīng)t_init時延后無異常則TX_FAULT變?yōu)榈碗娖?，?qū)動IC提供電流，激光器可以正常工作。在光模塊插入帶電背板時，光模塊電路板上電源、芯片的濾波電容都處入低阻態(tài)，從背板流向電路板的瞬態(tài)沖擊電流很高，可能燒毀接插件或板上元件。 光模塊的熱插拔技術(shù)所謂熱插拔，簡單地說，就是指不停機在系統(tǒng)中帶電插入或拔出電路板，并保證系統(tǒng)在熱插拔過程中及該過程完成后仍能正常工作。MAX3748和MAX3744接收組件通過測量光電二極管的平均直流電流監(jiān)視接收平均光功率值。1)設(shè)定耦合電容值當需要進行交流耦合時，應(yīng)選取耦合電容和的值，使接收器的確定性抖動性最小。此電容決定了數(shù)據(jù)通路的3dB頻率。輸出電流大約是18mA。MAX3748的組成部分MAX3748芯片通常放置在光電探測器和互倒系數(shù)及前置放大器之后，限制處理放大器給邏輯輸出提供必需的增益。如果信號為“1”、而且信噪比相當?shù)停茉肼暤挠绊?，信號有可能跌落到高電平的判決門限以下，使限幅放大器輸出為“0”。低通濾波器使電壓脈沖整形，降低噪聲，控制可能出現(xiàn)的碼間串擾。直流消除電路利用低頻反饋消除輸入信號的直流成分，使輸入信號處于互阻放大器線性范圍的中心，降低了大輸入信號帶來的脈寬失真，直流消除電路采用內(nèi)部補償，無需外部電容。 非線性放大特性曲線由于經(jīng)過光電探測器進行光電轉(zhuǎn)換后的電信號一般非常微弱，電壓多為mV級，所以跨阻抗前置放大器的作用主要有兩個方面：對信號進行整形恢復(fù)。非線性前置放大器可限制輸出信號的動念范圍，避免前置放大器工作在飽和狀態(tài)，非線性放大特性如圖中的折線所示。它是一個性能優(yōu)良的電流/電壓轉(zhuǎn)換器，即使RL很高，而負反饋使有效輸入阻抗降低了G倍，G是前置放大器增益，從而使其帶寬比高阻抗前端增加了G倍，動態(tài)范圍也提高了，所以具有頻帶寬、噪聲低、靈敏度高、動態(tài)范圍大等綜合優(yōu)點被廣泛采用。常用的有低阻抗前端、高阻抗前端和跨阻抗前端。APD探測器需要40到60伏的偏置電壓，標準的PIN二極管的偏置電壓為1到3伏。例如電阻上拉方式的，串聯(lián)電阻是可選的，并且附加的交流耦合電容可加在電阻與OUT一端的磁珠之間。1)電感上拉方式：，圖中指示了邏輯1和邏輯0的電流路徑。因此，必須采用很好的高頻印刷電路板布線技術(shù)。(3)串聯(lián)阻尼電阻上的壓降，等于調(diào)制電流與乘積的一半。該正向電壓等于帶隙電壓和激光二極管等效串連電阻上的壓降和()。4)模塊相關(guān)抖動為滿足SFP的時序要求，并使與APC環(huán)路時間常數(shù)相關(guān)的模塊相關(guān)抖動最小，保證環(huán)路的穩(wěn)定，在APCFILT1與APCFILT2之間接一電容。3)MAX3735與激光二極管的接口信號在激光二極管電接口處的反射會引起光輸出偏差，為了減少偏差，可在驅(qū)動電路輸出與激光二極管之間串聯(lián)一只阻尼電阻。4)保護電路電流監(jiān)視器MAX3735A能夠監(jiān)視(BC_MON，PC_MON)偏置電流()和光電流()。APC環(huán)路調(diào)節(jié)激光器偏置電流，以便使監(jiān)測器電流與設(shè)置的參考電流相匹配。當激光二極管直流耦合到驅(qū)動器時，調(diào)制電流擺幅可以達到60mA：采用交流耦合時，電流擺幅可達85mA。與激光器直流耦合可滿足多速率應(yīng)用及減少外部元件數(shù)量。和工作點一樣，光信號強度同樣受激光二極管特性的時漂和溫漂的影響。 激光器驅(qū)動電路所有用于直接調(diào)制的半導(dǎo)體激光二極管普遍需要一個直流偏置電流來設(shè)定工作點和信號調(diào)制電流。所謂帕爾貼效應(yīng)，是指當直流電流通過由兩種半導(dǎo)體材料組成的電偶時，在其一端吸熱，一端放熱的現(xiàn)象。當LD輸出功率增加時背光電流增大，放大器A的輸出電壓增高，這個電壓送到比較放大器B和直流參考電壓比較，使得Q1基極電位降低，Q1射極電流減小，從而使激光器光輸出功率降低，使激光器輸出穩(wěn)定的光功率。