光通信模块最全知识

一、光收发一体模块定义

光收发一体模块由光电子器件、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。发射部分是：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，使输出的光信号功率保持稳定。接收部分是：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，输出的信号一般为PECL电平。同时在输入光功率小于一定值后会输出一个告警信号。

二、光收发一体模块分类

按照速率分：以太网应用的100Base（百兆）、1000Base（千兆）、10GE SDH应用的155M、622M、2.5G、10G

按照封装分：1×9、SFF、SFP、GBIC、XENPAK、XFP，各种封装见图1～6

1×9封装--焊接型光模块，一般速度不高于千兆，多采用SC接口

SFF封装--焊接小封装光模块，一般速度不高于千兆，多采用LC接口。SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的MT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。

GBIC封装--热插拔千兆接口光模块，采用SC接口。GBIC是Giga Bitrate Interface Converter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。

SFP封装--热插拔小封装模块，目前最高数率可达4G，多采用LC接口。SFP是SMALL FORM PLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）

XENPAK封装--应用在万兆以太网，采用SC接口

XFP封装--10G光模块，可用在万兆以太网，SONET等多种系统，多采用LC接口

1.发展的方向之一：小型化

光收发模块作为光纤接入网的核心器件推动了干线光传输系统向低成本方向发展，使得光网络的配置更加完备合理。光收发模块由光电子器件、功能电路和光接口等结构件组成，光电子器件包括发射和接收两部分，发射部分包括LED、VCSEL、FP LD、DFB LD等几种光源；接收部分包括PIN型和APD型两种光探测器。

类型

工作波长 (nm)

特点

LED

Light Emitting

850

低成本，性能一般，只能用于100M左右低速传输

FP

Fabry-Perot Laser

1310

通用，性能尚可，可用于中距离高速传输

DFB

Distribution-Feedback Leaser

1310

成本较高，能提供较高功率，用于长途传输

1550

VCSEL

Verical Cavity Suface Emitting Laser

850

生产成本低，短距离传输，可用于高速

1310

EML

Electro-Absorption Modulator with Laser

1310

成本很高，且需要提供较高的电压，但可传输100KM以上的距离

1550

MZ

Mach-Zender Modulator

使用很少，工艺复杂

目前的光通信市场竞争越来越激烈，通信设备要求的体积越来越小，接口板包含的接口密度越来越高。传统的激光器和探测器分离的光模块，已经很难适应现代通信设备的要求。为了适应通信设备对光器件的要求，光模块正向高度集成的小封装发展。高度集成的光电模块使用户无须处理高速模拟光电信号，缩短研发和生产周期，减少元气件采购种类，减少生产成本，因此也越来越受到设备制造商的青睐。

目前光收发模块中的光电器件的封装由较大尺寸的双列直插形式为主发展为以同轴封装形式为主；光接口等结构件从ST、FC发展到SC及更小尺寸的LC、MT-RJ型连接口形式，相应的光收发模块的封装形式也从金属封装发展到塑料封装，由单接口的分离模块发展到双接口的收发一体模块。管脚排列及封装由双列直插20脚、16脚分离模块发展到单排9脚(1X9)、双排9脚(2X9)以及今后的双排10脚和双排20脚的收发一体模块。SFF（Small Form Factor）小封装光模块采用了先进的精密光学及电路集成工艺，尺寸只有普通双工SC（1X9）型光纤收发模块的一半，在同样空间可以增加一倍的光端口数，可以增加线路端口密度，降低每端口的系统成本。又由于SFF小封装模块采用了与铜线网络类似的MT-RJ接口，大小与常见的电脑网络铜线接口相同，有利于现有以铜缆为主的网络设备过渡到更高速率的光纤网络以满足网络带宽需求的急剧增长。

小封装光收发模块以其外观封装体积小的优势，使网络设备的光纤接口数目增加了一倍，单端口速率达到吉比特量级，能够满足INTERNET时代网络带宽需求的快速增长。可以说小封装光收发模块技术代表了新一代光通信器件的发展趋势，是下一代高速网络的基石。国外各大光模块供应商已生产了各种用于不同速率和距离的小封装光模块，国内一些光器件供应商（像上海大亚光电）也开始研发和生产各速率SFF小封装光模块。

2.发展的方向之二：低成本、低功耗

通信设备的体积越来越小，接口板包含的接口密度越来越高，要求光电器件向低成本、低功耗的方向发展。

目前光器件一般均采用混合集成工艺和气密封装工艺，下一步的发展将是非气密的封装，需要依靠无源光耦合(非X-Y-Z方向的调整)等技术进一步提高自动化生产程度，降低成本。随着光收发模块市场需求的迅速增长，功能电路部分专用集成电路的供应商也逐渐增多，供应商在规模化、系列化方面的积极投资使得此类IC的性能越来越完善，成本也越来越低，从而缩短了光收发模块的开发周期，降低了成本。尤其是处理高速、小信号、高增益的前置放大器采用的是GaAs工艺和技术，SiGe技术的发展，使得这类芯片的成品率及制造成本得到很好的控制，同时可进一步降低功耗。另外采用非制冷激光器也进一步降低了光模块的

制造成本。目前的小封装光模块也都采用低电压3.3v供电，保证了端口的增加不会提高系统的功耗。

3.发展的方向之三：高速率

人们对信息量要求越来越多，对信息传递速率要求越来越快，作为现代信息交换、处理和传输主要支柱的光通信网，一直不断向超高频、超高速和超大容量发展，传输速率越高、容量越大，传送每个信息的成本就越来越小。长途大容量方面当前的热点是10 Gbit/s 和40Gbit/s，据ElectroniCast最新的市场研究，10 Gbit/s数据通信收发模块的全球总消费量将从2001年的1.57亿美元增长到2010年的90亿美元。2001年早期使用10 Gbit/s数据通信收发器的数量不到10万个，但到2003年，10 Gbit/s数据通信收发模块将增加到200万个。在接下来的几年内仍将会猛烈增长，2005年将会达到700万个。在整个消费领域，继10-gigabit 光纤通道之后，10-gigabit以太网将会有强烈的影响。目前SDH单通道光系统正向40Gbit/s冲击。高速系统和器件方面,很多公司今年推出了40Gbit/s系统。40Gbit/s方面目前的重点产品技术是：大功率波长可调/固定激光器、 40G调制器（Inp EAM、LiNbO3EOM、Polymer EOM）、高速电路（InP、GeSi材料）、波长锁定器、低色散滤波器、动态均衡器、喇曼放大器、低色散开关、40Gbit/sPD（PIN、APD）、可调色散补偿器组件（TU-DCM），前向纠误（FEC）等。

