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相比传统的分立光器件,集成光学系统主要具备如下优点:1)体积小、重量轻。光学器件集成封装在毫米级衬底上,大大缩减了元件的体积和重量。2)集成器件内光路的高度稳定性。集成光学技术可以在同一块衬底上直接集成若干器件,可以较好的保持部件的稳定性,因而不存在传统分立光器件所具有的同轴组装问题,所以它对机械震动等环境因素的适应性也较强。3)功率密度高。光波导尺寸较小,器件空间布局紧凑,单位面积内功率密度提高,阈值减小。
3工作原理
CSFP光模块在传统SFP模块外型尺寸上,集成了两个BIDI SFP模块。该模块由两个PLC BOSA来实现原来同一外型尺寸下两个通道的双向收发。引脚定义和监控量与传统的SFP模块有较大不同,其他功能基本一样,其结构如图3所示,其中LOS为告警信号,IC为集成芯片,MCU 为微控制器,EEPROM 为电可擦除只读存储器,BOSA为光收发组件。
CSFP完成了两个传统的单纤双向SFP模块的功能集成,其结构中包含两路独立的光发射接收通道,每路通道由一个PLCBOSA器件负责完成光信号的接收和电信号的发射,是CSFP模块的核心部件。
发射部分由BOSA中的发射器和三合一芯片中驱动电路组成,而发射器主要由激光二极管(LD)及监控发射光功率的背光二极管(PD)组成。驱动电路的作用在于提供激光器所需的偏置电流和调制电流,前者用于开启激光器工作状态,后者主要用来将电接口接收到的调制信号加载到输出光信号上。目前的驱动电路一般都具备自动功率控制(APC)功能,可以保证激光器全程发光功率恒定,其原理是根据监控二极管的背光电流大小来动态调节偏置电流。
接收部分主要包括BOSA中的接收器及三合一芯片中的限幅放大器,其中接收器又由探测器和前置放大器组成。探测器将接收到的光信号通过光电转换变成带有数据信息的微弱电信号,但此时电信号的摆动幅度很大且含有较多噪声,需要输入到前置放大器中放大。前置放大器又称跨阻放大器,具备自动增益控制(AGC)功能,可以大大减小输出电信号的摆动幅度。最后主放大器完成二级放大功能,将电信号放大到所需的电平范围后输出。
微控制器主要对激光器驱动电路、主放大器及EEPROM进行控制。EEPROM的基本单元主要用于存储产品型号、串号、生产日期等相关产品固定信息,而CSFP模块数字诊断监控(DDM)功能的实现还需要增加用于转换采集信号的转换电路。这些电路用于模块输出光功率、输入光功率、工作电压、温度和偏置电流等参数的实时监控和上报。采集电路将这些参数对应的瞬时电压值送至转换电路,输出的数字信号存储在EEPROM 的相应单元。
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