光模块的核心器件包含哪些？

光模块作为光纤通信系统中重要的组成部分，它起到光电转换的作用。本篇文章易天光通信（ETU-LINK）就为大家介绍下光模块的核心器件分别包含哪些？

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1、TOSA ：主要作用是实现电信号转光信号 ，主要包括激光器、MPD 、TEC 、隔离器、Mux 、耦合透镜等器件，有TO-CAN 、Gold-BOX 、COC（chip on chip) 、COB(chip on board) 等封装形式。对应用在数据中心的光模块，为了节省成本，TEC 、MPD 、隔离器都不是必备项。Mux 也仅在需要波分复用的光模块中。此外，有些光模块的LDD 也封装在TOSA 中。在芯片制程中，则将磊晶圆，制成雷射二极管。随后将雷射二极管，搭配滤镜、金属盖等组件，封装成TO can（Transmitter Outline can），再将此TO can与陶瓷套管等组件，封装成光学次模块（OSA），最后再搭配电子次模块。

2、LDD( LaserDiode Driver) ：将CDR 的输出信号，转换成对应的调制信号，驱动激光器发光 。不同类型的激光器需要选择不同类型的LDD 芯片。在短距的多模光模块中（例如100G SR4 ），一般来说CDR 和LDD 是集成在同一个芯片上的。

3、ROSA ：主要的作用是实现光信号转电信号 ，内置器件主要包括PD/APD 、DeMux 、耦合组件等，封装类型一般和TOSA 相同。PD 用于短距、中距的光模块，APD 主要应用于长距光模块。

4、CDR(Clock and Data Recovery) ：时钟数据恢复芯片的作用是在输入信号中提取时钟信号，并找出时钟信号和数据之间的相位关系 ，简单说就是恢复时钟。同时CDR 还可以补偿信号在走线、连接器上的损失。一般会使用到CDR的光模块，大多都是一些高速率、长距离传输的光模块，例如:10G-ER/ZR 一般都会用到的，使用CDR芯片的光模块会被锁定速率，不可以降频使用。

5、TIA( Transimpedance amplifier)：配合探测器使用。探测器将光信号转换为电流信号，TIA 将电流信号处理成一定幅值的电压信号，我们可以将它简单的理解为一个大电阻。PIN-TIA，PIN-TIA光接收器是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件，其工作原理是：PIN的光敏面受探测光照射时，由于p-n结处于反向偏置，光生载流子在电场的作用下产生漂移，在外电路产生光电流；光电流通过跨阻放大器放大输出，这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。

6、LA(Limiting Amplifier) ：TIA 输出幅值会随着接收光功率的变化而改变，LA 的作用就是将变化的输出幅值处理成等幅的电信号，给CDR 和判决电路提供稳定的电压信号。高速模块中，LA 通常和TIA 或CDR 集成在一起。

7、MCU ：负责底层软件的运行、光模块相关的DDM 功能监控及一些特定的功能。

以上就是易天光通信（ETU-LINK）为大家介绍的部分光模块器件，光模块根据不同场景的选择和使用是完全不同的，其中最主要的就是根据传输速率，传输距离，不同的波长来选择激光器类型和调制方式。

TOSA、ROSA基本认识

TOSA ROSA基本认识

什么是TOSA

TOSA是一种光发射器件，其功能是把电信号转换为光信号

半导体激光器LD分类

 半导体激光器1、 法布里-珀罗型激光器F-P LD2、分布反馈激光器DFB LD3、分布Bragg反射型激光器DBR LD4、量子阱激光器QW LD5、垂直腔面发射激光器VCSEL

半导体激光器LD激光器被视为20世纪的三大发明（还有半导体和原子能）之一，特别是半导体激光器LD倍受重视。

光纤通信中最常用的光源是半导体激光器LD和发光二极管LED。

主要差别：

发光二极管输出非相干光；

半导体激光器输出相干光。

发光二极管LED

对于光纤通信系统，如果使用多模光纤且信

息比特率在100～200Mb/s以下，同时只要求几十微瓦的输入光功率，那么LED是可选用的最佳光源。

比起半导体激光器，因为LED不需要热稳定和光稳定电路，所以LED的驱动电路相对简单，另外其制作成本低、产量高。

发光二极管LED

 LED的主要工作原理对应光的自发发射过程，因而是一种非相干光源。

 LED发射光的谱线较宽、方向性较差，本身的响应速度又较慢，所以只适用于速率较低的通信系统。

在高速、大容量的光纤通信系统中主要采用半导体激光器作光源。

半导体激光器LD 半导体激光器的优点：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤尺寸适配，可直接调制，相干性好。