从现阶段电路技术来说，40Gbit/s已接近“电子瓶颈”的极限。速率再高，引起的信号损耗、功率耗散、电磁辐射（干扰）和阻抗匹配等问题难以解决，即使解决，则要花费非常大的代价。

4.发展的方向之四：远距离

光收发模块的另一个发展方向是远距离。如今的光网络铺设距离越来越远，这要求远程收发器来与之匹配。典型的远程收发器信号在未经放大的条件下至少能传输100公里，其目的主要是省掉昂贵的光放大器，降低光通讯的成本。基于传输距离上的考虑，很多远程收发器都选择了1550波段(波长范围约为1530到1565nm)作为工作波段，因为光波在该范围内传输时损耗最小，而且可用的光放大器都是工作在该波段。

5.发展的方向之五：热插拔

未来的光模块必须支持热插拔，即无需切断电源，模块即可以与设备连接或断开，由于光模块是热插拔式的，网络管理人员无需关闭网络就可升级和扩展系统，对在线用户不会造成什么影响。热插拔性也简化了总的维护工作，并使得最终用户能够更好地管理他们的收发模块。同时，由于这种热交换性能，该模块可使网络管理人员能够根据网络升级要求，对收发成本、链路距离以及所有的网络拓扑进行总体规划，而无需对系统板进行全部替换。支持这热插拔的光模块目前有GBIC和SFP（Small Form pluggable），由于SFP与SFF的外型大小差不多，它可以直接插在电路板上，在封装上较省空间与时间，且应用面相当广，因此，其未来发展很值得期待，甚至有可能威胁到SFF的市场。

光纤是如何工作的？ [/b]

通讯用光纤由外覆塑料保护层的细如毛发的玻璃丝组成。玻璃丝实质上由两部分组成：核心直径为9到62.5µm，外覆直径为125µm的低折射率的玻璃材料。 虽然按所用的材料及不同的尺寸而分还有一些其它种类的光纤，但这里提到的是最常见的那几种。光在光纤的芯层部分以“全内反射”方式进行传输，也就是指光线 进入光纤的一端后，在芯层和包层界面之间来回反射，进而传输到光纤另一端。芯径为62.5µm，包层外径为125µm的光纤称为62.5/125µm 光纤。

[b]2. 多模和单模的区别是什么？ [/b]

[b]多模： [/b]

几乎所有的多模光纤尺寸均为50/125µm或62.5/125µm，并且带宽（光纤的信息传输量）通常为200MHz到2GHz。多模光端机通过多模光纤可进行长达5公里的传输。以发光二极管或激光器为光源。

[b]单模： [/b]

单模光纤的尺寸为9-10/125µm，并且较之多模光纤具有无限量带宽和更低损耗的特性。而单模光端机多用于长距离传输，有时可达到150至200公里。采用LD或光谱线较窄的LED作为光源。

[b]区别与联系： [/b]

单模光纤价格便宜，但单模设备较之同类的 多模设备却昂贵很多。单模设备通常既可在单模光纤上运行，亦可在多模光纤上运行，而多模设备只限于在多模光纤上运行。

[b]3. 使用光缆时传输损耗如何？ [/b]

这取决于传输光的波长以及所使用光纤的种类。

850nm波长用于多模光纤时: 3.0dBm/km

1310nm波长用于多模光纤时: 1.0 dBm/km

1310nm波长用于单模光纤时: 0.4 dBm/km

1550nm波长用于单模光纤时: 0.2 dBm/km

[b]网络连接设备接口类型[/b]

[b]BNC接口[/b]

BNC接口是指同轴电缆接口，BNC接口用于75欧同轴电缆连接用，提供收（RX）、发（TX）两个通道，它用于非平衡信号的连接。

[b]光纤接口[/b]

光纤接口是用来连接光纤线缆的物理接口。通常有SC、ST、LC、FC等几种类型。对于10Base-F连接来说，连接器通常是ST类型，另一端FC连的是光纤步线架。FC是Ferrule Connector的缩写，其外部加强方式是采用金属套，紧固方式为螺丝扣。ST接口通常用于10Base-F，SC接口通常用于100Base-FX和GBIC，LC通常用于SFP 。

[b]RJ-45接口[/b]

RJ-45接口是以太网最为常用的接口，RJ-45是一个常用名称，指的是由IEC（60）603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置（8针）的模块化插孔或者插头。

[b]RS-232接口[/b]

RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换 接口技术标准”。该标准规定采用一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。

[b]RJ-11接口[/b]

RJ-11接口就是我们平时所说的电话线接口。RJ-11是用于西部电子公司（Western Electric）开发的接插件的通用名称。其外形定义为6针的连接器件。原名为WExW，这里的x表示“活性”，触点或者打线针。例如， WE6W 有全部6个触点，编号1到6, WE4W 界面只使用4针，最外面的两个触点(1和6) 不用，WE2W 只使用中间两针（即电话线接口用）。

