• • • • • • • • • • • • • • 光纤通信系统 缩略语 LD的基本工作原理及其关键性能指标 TOSA分类及其基本结构 TOSA生产工艺 TOSA测试原理 PD的基本工作原理及其关键性能指标 ROSA的分类及基本结构 ROSA的生产工艺 ROSA测试原理 TOSA/ROSA常见问题 P2P BOSA 基本结构、生产工艺及其常见问题 模块封装种类 补充：功率换算（百分比换算）
发送接收
• 信号激光器 • 光调制器 • 光电探测器 • 锁波器 • 光发送摸块 • 光接收摸块 • 光收发摸块
波分复用
• 薄膜滤波器 • 光纤光柵 • 列阵波导光柵 • 全息光柵 • 光环行器 • 光交错复用器 • 分波/合波摸
增益放大
• 光纤放大器 • 光隔离器 • 分路耦合器 • 泵浦激光器 • 光增益平衡器 • 光衰减器 • 半导体光放大
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光纤通信系统基本链路框图
信息
语音 视频 数据
电子 电信号 光 发射器 发射器
调制 复用
光信号
电信号 电子 光 接收器 接收器
解调 解复 用
信息ห้องสมุดไป่ตู้
语音 视频 数据
光纤 传输
幅度
时间
幅度 时间
光发射器+传输光纤+光接收器=基本的光纤通信系统
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光纤通信系统中的器件
产品超过 9000 品种
TOSA关键工艺简介
Cap (Aspherical/ ball Lens)
Chip Monitor PD
Submount
Header (Stem)
TOSA关键工艺简介
Die Attach 芯片粘贴 (焊料覆盖大于50%)
Wire Bonding 金线焊接 (焊点、高度、弧度)
Cap Weld 封盖焊接 (焊带、接缝、位置)
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LD基本工作原理-三种的LD的主要特性与区别
Power FP Spectrum 单横模 多纵模 Wavelength Power DFB Spectrum 单纵模 中心波长：1310nm, 1550nm 光谱宽度：<0.1nm 发射模式：单纵模 中心波长：1310nm, 1550nm 光谱宽度：1~2nm 发射模式：单横模，多纵模
PD Submount PD Chip
Lens cap with 8O facet
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TOSA部件装配演示
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TOSA生产工艺流程
TOSA To-Can 制造流程 Die Mount LD&PD Chip To Submount 贴LD&PD芯片到 陶瓷片上 Tack Weld 预封盖焊接 Cap Weld 封盖焊接 Weld Inspection 封盖目检 Gross Leak Test 粗检漏 Fine Leak Test 细检漏 Burn-In 老化 Post-Purge Test 老化后测试 Visual Inspection 外观检查 TOSA 制造流程 Attach Isolator To To-Can Cap 贴光隔离器 Laser Marking 激光打标 Align & Laser Welding 耦合及激光焊接 Inspection Of Weld Spot 焊点检查 TC Screening TC老化筛选
P(mW) 输入输出特性 Ip=RP。R=Ip/P(A/W)称为响应度。 该特性表明光电二极管将光信号转 换为电信号的效率。当输出光功率 达到一定值时，光电转换效果将趋 于饱和。
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800
1600 λ(nm)
响应度和波长的关系 R≈(η/1248)λ(nm)。响应度与波长在 一定范围内呈线性正比关系。说明 波长越长，相同数量的光能产生的 电流就越大。长截止波长，短截止 波长。
Die Mount COC To Header 贴COC到Header
Wire Bonding 金线焊接
Final Test 终测
Final Inspection 外观检查 Package 包装 End
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Visual Inspection 贴片、金线目检
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Pre-Purge Test 老化前测试
GBE
1.0625G
1310nm 1550nm 850nm
FC
1.0625/2.125G
1310nm 1550nm
CWDM DWDM
155M~2.67G 155M~2.67G
1270~1610nm 1563.05~ 1528.77nm 850nm
10G (SDH, Ethernet, FC shared)
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TOSA关键性能指标
• LD光谱特性