 按结构分类： F-P LD、 DFB LD、 DBR LD、 QW LD、 VCSEL

 按性能分类：低阈值LD、超高速LD、动态单模LD、大功率LD

 按波长分类：

光接收管芯可分为：850nm和1100-1650nm通用；

激光器管芯可分为：850nm，1310nm，1490nm，

1550nm以及CWDM管芯；

半导体激光器的工作特性

激光器件的绝对最大额定值：

光输出功率（Po和Pf）：从一个未损伤器件可辐射出的最大连续光输出功率。 Po是从器件端面输出的光功率， Pf是从带有尾纤器件输出的光功率。

正向电流（IF）：可以施加到器件上且不产生器件损伤的最大连续正向电流。

反向电压（VR）：可以施加到器件上且不产生器件损伤的最大方向电压。

半导体激光器的P－I特性

典型的P－I曲线

LD TO-CAN封装结构剖面图：

激光器封装目的：

（1）隔绝环境，避免伤害，保证清洁；

（2）为器件提供适合的外引线；

（3）提高机械强度，抵抗恶劣环境；

（4）提高光学性能；

TOSA分类物料组成、生产流程、结构封装要求

1、气密性好，保证管芯与外界隔绝；2、结构牢固可靠，部件位置稳定，经受各种环 境；

3、耐热性好，化学性能稳定，抗温度循环冲击；

4、可焊性好，工艺性好，有拉力强度；5、符合标准，系列化，成本低适合批量生产；

封装器件主要求：

SC-TOSA

SC-TOSA1、SC金属组件装配所需物料:

开口陶瓷套筒 金属件

插 芯

SC-TOSASC-LD金属组件:

SC-TOSA

过渡环 管芯座

LD管芯SC-LD金属组件:

SC-TOSA所需物料:

SC-TOSASC-TOSA整体结构示意图：

LC-TOSA

LC-TOSA

管芯座一体化金属件

过渡环 LD管芯

LC-TOSA所需物料:

LC-TOSALC-TOSA整体结构示意图：

TOAS耦合测试原理

TOSA 管芯管脚及性图TOSA 耦合测试原理图

LD+

PD-

LD-

LIV测试

TOSA测试性能 TOSA主要性能参数 1.阈值电流Ith；激光二极管开始振荡的正向电流 2.工作电流Iop和工作电压Vop； 3.斜效率η；输出激光光功率的改变量与泵浦激光光功率改变量的比值

 4.峰值波长λ；光谱辐射功率最大的值所对应的波长 5.谱宽△；峰值发射波长的辐射功率的1/2所对应两波长的间隔 6.监视电流Im；是指在规定的LD输出功率时，在给定的光电二极管反向电压时的光电二极管的光电流

 7.输出功率Po；在阀值电流以上所加正向电流达到规定的调制电流时，从激光二极管光窗输出的光功率定义为PO，对带有尾纤的激光二极管来说，把从光纤末端发射出的光功率定义为PF

TOSA制作注意事项1、管芯与管芯座粘接激光焊接不良分析比较

不良品

TOSA制作注意事项2、管芯与管芯座激光焊接不良分析比较

不良品 不良品

TOSA制作注意事项3、耦合SFP模块组件方向控制

5067-2615方向

TOSA制作注意事项4、耦合激光焊接焊点要求

LIV测试PD不良比较

正常品PD不良品

ROSA结构、物料组成、工作原理、生产流程

1、ROSA生产流程

2、PIN TIA分类

3、PINTIA结构组成

4、ROSA物料组成

5、ROSA工作原理

PIN-TIA分类

按结构分：

1、PIN2、PINTAI3、APD4、APDTIA

PIN-TIA 封装结构剖面图

1、管座（Header）2、跨阻放大器（TIA）3、载体（Submount）4、光电二极管（PD）5、电容6、管帽（Cap）7、球面透镜

PIN-TIA 封装结构剖面图

1、管座（Header）2、跨阻放大器（TIA）3、载体（Submount）4、光电二极管（PD）5、电容6、管帽（Cap）7、视窗（Window）

ROSA 结构分类

ROSA物料组成4PIN SC ROSA耦合所需物料:

（SC-PINTIA塑料件）PIN TIA管芯

ROSA物料组成4PIN SC ROSA结构

ROSA物料组成4PIN LC ROSA耦合所需物料:

LC-ROSA塑料件 PIN TIA管芯

ROSA物料组成4PIN SC ROSA结构

ROSA物料组成5PIN LC SFP ROSA结构

LC塑料件 透镜 5PIN PINTIA管芯

ROSA物料组成5PIN LC SFP ROSA结构

ROSA 耦合测试原理

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