以太网交换机常用的光模块有SFP，GBIC，XFP，XENPAK。它们的英文全称，中文名不常用，可以简单了解下

SFP: Small Form-factor Pluggable transceiver ，小封装可插拔收发器

GBIC ：GigaBit Interface Converter，千兆以太网接口转换器

XFP: 10-Gigabit small Form-factor Pluggable transceiver 万兆以太网接口小封装可插拔收发器

XENPAK: 10 Gigabit EtherNet Transceiver PAcKage万兆以太网接口收发器集合封装

通过diplay interface命令可以在软件中显示光模块的端口类型信息，显示格式为

XXXX_BASE_YY[_AAAA]_ZZZ[_BBBB]，各字段含义如下表所示

字段名称

含义

取值

取值说明

XXXX

光模块支持的最高速率

10G

10GE

1000

1000M

100

100M

YY

传输距离

SX

短距

LX

中距

LH+传输距离

长距

T

电接口

ZZZ

连接器类型

SFP

SFP接口

GBIC

GBIC接口

XENPAK

XENPAK接口

XFP

XFP接口

AAAA

接口光纤类型

MM+中心波长

多模光纤

SM+中心波长

单模光纤

BBBB

附加特性（可选）

BIDI

单纤双向模块

CWDM

CWDM 模块

STACK

堆叠模块

对于没有插入光模块的接口，显示为ZZZ_NO_CONNECTOR，其中ZZZ与上述连接器类型一致。

对于不能识别的光模块，显示为ZZZ_UNKNOWN_CONNECTOR，其中ZZZ与上述连接器类型一致。

对于无附加特性项的模块，不显示附加特性项

如：显示以太网端口GigabitEthernet2/1/1的端口信息如下

[fabric-56]display intterface g2/1/1

GigabitEthernet2/1/1 current state : UP

IP Sending Frames' Format is PKTFMT_ETHNT_2, Hardware address is 00e0-fc10-4378

Media type is optical fiber, loopback not set

Port hardware type is 1000_BASE_SX_SFP

sx表示该端口为短距1000M SFP模块

参数

含义

850nm 1310nm 1550nm

光波波长

100Mbps 1000Mbps

传输速率

10km 30km 70km

链路长度

SX LX

激光器类型（短波 长波）

SM MM

工作模式（单模 多模）

光纤连接器

光纤连接器由光纤和光纤两端的插头组成，插头由插针和外围的锁紧结构组成。根据不同的锁紧机制，光纤连接器可以分为FC型、SC型、LC型、ST型和MTRJ型。

FC连接器采用螺纹锁紧机构，是发明较早、使用最多的一种光纤活动连接器。

SC是一种矩形的接头，由NTT研制，不用螺纹连接，可直接插拔，与FC连接器相比具有操作空间小，使用方便。低端以太网产品非常常见。

LC是由LUCENT开发的一种Mini型的SC连接器，具有更小的体积，已广泛在系统中使用，是今后光纤活动连接器发展的一个方向。低端以太网产品非常常见。

ST连接器是由AT&T公司开发的，用卡口式锁紧机构，主要参数指标与FC和SC连接器相当，但在公司应用并不普遍，通常都用在多模器件连接，与其它厂家设备对接时使用较多。

MTRJ的插针是塑料的，通过钢针定位，随着插拔次数的增加，各配合面会发生磨损，长期稳定性不如陶瓷插针连接器。 光纤知识

光纤是传输光波的导体。光纤从光传输的模式来分可分为单模光纤和多模光纤。

在单模光纤中光传输只有一种基模模式，也就是说光线只沿光纤的内芯进行传输。由于完全避免了模式射散使得单模光纤的传输频带很宽因而适用与高速，长距离的光纤通迅。

在多模光纤中光传输有多个模式，由于色散或像差，这种光纤的传输性能较差，频带窄，传输速率较小，距离较短。 光纤的特性参数

光纤的结构预制的石英光纤棒拉制而成，通信用的多模光纤和单模光纤的外径都为125μm。

纤体分为两个区域：纤芯(Core)和包层(Cladding layer)。单模光纤纤芯直径为8~10μm，多模光纤纤芯径有两种标准规格，芯径分别为62.5μm（美国标准）和50μm（欧洲标准）。

我们在用户资料中经常看到对接口光纤规格有这样的描述：62.5μm/125μm多模光纤，其中62.5μm就是指光纤的芯径，125μm就是指光纤的外径。

单模光纤使用的光波长为1310nm或1550 nm。

多模光纤使用的光波长多为850 nm。

从颜色上可以区分单模光纤和多模光纤。单模光纤外体为黄色，多模光纤外体为橘红色。

千兆光口自协商

千兆光口可以工作在强制和自协商两种模式。802.3规范中千兆光口只支持1000M速率，支持全双工（Full）和半双工（Half）两种双工模式。

自协商和强制最根本的区别就是两者再建立物理链路时发送的码流不同，自协商模式发送的是/C/码，也就是配置（Configuration）码流，而强制模式发送的是/I/码，也就是idle码流。

千兆光口自协商过程

一、两端都设置为自协商模式

双方互相发送/C/码流，如果连续接收到3个相同的/C/码且接收到的码流和本端工作方式相匹配，则返回给对方一个带有Ack应答的/C/码，对端接收到Ack信息后，认为两者可以互通，设置端口为UP状态

二、一端设置为自协商，一端设置为强制

自协商端发送/C/码流，强制端发送/I/码流，强制端无法给对端提供本端的协商信息，也无法给对端返回Ack应答，故自协商端DOWN。但是强制端本身可以识别/C/码，认为对端是与自己相匹配的端口，所以直接设置本端端口为UP状态

三、两端均设置为强制模式

双方互相发送/I/码流，一端接收到/I/码流后，认为对端是与自己相匹配的端口，直接设置本端端口为UP状态

网卡的全双工（Full Duplex）是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，这好像我们平时打电话一样，说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工。

提到全双工，就不能不提与之密切对应的另一个概念，那就是“半双工（Half Duplex）”，所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生，举个简单例子，一条窄窄的马路，同时只能有一辆车通过，当目前有两量车对开，这种情况下就只能一辆先过，等到头儿后另一辆再开，这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是基于半双工的产品。随着技术的不断进步，半双工会逐渐退出历史舞台。

1：光模块知识在哪里可以了解

找光线通信方面的书籍。

2：消光比是什么与功能有什么关系？

消光比就是理论上有光发出（逻辑1）和没有光发出（逻辑0）之间的一种比较。即两种逻辑下，激光器发出光的差，通常用dB表述。当他们之间为一半关系时，我们通常说他们差距为3dB。

3：Crossion是什么与功能有什么关系

Crossion指眼图交叉点，交叉点低，不一定是有什么问题，交叉点在30%~50%的范围内都是可以接受的；交叉点太低则是消光比过大，那么在“0”信号产生的功率与示波器底噪相当，则被淹没，无法辨别信号了，这时需要将消光比调小；

4：抖动是什么与功能有什么样的关系？

抖动你可以看成是正常值和最大值（或最小值）之间的变化。抖动大了，眼图就不好，形成了上冲或下冲。

5：什么是光眼？

光信号的眼图。眼图就是逻辑1和逻辑0通过时间的积累形成的一个点的集合，不是一个时间点的图，而是很长一段时间的集合。

6：什么是电眼？

电信号的眼图。

7：从眼图的质量可以直接分辨好坏吗？

眼图可以反映一个模块的好坏。但眼图好不一定质量好。眼图是时间短的表现。

8：光眼抖动大是什么地方坏了？

9：光眼Crossion小是什么地方出了问题？

10：光模块出现误码是哪里坏了？

11：光谱是什么？

光的谱宽。谱，可以理解为频率范围。

12：CWDM是什么？

粗（粗糙的）波分复用。对应DWDM（密集波分复用）。波分复用，故名思义，就不会把光波在不同频段分来使用。 13：衰减器有什么作用？为什么要衰减？

作用是将信号减小。原因是光在实际的系统中传输时会由于损耗而变小，我们在做光模块时不可能拿到实地去测接收端的光功率，只能通过衰减器来模拟实际系统的损耗，看损耗到什么程度（光减小到什么程度）会使接收端出现误码。

14.什么是光放大器？

光纤放大器是对光信号进入接收机之前进行放大，由于光纤存在着损耗，这样导致光信号能量降低，光纤通信系统的传输距离将会受到限制。在长距离的光纤传输系统中，当光信号沿光纤传播一定的距离后，就需要放大器对已经衰减了的光信号进行放大，延长传输距离，增强注入光纤的光功率，来提高接收机的灵敏度。