中心波长(λp): 激光器发射出的所有光谱线的峰值波长。(nm) 光谱宽度(△λ): 半高全宽，即光功率下降至峰值波长一半时光谱宽度。(nm) 光谱移动(△λp): 峰值波长随着温度变化的程度。(nm/℃)
• LD驱动特性
阈值电流(Ith): 为达到阈值增益所需的注入电流。(mA) 阈值电流漂移(△Ith): 阈值电流随温度变化的程度。(mA/℃) 输出光功率(Pf): 典型工作电流下的输出光功率。(mW or dBm) 斜率效率(SE): 激光器将电流转化为光功率的效率。(mW/mA) 斜率效率漂移(△SE/ △T): 斜率效率随温度变化的程度。(%/℃) 正向电压(Vf): 驱动电流维持额定输出光功率时激光器管两端的压降。(V) 光上升/下降时间: 光功率从20%上升至80%的时间，反之为下降时间。(ps)
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PD基本工作原理-PD等效电路图
Rf反馈电阻 Vout=IpRz
光
PD
-
-
+ + 前置放大器TIA Rz: 前置放大器等效输入阻抗(互阻抗) Ip: 光电二极管输出光电流 ROSA=PD+TIA＋Housing
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ROSA关键性能指标
• PD特性
响应度(R): 单位输入光功率下所产生的光电流。(A/W) 工作波长(λ): 有效工作波长范围。 暗电流(Id): 正常反向偏压下，无光输入时PD输出电流。(nA) 带宽(BW): 在无重大错误情况下，光电二极管所能检测到的最大频率，或 比特率(Hz或bps)。 击穿电压(Vbr): APD芯片反向偏压到达饱和状态时的电压。(V) 增益(M): APD芯片雪崩增益。
+
V-I Curve TOSA激光二极管电压 与驱动电流间的曲线特 特性
Optical Spectrum Analyzer 光谱分析仪 1 DUT 待测器件 2 3 4 Operator switch manually 操作员手动切 换 Optical Head 光头及适配器
+
M-I Curve TOSA监控光电二极管 电流与驱动电流间的曲 线特性
+
Lightwave Multimeter 光功率计 Electronic Signal wire电信号线 Fiber Jumper 光纤跳线 GPIB Cable GPIB总线
Optical Spectrum TOSA光谱特性
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PD基本工作原理-输入输出特性
R(A/W)
Ip(mA)
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TOSA分类
TOSA分类
应用 工作速率
155M 622M 1.244G 2.488G
工作波长
850nm 1310nm 1550nm 850nm
芯片类型
VCSEL
光接口形式
管脚定义类型
SDH/SONET
FP/DFB VCSEL FP/DFB VCSEL LC/SC FP/DFB FP/DFB DFB VCSEL FP/DFB 共阴/共阳
Wavelength
Power
VCSEL Spectrum 单纵模 中心波长：850nm 光谱宽度：<1nm 发射模式：单纵模
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Wavelength
LD基本工作原理-激光器的偏置与调制
P(mW)
P(mW)
数字调制
模拟调制
输出光脉冲 Po Po Ith Ib Im Ith Ib
输出光脉冲
9.953~10.709G
1310nm 1550nm
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TOSA主要类型介绍
SC FP/DFB TOSA
TOP VIEW
LC FP/DFB TOSA
TOP VIEW
SC VCSEL TOSA
TOP VIEW
LC VCSEL TOSA
TOP VIEW
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TOSA基本结构
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Laser Welding 激光焊接 (位置、裂纹、接合、颜色)
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TOSA测试原理简介
L-I Curve TOSA输出光功率与驱 动电流间的曲线特性
Programmable Laser Power Supply 可编程激光电流源
Source Meter Unit 电压电流源
Computer/GPIB 带GPIB计算机
If(mA) 逻辑1
If(mA)
逻辑0
输入电脉冲 Io=Ib+Im Po=η(Ib+Im-Ith)/2
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输入电信号
Im
Io=Ib+Im Po=η(Ib-Ith)
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