激光器光功率自動控制有許多方法，一是自動跟蹤偏置電流，使LD偏置在最佳狀態(tài)；二是峰值功率和平均功率的自動控制；三是PI曲線效率控制法等。把光脈沖的上升時間定義為從額定光功率的10%升到90%所需的時間，把光脈沖下降時間定義為從額定光功率的90%降到10%所需的時間。LD的PI特性隨器件的工作溫度變化而變化，LD是一個對溫度很敏感的器件，它的輸出功率隨溫度發(fā)生很大的變化，其PI特性曲線是系統(tǒng)設(shè)計和選擇器件的重要依據(jù)。光纖通信用光源應(yīng)滿足以下要求：(1)體積小，與光纖之間有較高的耦合效率；(2)發(fā)射的光波波長應(yīng)位于光纖的低損耗窗口，；(3)可以進行光強度調(diào)制；(4)可靠性高，要求它工作壽命長、工作穩(wěn)定性好；(5)發(fā)射的光功率足夠高，以便可以傳輸較遠的距離；(6)溫度穩(wěn)定性好，溫度變化時輸出光功率以及波長變化應(yīng)在允許范圍內(nèi)。再通過跨阻放大器將微小的電流信號轉(zhuǎn)化成一定幅度的電壓信號，最后通過限幅放大器限制信號電平落在所需要的準位，輸出給接收電端機。4)分析分立元件構(gòu)成的自動功率控制電路與自動溫度控制電路原理。它的第三個波長用于播放模擬影像信號，第二個光探測器(PIN)接收標準的共享天線電視(CATV)影像信號，在一個光載波上進行調(diào)制。CWDM技術(shù)兼?zhèn)洳⑿薪Y(jié)構(gòu)的低成本和單纖傳輸?shù)膬?yōu)點，必將在未來的體系結(jié)構(gòu)中起重要作用。長途大容量方面當前的熱點是10Gbit/s和40Gbit/s，最新市場研究表明，10Gbit/。支持熱插拔功能的光模塊目前有GBIC(Gigabit Interface Converter)和SFP(Small Form Pluggable)，由于SFP與SFF的外型大小相當，它可以直接插在電路板上，在封裝上較省空間，其未來的發(fā)展趨勢值得期待。目前的光通信市場競爭越來越激烈，通信設(shè)備要求的體積越來越小，接口板包含的接口密度越來越高。SFP模塊還支持熱插拔功能，即無需切斷電源，光模塊即可以與設(shè)備連接或斷開，網(wǎng)絡(luò)管理人員無需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)就可升級和擴展系統(tǒng)，對在線用戶不造成影響?？梢灶A(yù)見在今后兩三年內(nèi)智能SFP光模塊將成為市場的主要需求。未來的光模塊必須支持熱插拔，即無常切斷電源，模塊即可以與設(shè)備連接或斷開，由于光模塊可熱插拔，網(wǎng)絡(luò)管理人員無需關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)就可升級和擴展系統(tǒng)，對在線用戶不會造成什么影響。另外采用非制冷激光器也進一步降低了光模塊的制造成本。40Gbit/s方面目前的重點產(chǎn)品技術(shù)是：大功率波長可調(diào)/固定激光器、40G調(diào)制器(Inp EAM、LiNb03EOM、Polymer EOM)、高速電路(InP、GeSi材料)、波長鎖定器、低色散濾波器、動態(tài)均衡器、喇曼放大器、低色散開關(guān)、40Gbit/s PD(PIN、APD)、可調(diào)色散補償器組件(TUDCM)，前向糾錯(FEC)等?；旧希瑖鴥?nèi)外那些傳統(tǒng)的大通信公司如安捷倫、飛博創(chuàng)(fiberxon)、飛通、武漢電信器件公司等都有自己的各種類型的CWDM光模塊。并以MAXIM公司的激光器驅(qū)動芯片max373后放max3748和前放max3744為例，對構(gòu)成光收發(fā)一體模塊的各主要部分和主要電路進行介紹。光發(fā)射器的功能是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，有用信號通過電端機進行模/數(shù)轉(zhuǎn)換等相應(yīng)處理，轉(zhuǎn)換為數(shù)字NRZ碼信號，此信號加入激光器驅(qū)動電路，并由驅(qū)動電路輸出偏置電流與調(diào)制電流，以直接調(diào)制的方式驅(qū)動激光器產(chǎn)生相應(yīng)的光信號。