15.发光二极管和半导体激光器发出的光最突出的差别是什么？

*发光二极管产生的光是非相干光，频谱宽；激光器产生的光是相干光，频谱很窄。发光二极管光谱宽、能量低、没有阈值。激光二极管有谐振腔，有阈值，能量高，光谱窄。

16.发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）的工作特性最明显的不同是什么？

*LED没有阈值，LD则存在阈值，只有注入电流超过阈值后才会产生激光。

17.光纤通信系统的噪声产生的因素有哪些？

*有由于消光比不合格产生的噪声，光强度随机变化的噪声，时间抖动引起的噪声，接收机的点噪声和热噪声，光纤的模式噪声，色散导致的脉冲展宽产生的噪声，LD的模分配噪声，LD的频率啁啾产生的噪声以及反射产生的噪声。

18.在目前商用光纤中，什么波长的光具有最小色散？什么波长的光具有具有最小损耗？

*1310nm波长的光具有最小色散，1550nm波长的光具有最小损耗。

19.波分复用器

在光纤通信线路中可以对波长进行分割复用/解复用的器件。按复用波长的数量，可分为二波长复用器和多波长复用器；根据复用波长之间的间隔，又可分为粗波分复用器（CWDM）和密集波分复用器（DWDM），用于各种波分复用系统、光纤放大器等。

20. 光隔离器

在光纤通信线路中使光信号只能单向传输的器件。

21.光环形器

使光信号只能沿固定途径进行环行传输的器件。

22.光连接器的作用及构成？

光连接器主要是实现将两根光纤连接到一起。光纤不是电线，拧在一起并不能通光，光线需要对准才能实现连接。光连接器主要就是完成两根光纤中的光线再对准。

23.光耦合器与分路器的区别？

耦合器的说法来自制作过程中要实现两束光的互相耦合。两束光的耦合可以实现光功率的分光合光，也可以实现不同波长光的分配或者汇合。一般我们说光耦合器就包括了分光，合光以及WDM器件。说到光耦合器目前我们都指的是光纤器件;

24.光模块的消光比，抖动都是什么意思？

消光比应该是通光时和不通光时的光功率之比，抖动是指数字信号在抽样时刻在时间上偏离其理想位置的非累积短时偏移吧。

25.何为GBIC？

GBIC是GigaBitrateInterfaceConverter的缩写，是将千兆位电信号转换为光信号的接口器件。GBIC设计上可以为热插拔使用。GBIC是一种符合国际标准的可互换产品。采用GBIC接口设计的千兆位交换机由于互换灵活，在市场上占有较大的市场分额。

26.何为SFP？

SFP是SMALLFORMPLUGGABLE的缩写，可以简单的理解为GBIC的升级版本。SFP模块体积比GBIC模块减少一半，可以在相同的面板上配置多出一倍以上的端口数量。SFP模块的其他功能基本和GBIC一致。有些交换机厂商称SFP模块为小型化GBIC（MINI-GBIC）。

光收模块主要是把接收到的光信号转换成电信号的模块，其主要部分是光电检测器，光纤通信系统中使用2类光电检测器，即光电二极（PIN）管和雪崩光电二极管（APD）。

1、PIN探测器

PIN探测器是在普通光电二极管的基础上加入一层耗尽层的器件，它具有量子效率高、暗电流低、响应速度高、工作偏压低、不具有倍增效应的特点。采用PIN管检测器的光收模块，其接收灵敏度偏低，一般为-20dBm，但过载点高，过载点在0dBm左右，实际测试结果为+4dBm左右，一般用于端站之间短距离的通讯。

2、APD探测器

雪崩光电二极管是一种利用较高的偏压加速光子激发出的电子空穴对，碰撞出二次电子空穴对，形成光电流倍增的器件。它具有较高的量子效率、较高的响应、有倍增效应。采用APD管检测器的光收模块，其接收灵敏度偏高，一般为-28dBm，实际测试结果可达-31dBm左右，但过载点低，过载点在-9dBm左右，一般用于长距离之间的通讯。

抖动(jitter): 数字信号的各个有效瞬间对其理想时间位置之短期的非累积性偏移

抖动产生(Jitter generation): 抖动产生的规范仅适用于ONU，当下行输入电信号无抖动，并且测量带宽为0.5kHz～1.3MHz（速率155Mbit/s时）或2kHz～5MHz（速率622Mbit/s时），ONU发射机产生的抖动峰-峰值。

抖动容限(jitter tolerance): 在光设备上造成1dB光功率代价的输入标称速率光信号中正弦抖动的峰-峰抖动。

抖动特性: 定时抖动为数字信号的特定时刻（例如最佳抽样时刻）相对其理想时间位置的短时间偏离。定时抖动分为输入抖动容限、输出抖动和抖动传递函数。

眼图是数字基带信号在信道中传输，加入了信道噪声，在接收端，使用示波器采用位同步所产生的图形。

之所以有眼是因为采用的是位同步，码字的不确定。

眼皮厚度是加入噪声幅度。

再从接收原理讲，收端要通过抽样判决来重现基带信号。当噪声过大时，抽样判决就会产生错误，产生误码。

该怎么看清楚了吧？

我建议，拿一个和基带信号同步的脉冲信号做为示波器的同步接CH2，信道信号接CH1并显示！

因为在测试结果中从波形上看象一只眼睛所以称作眼图。眼图是衡量USB，LAN稳定性的一个重要指标，USB，LAN是差分传输，考虑到差分阻抗，共模抑制，在眼图上都能看出来的。它有最高电平，最低电平，参考电压等参数指标。

微波，光通信等都能用到，可看抖动，消光比，波形等，眼睛睁得越大越好，不能是“沙眼”！

看眼图需要用示波器。眼越大误码率越小。

光谱仪也可以看，就是仪器有点贵。

jams :有谁能介绍一下怎样测消光比？

需要用哪些光学设备？

shaben :是要测量什么呢？是偏振消光比？还是隔离度消光比？还是其他的？

是要测量输出尾纤的，还是别的什么输出类型？

最好能详细的介绍一下你要做什么，这样子可能才好回答您！

这个傻笨一时也说不清楚，只能简单的说说吧，因为没有具体的测量量，所以可能很笼统。

偏振消光比一般是指某个器件的偏振特性，主要是其中一个端口要利用的偏振态与不希望存在的偏振态的比例，用对数表示。隔离度消光比一般指某个器件输出端期望的状态（例如数字信号的“1”状态；要通过的波长“信道”等等）与不期望的状态（例如数字信号的“0”状态或者不期望输出的波长“信道”等等）的能量比，也是用对数表示。

傻笨理解的基本是这样了，最好要有你测的器件，大家可能才好一起讨论测量方法。

stop :我想如果是光通信的消光比通常是指信号的消光比吧。通常表示的是信号的消光比，它表明了激光器（或是信号发射器）的一些调制特性（自己理解的，不知对否）

对sdh或wdm系统的消光比测试，通常你需要一台图案发生器，或sdh信号发射器，或sdh信号分析仪，用来产生PRBS. 该信号送到被测设备，被测设备产生的光信号，可送到通信信号分析仪。或经光电变换后，送到电示波器（速率不是很高时）。通过计算传号和空号功率求得消光比。但通常现在的分析仪均可直接给出消光比。

shaben :我想大体可以这么做，其实有时候消光比是一个笼统的概念，有时候有更精确定定义去定义消光比要描述的量的差别。

BW :需要起偏器，被测元件，检偏器即可！

什么是阻抗

具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示。阻抗由电阻、感抗和容抗三者组成，但不是三者简单相加。如果三者是串联的，又知道交流电的频率f、电阻R、电感L和电容C，那么串联电路的阻抗

阻抗的单位是欧。

对于一个具体电路，阻抗不是不变的，而是随着频率变化而变化。在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中，谐振的时候阻抗增加到最大值，这和串联电路相反。

阻抗从字面上看就与电阻不一样，其中只有一个阻字是相同的，而另一个抗字呢？简单地说，阻抗就是电阻加电抗，所以才叫阻抗；周延一点地说，阻抗就是电阻、电容抗及电感抗在向量上的和。在直流电的世界中，物体对电流阻碍的作用叫做电阻，世界上所有的物质都有电阻，只是电阻值的大小差异而已。电阻小的物质称作良导体，电阻很大的物质称作非导体，而最近在高科技领域中称的超导体，则是一种电阻值几近于零的东西。但是在交流电的领域中则除了电阻会阻碍电流以外，电容及电感也会阻碍电流的流动，这种作用就称之为电抗，意即抵抗电流的作用。电容及电感的电抗分别称作电容抗及电感抗，简称容抗及感抗。它们的计量单位与电阻一样是奥姆，而其值的大小则和交流电的频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。此外电容抗和电感抗还有相位角度的问题，具有向量上的关系式，因此才会说：阻抗是电阻与电抗在向量上的和。

什么是输入阻抗、什么是输出阻抗，如何计算 电路里面的问题

阻抗是一个比电阻大的概念.阻抗包括感抗\容抗\电阻,感抗是电感(线圈)对交流电的阻碍能力,容抗是电容对交流电的阻碍能力,电阻是导体对稳恒电流的阻碍能力,不同阻抗的材料组合起来可以控制电路的电流\相位\波形,从而实现控制.

输入阻抗是指一个电路输入端的等效阻抗。在输入端上加上一个电压源U，测量输入端的电流I，则输入阻抗Rin就是U/I。你可以把输入端想象成一个电阻的两端，这个电阻的阻值，就是输入阻抗。

输入阻抗跟一个普通的电抗元件没什么两样，它反映了对电流阻碍作用的大小。对于电压驱动的电路，输入阻抗越大，则对电压源的负载就越轻，因而就越容易驱动；而对于电流驱动型的电路，输入阻抗越小，则对电流源的负载就越轻。因此，我们可以这样认为：如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好（注：只适合于低频电路，在高频电路中，还要考虑阻抗匹配问题。另外如果要获取最大输出功率时，也要考虑阻抗匹配问题。） 输出阻抗

阻抗是电路或设备对交流电流的阻力，输出阻抗是在出口处测得的阻抗。阻抗越小，驱动更大负载的能力就越高。 感抗----交流电流过具有电感的电路时，电感有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做感抗，以Lx表示，Lx=2πfL. 容抗----交流电流过具有电容的电路时，电容有阻碍交流电流过的作用，这种作用叫做容抗，以Cx表示，Cx=1/12πfc。

为什么一个电路“如果是用电压源来驱动的，则输入阻抗越大越好；如果是用电流源来驱动的，则阻抗越小越好”？

通常电压源的内阻很小，所以它得负载不能太小，否则会造成电压源过负荷损坏。通常电流源的内阻很大，所以它的负载不能太大，否则负载会得不到足够的驱动功率。

根据线性叠加定理证明。首先，根据戴维宁定理（等效电压源定理）：任何一个线性有源单口网络，就其外部的电压电流关系而言，总可以等效为一个恒压源和一个内阻相串联的电路。假设：r是电压源E的内阻，RL为负载电阻，然后再根据欧姆定律：流过RL的电流为I=E/(r+RL)。如果r>>RL，如取500K， 那么此时RL在1K-10K之间变化时，I将基本维持不变（只有微小的变化）。此时就可认为E是一个恒流源。籍此得出推论：电流源是一个电源内阻非常大的电源。同理，根据诺顿定理（等效电流源定理），可以得出：电压源是一个电源内阻非常小的电源。

比如，电池是一个电压源，可能每个人都知道用一根短路线将其正负极直接连在一起的结果是什么。那就是电一下子放完，电池巨热。这时，如果把电线的两端看成是电路的两端口，端口阻抗是0，也就是电压源的内阻负载太重。对于其它电压源，直接将其短路，就可能烧掉。对于电流源，反过来理解即可。

一、传感器

根据国家标准GB7665-87，传感器定义为：能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件装置。传感器作为检测工具，要求检测研究对象的物理或化学的信息，其工作过程要求稳定、可靠、精度高，所以对传感器有以下几个要求：

（1）适应恶劣环境能力强——传感器一般工作环境十分广，从极寒至酷热地区，许多在露天环境下工作，能抗飞沙走石、灰尘，还应耐潮湿，较高的抗盐类腐蚀、酸性腐蚀的能力，有抗污染气体干扰的能力 ，能适应在高温、极寒、强烈振动、冲击以及在其他条件下正常工作的能力，还应抗噪声能力强，信噪比高。

（2）价格适中，适于大批量生产——要求传感器一致性好，适宜自动化批量生产，对加工设备有较高要求，以便排除人工操作带来的不一致性和失误。

（3）稳定性和可靠性高——传感器是一种高精度检测仪器，在军事、航空、航天中应用都有严格要求，产品都须经过严格测试才能应用。所以传感器生产是一种高新技术的具体运用和体现。一种传感器是否有较高的技术附加值体现在所包含的技术含量和加工工艺的技术是否高新。有部分传感器由于其应用环境的状况需金属封装，一般采用焊接密封，如压力传感器、力传感器、霍尔传感器、光电传感器、温度传感器等，这类传感器内部有敏感元件和集成电路，充惰性气体或抽真空与外界隔绝，有耐压、气密性要求，另有焊接强度要求和漏气率要求，对焊接质量要求高，而且焊接过程中要求变形小，不能对内部元件和微电路有损坏。目前传感器密封焊接有电阻焊、钨极氩弧焊、等离子弧焊、电子束焊和激光焊。