激光器驅(qū)動電路是光發(fā)射模塊的主要電路，它將電信號通過電流強度調(diào)制的方式調(diào)制到半導(dǎo)體激光器上使之發(fā)出脈沖光信號，驅(qū)動電路還有自動光功率控制的功能，它能使發(fā)射模塊有更穩(wěn)定的輸出，并對激光器起到保護作用。下面主要討論激光二極管常用參數(shù)。特征溫度表征了LD的閾值電流對溫度的敏感性，越大，器件的溫度穩(wěn)定性越好。因此，為了保證激光器長期穩(wěn)定工作，必須采用自動溫度控制電路使激光器的工作溫度保持在20℃左右?？烧{(diào)直流參考電壓是一個可調(diào)的穩(wěn)壓電源。激光器的溫度控制電路由微制冷器、熱敏元件及控制電路組成。當LD工作于指定溫度時，三極管處于截止狀態(tài)，制冷器不工作。為檢測實際激光功率，一只光敏二極管將激光強度轉(zhuǎn)換為一個與之成正比的電流信號并將其反饋到激光驅(qū)動器，和一個預(yù)定的固定值相比較。目前市場上已經(jīng)有很多成熟的激光器驅(qū)動芯片方案，考慮到性價比、售后服務(wù)以及芯片方案的一致性我們選用MAXIM公司的MAX3735A激光器驅(qū)動芯片。MAX3735A激光驅(qū)動器包含三個部分：高速調(diào)制驅(qū)動器、帶有自動功率控制(APC)的激光器偏置電路和保護電路。由于BIAS輸出直接與激光二極管陰極連接，可利用電感將BIAS引腳的寄生效應(yīng)與激光器陰極隔離開，使該引腳的寄生電容最小。發(fā)送故障狀態(tài)會一直被鎖定，直到TX_DISABLE或Vcc引腳被觸發(fā)復(fù)位。2)APC環(huán)路通過調(diào)節(jié)電阻設(shè)置平均光功率。在激光器陰極與地之間接RC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，使光輸出偏差最小。與交流耦合相比，直流耦合具有以下優(yōu)勢：1)多速率兼容：直流耦合輸出能夠適應(yīng)較寬的調(diào)制頻率范圍，交流耦合激光器具有很低的截止頻率由于產(chǎn)生基線漂移而影響工作性能．2)更少的元件數(shù)量：直流耦合輸出僅需要兩到四個外部元件連接激光器而交流耦合接口則需要連接6至12個外部元件3)易于匹配：因為所需元件數(shù)量減少在匹配激光器與驅(qū)動器時需要考慮的變量和寄生參數(shù)較少4)低功耗：直流耦合允許更低的偏流，因為調(diào)制電流可用作平均光功率輸出5)通用性：較低的兼容電壓為設(shè)計提供了靈活性，允許一個器件用于多個激光器或多個輸出配置(例如MAX3735A能夠交流耦合也能夠直流耦合，而普通的交流耦合激光驅(qū)動器只能采用交流耦合)。交流耦合增加串聯(lián)電容和上拉電感。即在激光輸出強時，在激光輸出弱時。差分驅(qū)動的優(yōu)點包括：1)提高邊沿速度：差分驅(qū)動通過激光器提供電流接通與關(guān)閉的有源切換，標準的交流耦合接口和直流耦合接口只提供激光器的有源接通激光器的性質(zhì)和寄生電容限制了這些配置的關(guān)閉時間因為差分驅(qū)動提供有源關(guān)閉激光器它能改善下降沿，(采用相同激光器) 直流耦合輸出的光信號上升和下降時間 差分輸出的光信號上升和下降時間2)改善電流環(huán)路：差分驅(qū)動結(jié)構(gòu)提供了一個閉合的電流環(huán)，這能改善一些激光器的整體性能并降低EMI幅射，(用相同激光器) 0C48光眼圖(直流耦合) 0C48光眼圖(差分驅(qū)動)3)增大了電感容限：調(diào)制信號通路上的交流耦合電容將激光器的正向電壓與驅(qū)動器輸出隔離這提高了激光調(diào)制的裕量使得輸出允許在信號通路上存在更大的電感容限。 差分驅(qū)動(電感上拉)2)電阻上拉方式電阻上拉方式()與電感上拉方式非常相似，只是0UT引腳的上拉元件是電阻。在數(shù)字光纖通信中常用的光探測器主要有本征光電二極管PIN和雪崩光電二極管(APD)。前置放大器在減弱或防止電磁干擾和抑制噪聲方面起著特別重要的作用，設(shè)計要在帶寬和靈敏度之間進行折衷。為了擴大帶寬，有時使用均衡技術(shù)。為了校正和補償前端對帶寬的限制，在主放大器之前還可插入一個均衡器。其中為非線性前放輸出限幅電平，K為放大系數(shù)， (28)為光電二極管PIN產(chǎn)生的光電流，為非線性前放的輸出。它由一級互阻放大器、一級電壓放大