二、激光焊接

1、激光焊接原理——激光是辐射的受激发射光放大的简称，由于其独有的高亮度、高方向性、高单色性、高相干性，自诞生以来，其在工业加工中的应用十分广泛，成为未来制造系统共同的加工手段。用激光焊接加工是利用高辐射强度的激光束，激光束经过光学系统聚焦后，其激光焦点的功率密度为104~107W/cm2，加工工件置于激光焦点附近进行加热熔化，熔化现象能否产生和产生的强弱程度主要取决于激光作用材料表面的时间、功率密度和峰值功率。控制上述各参数就可利用激光进行各种不同的焊接加工。

2、激光焊接的一般特点——激光焊接是利用激光束作为热源的一种热加工工艺，它与电子束等离子束和一般机械加工相比较，具有许多优点：（1）激光束的激光焦点光斑小，功率密度高，能焊接一些高熔点、高强度的合金材料；（2）激光焊接是无接触加工，没有工具损耗和工具调换等问题。激光束能量可调，移动速度可调，可以多种焊接加工；（3）激光焊接自动化程度高，可以用计算机进行控制，焊接速度快，功效高，可方便的进行任何复杂形状的焊接；（4）激光焊接热影响区小，材料变形小，无需后续工序处理；（5）激光可通过玻璃焊接处于真空容器内的工件及处于复杂结构内部位置的工件；（6）激光束易于导向、聚焦，实现各方向变换；（7）激光焊接与电子束加工相比较，不需要严格的真空设备系统，操作方便；（8）激光焊接生产

效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。

3、激光焊接在传感器生产中的工艺特点——激光用来封焊传感器金属外壳是目前一种最先进的加工工艺方法，主要基于激光焊接有以下特点：（1）高的深宽比。焊缝深而窄，焊缝光亮美观；（2）最小热输入。由于功率密度高，熔化过程极快，输入工件热量很低，焊接速度快，热变形小，热影响区小；（3）高致密性。焊缝生成过程中，熔池不断搅拌，气体易出，导致生成无气孔熔透焊缝。焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化，焊缝强度、韧性和综合性能高；（4）强固焊缝。高温热源和对非金属组份的充分吸收产生纯化作用，降低了杂质含量，改变夹杂尺寸和其在熔池中的分布，焊接过程中无需电极或填充焊丝，熔化区受污染小，使焊缝强度、韧性至少相当于甚至超过母体金属；（5）精确控制。因为聚焦光斑很小，焊缝可以高精度定位，光束容易传输与控制，不需要经常更换焊炬、喷咀，显著减少停机辅助时间，生产效率高，光无惯性，还可以在高速下急停和重新启始。用自控光束移动技术则可焊复杂构件；（6）非接触、大气环境焊接过程。因为能量来自激光，工件无物理接触，因此没有力施加于工件。另磁和空气对激光都无影响；（7）由于平均热输入低，加工精度高，可减少再加工费用，另外，激光焊接运转费用较低，从而可降低工件成本；（8）容易实现自动化，对光束强度与精细定位能进行有效控制。

三、激光焊接与现有焊接方法的比较

目前传感器密封焊接采用的方法有：电阻焊、氩弧焊、电了束焊、等离子焊等。

1、电阻焊：它用来焊接薄金属件，在两个电极间夹紧被焊工件通过大的电流熔化电极接触的表面，即通过工件电阻发热来实施焊接。工件易变形，电阻焊通过接头两边焊合，而激光焊只从单边进行，电阻焊所用电极需经常维护以清除氧化物和从工件粘连着的金属，激光焊接薄金属搭接接头时并不接触工件，再者，光束还可进入常规焊难以焊及的区域，焊接速度快。

2、氩弧焊：使用非消耗电极与保护气体，常用来焊接薄工件，但焊接速度较慢，且热输入比激光焊大很多，易产生变形。

3、等离子弧焊：与氩弧类似，但其焊炬会产生压缩电弧，以提高弧温和能量密度，它比氩弧焊速度快、熔深大，但逊于激光焊。

4、电子束焊：它靠一束加速高能密度电子流撞击工件，在工件表面很小密积内产生巨大的热，形成“小孔”效应，从而实施深熔焊接。电子束焊的主要缺点是需要高真空环境以防止电子散射，设备复杂，焊件尺寸和形状受到真空室的限制，对韩件装配质量要求严格，非真空电子束焊也可实施，但由于电子散射而聚焦不好影响效果。电子束焊还有磁偏移和X射线问题，由于电子带电，会受磁场偏转影响，故要求电子束焊工件焊前去磁处理。X射线在高压下特别强，需对操作人员实施保护。激光焊则不需真空室和对工件焊前进行去磁处理，它可在大气中进行，也没有防X射线问题，所以可在生产线内联机操作，也可焊接磁性材料。

四、激光焊接在传感器生产的应用前景

激光焊接技术是一种高新技术，由于其独有的特点，特别适合在传感器密封焊中使用，目前国外许多生产传感器的厂家均利用激光焊接工艺生产传感器，而国内采用此工艺的厂家不多，主要是一些生产军用传感器产品的厂家和部分科研机构在采用此种工艺，且采用国外激光焊接机的较多。目前国内激光焊接机在性能上已和国外产品相差不远，完全可以胜任国内生产传感器的工艺要求，但价格是国外同类产品的1/3-1/5。为提高国内传感器整体水平以及发展民族激光产业，我国的传感器生产厂家应尽快采用国产激光焊接机来生产加工传感器，以增加产品竞争力，开拓国际市场。

激光二极管通讯模块生产测试系统详解

随着互联网的快速普及，Giga级带宽网络通讯的广泛应用以及ATM/Sonet，通用电话制造业等相关通讯产品的不断发展,运用WDM(Wavelength Division Multiplexed)技术的宽带大容量的接入系统正逐渐成为业界的主流发展趋势。使用这种接入系统可以在避免重复安装新的通讯线路的基础上，大大增加现有光纤通讯线路的传输带宽。

WDM技术的应用使得将不同波长的光信号通过一路光纤进行传输成为了现实。由于该系统要求体积小，功耗低，因此激光二极管(Laser Diodes)已经成为了该系统中不可或缺的核心元件。在WDM系统中，每隔一段特定的距离，光信号被掺铒光纤放大器(EDFA：Erbium Doped Fiber Amplifiers)放大。某些公司，如朗讯科技已将这一技术进一步发展成为具有一个Terabit容量的Dense and Ultra-Dense WDM系统。

本质上讲，激光二极管(LD)就是一个在有正向电流激励的条件下的半导体发光器件。其波长从最高1550nm(红外区)到最低750nm(绿光区)，输出功率通常从几个毫瓦到几瓦不等。其工作模式可以是脉冲的(pulse)也可以是持续的(continuous wave)。激光二极管对温度变化极为敏感---几个摄氏度的温度变化可能导致其“模式跳变”(modehopping)或者输出光波长的阶跃。

目前，在光通讯系统中大量使用的有两种激光二极管：FP(Fabry-Perot)和DFB(Distributed Feedback)。二者的区别主要表现在输出光特性的不同。FP激光器能够产生包含有若干种离散波长的光，而DFB激光器则发出具有额定波长的光。通常在DFB激光器中有一个反射分选器(reflection gratings)用来消除除了额定波长之外的其它光波。

由于WDM技术要求具有多种不同波长的光信号同时进行传输，因此在现今所有的WDM系统中均使用DFB激光器。而FP激光器则大多用于那种一个光纤通路对应一个收发器(transceiver)的系统，如Local Area Networds(LANs),Fiber To The Curb(FTTC)和Fiber To The Home(FTTH)。

激光二极管通常要于其它元件共同封装在一个模块里面，这样的模块通常包括一个激光二极管(LD)，一个背光二极管(BD)，用来监控LD的输出光功率，一个温度控制器(TEC)，用来将工作温度保持在25，以及一个用来监测模块温度的热敏电阻(Thermistor)。用吉时

测试简介：

如前所述，随着宽带接入技术的发展，激光二极管的需求量正在不断增长。因此，对于当今的激光二极管生产厂商来说，就提出了如下问题：在激光二极管产量和产品本身复杂程度不断增加的情况下，如何保证产品测试设备的高性价比和测试准确度。事实上，由于激光二极管模块的产品附加值随着生产以及组装过程是一个不断增加的过程，比如对一个由于背光二极管(Back facet photo-diode)失效而损坏的完整模块进行维修的费用将远远大于在组装之前对该二极管进行完整电性测试的费用。所以，为了降低测试成本，一个高速灵活(High-speed flexible)的测试解决方案无疑是最佳选择。

一个典型的DFB激光二极管模块测试过程通常须完成以下项目的测试：

●激光二极管正向电压(Laser diode forward voltage)

●拐点测试(Kink test)/线性度测试(Slope efficiency)

●门限电流(Threshold current)

●背光电流(Back facet current)

●光功率(Optical output power)

●背光二极管电压降(Back facet voltage drop)

●背光二极管暗电流(Back facet dark current)

前5个参数的测试是最为普遍的，可以在一个被称作L-I-V扫描的测试过程中得到全部的结果。这种快速而且成本相对较低的直流测试可以在较早的测试程序中鉴别出失效的部件，从而将那些价格高昂的非直流测试设备能够在此后的测试程序中更加有效的发挥其作用。

正向电压测试(Forward Voltage Test)

正向电压测试用来检验激光二极管(LD)的正向特性。测试过程中，通常要求给被测的激光二极管扫描一个正向电流(IF)，同时测试其正向电压降。某些大功率元件要求扫描2～3A(通常以1mA为步长)电流，而大部分元件所需的扫描电流不超过1A。每一步的扫描时间通常要求控制在几个毫秒左右。电压测试范围典型值为0～10V(分辨率为微伏级)。

门限电流测试

所谓门限电流指的是激光二极管开始发光时的正向激励电流值。该电流值可通过计算输出光强的二阶微分的最大值得到。图三给出了上述定义的示意图。最上面的一条曲线是给激光二极管扫描正向电流时的光输出特性。中间那条曲线是其一阶微分曲线。最下面的则是其二阶微分曲线图,其中的峰值点给出了门限电流的位置。

光强测试

光强测试用来检验激光二极管的光输出功率大小，该功率值通常随着激励电流增大而增大，一般用mW或W表示。测试原理通常有交流和直流两种。基于交流原理的测试通常要用到光功率计。而基于直流原理的测试通常采用如下办法：将一个反向偏置的光电二极管(reverse-biased photodiode)放置在被测激光二极管发出光的输出端，然后用微微安表(Picoammeter)或静电计(Electrometer)测试该光电二极管上产生的电流大小，最后通过事先编好的系统软件计算出实际的光功率值。在这个过程中，光电二极管上感生电流的典型值通常为0～3mA，要求最低分辨率100nA。在实际的测试过程中，基于直流原理的测试办法比基于交流原理的测试办法速度快。 背光二极管(Back facet monitor diode)测试

该项测试用来检测当激光二极管输出光功率增加时，背光二极管(反向偏置)响应情况。其感生电流的典型测量范围是0～100mA，分辨率100nA。测试设备通常采用微微安表(Picoa mmeter)或静电计(Electrometers)。拐点测试 (Kink Test)/线性度测试(Slope Efficiency)

该项测试用来检验被测激光二极管的正向激励电流(IF)与该激光二极管输出光功率(L)之间的关系曲线的线性好坏。理论上讲，当激光二极管工作在额定范围内时，L与IF应该是严格线性的关系，这样的话，其一阶微分应该是一条近似水平的直线。如果在一阶微分曲线上出现了明显的拐点(Kink)，或者说该曲线不够平滑，那么我们认为该激光二极管有缺陷。也就是说，当该激光二极管工作在出现拐点的激励电流点时，其输出光功率与激励电流值必不成线性比例关系。同时，L vs. IF曲线的二阶微分的最大值即为该被测激光二极管的门限电流值。

测试要求：

●吞吐量(Throughput)棗-吞吐量受L-I-V扫描点数的影响，而一个完整的扫描过程的耗时通常在10秒钟左右，因此，如果能把整个扫描时间减少几秒钟，那么对于激光二极管的生产厂商来说无疑意味着巨大的收益。

●分辨率/灵敏度(Reso lution /Sensitivity)---扫描开始时的正向电压测试和背光二极管暗电流(Dark current)测试均属于小信号测试(Low level measu rement)。其电流电压测试的最低分辨率要求分别在nA级和mV级。

●动态范围/灵活性(Dyn amic Range of Operations/Flexi bility)---在实际的测试工作中，由于LD模块本身结构势必随着使用

者的要求不同，因此要求相应的测试设备必须具有宽的动态范围和大的灵活性，以适应不同规格的产品和不同的封装形式。吉时利仪器公司所拥有的7000系列程控开关技术最大限度的满足了该项要求。

●大电流输入输出能力(High Current Capability)---随着网络规模的不断扩大，LD模块的功率也不断增加，以使光通讯线路中放大装置两两之间的距离能够加长。这种相对新的、大功率的器件要求测试设备具有3A的输入输出能力。吉时利仪器公司的2420型数字源表是其2400系列产品中的大电流型号，具有3A的输入输出能力，这使得用户可以在保持原有测试平台基本不变的前提下，实现大电流测试功能，从而大大降低了用户的测试成本。

温度稳定性(Temperature Stability)---LD的输出光信号的光强和波长对环境温度的变化极端敏感，因此，实际温度相对于设定温度点的稳定性对于测试数据的好坏就有了决定性的影响。

低噪声(Low Test System Noise)--上述的拐点测试(Kink Test)对系统噪声的要求将非常严格。如果测试系统的噪声过高，则用户在做进一步分析之前将不得不对其一阶倒数曲线做平滑处理(Smoothing)

典型测试系统配置：

该系统由以下设备组成：2400源表一台，6517A静电计两台，以及一台配备一块GPIB接口卡的计算机。(若待测的LD模块要求激励电流大于1A而小于3A，用户可用2420替换2400组成测试系统)其中，2400(或2420)用来给LD扫描一个激励电流，并通过触发装置(Trigger Link Cable and Trigger Link Adapter box)实现与6517A的同步。计算机通过GPIB总线对仪器进行编程，并对采集到的数据进行分析计算。

系统中每台设备均内置一个数据存储器，系统可先将测试结果存储在内置的存储器中，再加上上述的触发装置(Trigger Link)，系统就可以实现脱离计算机和GPIB总线独立进行L-I-V扫描测试，从而使得系统的测试速度保持在硬件触发的水平，而不是相对较慢的软件触发。当整个测试完成以后，存储器中的数据可以通过GPIB总线读取进计算机并进行后续的分析处理。

系统设备清单：

基本配置：

●2400/2420型数字源表；(提供激光二极管的正向偏置)

●6517A型静电计；(测量输出光功率)

●6517A型静电计；(测量BFMD) ●3根GPIB电缆；

●GPIB接口卡一块；

●8502型触发适配器；

●8503型DIN-to-BNC触发电缆两根；

●8501-1触发线图六 激光二极管L-I-V扫描测试扩展系统配置图扩展配置：

●用来给Modulator加偏置的2400源表；

●一台用来测量电压或电阻的2000型数字万用表；

●7002型开关控制器；

●7053型大电流开关卡；

●7012型4X10矩阵式开关卡；

●2361型触发控制器；

●2510型TEC 温控仪

当然，一部配置相当的台式计算机或工控机和一套测试软件也是必不可少的。

注意：对某些光电二极管来说，用户可以用2400替代6517A进行电流测试。

测试过程：

1.将待测的LD模块安放在测试夹具中，然后通过计算机对系统进行初始化；

2.计算机对LD 激光器(Laser)，LD 背光管(BFMD)和外置的光电二极管(external PD)所加偏置进行配置；

3.打开仪器的输出，同时令6517A进入待机状态；

4.2400开始触发，扫描开始；

5.在2400以10mA为步长给激光器扫描一个从0到1A的正向电流时，通过系统内部的硬件触发装置，当每一步的扫描电流稳定后，2400会自动给6517A发出一个触发信号。然后2400将该步的激励电流值和测得的正向电压值存入存储器中；

6.6517A接到2400发过来的触发，测量BFMD和PD上流过的电流，完成后自动给2400一个触发信号，并将测量结果存入存储器中；

7.2400接到6517A发出的触发信号后自动将扫描电流值增加至下一个步长；

8.同样的触发过程不断重复进行，直至完成整个扫描过程；

9.当整个扫描完成后，2400给主控计算机发出一个测试结束的触发信号(EOT)，计算机在接到该信号后关断仪器的输出，并从仪器的存储器中读取测量结果，然后进行后续的处理。

激光器产生激光的原理和阈值条件是什么?

激光器一般由三个部分组成，固体激光器也不例外：

（1）.工作物质 这是激光器的核心，只有能实现能级跃迁的物质才能作为激光器的工作物质。目前，激光工作物质已有数千种，激光波长已由X光远至红外光。例如氦氖激光器中，通过氦原子的协助，使氖原子的两个能级实现粒子数反转；

（2）.激励能源（光泵） 它的作用是给工作物质以能量，即将原子由低能级激发到高能级的外界能量。 通过强光照射工作物

质而实现粒子数反转的方法称为光泵法。例如红宝石激光器，是利用大功率的闪光灯照射红宝石（工作物质）而实现粒子数反转，造成了产生激光的条件。通常可以有光能源、热能源、电能源、化学能源等。

（3）.光学共振腔 这是激光器的重要部件，其作用一是使工作物质的受激辐射连续进行；二是不断给光子加速；三是限制激光输出的方向。最简单的光学共振腔是由放置在氦氖激光器两端的两个相互平行的反射镜组成。当一些氖原子在实现了粒子数反转的两能级间发生跃迁，辐射出平行于激光器方向的光子时，这些光子将在两反射镜之间来回反射，于是就不断地引起受激辐射，很快地就产生出相当强的激光。这两个互相平行的反射镜，一个反射率接近100%，即完全反射。另一个反射率约为98%，激光就是从后一个反射镜射出的。激光器主要由三部分组成：工作物质、激励能源、谐振腔（共振腔）。如图：红宝石激光器的基本结构。

激光器实现激光输出的临界条件。在激光器的工作物质已实现粒子数反转后，对频率在工作物质荧光谱线宽度范围内的光能产生光增益。但由于存在着众多的损耗因素，如反射镜的吸收、衍射，工作物质不均匀造成的折射和散射，以及激光输出等因素，所以为了使谐振腔内的光振荡继续维持、加强，并继续实现激光输出，必须要求增益大于损耗。设谐振腔长为L，两块反射镜的光强反射率为R1和R2，增益系数为G（v），第一块反射镜面处的光强为I0，则通过增益介质到达第二块反射镜面时的光强为I0eG(v)L；反射光强为R2I0eG(v)L。再经过长度为L的工作物质并在第一反射镜面处反射后，光强变为R1R2I0e2G(v)L，以此规律不断重复。光束在腔中每经过1次往返，其光强便改变R1R2e2G(v)L倍。如果这倍数小于1，光强将减小，因此不可能建立激光振荡。所以，实现激光振荡的阈值条件为

R1R2e2G(v)L≥1，

即增益系数必须满足上述条件。由于增益系数与粒子数反转成正比，因此相应地存在一个粒子数反转阈值，简称阈值反转。阈值条件还有多种表达方式，如阈值电流密度，阈值功率密度，其含义都是一样的。