发射组件TOSA常用参数及测试方法

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1、发射组件TOSA常用参数n发射组件TOSA内部原理图常用参数1正向电压VF指激光器工作在一定前向驱动电流的条件下（一般为Ith+20mA）对应的正向电压值包括激光器的带隙电压VBG及等效串联电阻的压降I*RL。下图为。在高速应用条件下，激光器的寄生电感一般也要考虑。图1激光器的简化等效电路WTD的LD一般为1.2~1.6VVF参数对光模块的影响：激光器高速率低电压直流耦合驱动产生的电压净空问题图2激光器的DC耦合驱动电路OUT-及OUT+回路轮流导通，当OUT+灌入调制电流时：VLOW=VCC-VF-VL-IMOD*RD其中VCC为电源电压,这里为3.3VIMOD为调制电流，设

2、为60mAVL为激光器寄生电感（一般为1~2nH）引起的交变电流的压降，可近似计算为VL=H*ΔI/Δt,若在2.5Gb/s条件下工作，上升沿时间20%~80%为80ps,则得出VL为0.7V若RD=20Ω，IMOD*RD=1.2V显然这时VLOW很小，而事实上驱动器的输出级工作在放大状态，VLOW一般大于0.7V，所以在这种情况下发射眼图上升沿时间变缓，眼开度降低2阈值电流（Ith）指激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的正向电流值，它与激光器的材料和结构相关。对于LD而言，Ith越小越好一般在25℃时VCSEL-LD，Ith=1~2mAFP-LD，Ith=5~10mADFB

3、-LD，Ith=5~20mAIth随温度的升高而增加，关系式为Ith=I0eT/T0I0为25℃时的阈值电流，T0为特征温度，表示激光器对温度敏感的程度对于WTD的长波长激光器，T0为50~80KIth参数对光模块的影响：图3激光器的P-I曲线目前模块较多的采用DC耦合方式，偏置电流IBAIS约等于Ith，随着温度的升高，模块的APC电路将自动增加IBAIS，补偿Ith的变化。由于模块驱动芯片一般能够提供60mA的IBAIS，所以通常情况下外购或自制激光器的Ith指标能够达到模块使用要求。3P-I曲线（P-I）指激光器总的输出光功率P与注入电流I的关系曲线，如图3所示曲线的拐点

4、是阈值电流（1）曲线的斜率是激光器电光转换效率SE(mW/mA)，它是激光器的量子效率与器件耦合效率的乘积。量子效率η=hc/λe=hf/eh为普朗克常数，C为光速，f为频率，e为单位电子的电荷WTD自制管芯的量子效率一般为30~50%，耦合效率为20~30%SE参数对模块的影响：SE直接反映激光器的功率大小激光器功率通常是指在Ith+14mA（或Ith+20mA）直流电流的条件下测得的输出功率模块输出平均光功率是指在IBAIS+1/2IMOD驱动电流的条件下对应的功率。由于IBAIS≈Ith，则如果1/2IMOD=14mA，则模块功率与器件功率基本是一致的。这里有一点需要注意

5、的是，由于器件测试时测试光纤是自由状态，而器件安装在模块外壳中时连接器的限位导致光路耦合到光纤时的效率往往不一致，这样最终结果存在差别。（2）P-I曲线的线性度实际P-I曲线是一条曲线，而不是直线，如图4额定光功率P0实际光功率P1理论光功率P2IP10%P0图4P-I曲线的线性度P-I曲线的线性度测试的简单方法：可以通过曲线对应的10%及额定光功率点的直线与实际曲线偏离的最大变化来表示，即功率线性度=(P2-P1)/P2×100%线性度参数对模块的影响:只要曲线上点的斜率大于0，一般不会影响模块使用但其消极影响有：a将会对激光器的工作点的计算产生偏差b将引起模块消光比的温度补

6、偿的误差。解释如下：因为目前模块消光比的温度补偿方法大致有4种（不考虑双环控制）：1）在调制电流设置端加热敏电阻2）芯片带有温度补偿电路，可设置温度补偿的起始点及变化斜率3）K因子补偿，在ΔIMOD=KΔIBIAS,因为激光器SE的温度特性有如下特点，在25℃到60℃，SE变化不大，但从60℃到85℃，却变化较大，所以单纯设置一个补偿斜率不能够进行有效补偿，而阈值的温度变化快慢与SE比较接近，因此K因子补偿能够较好解决补偿斜率变化的问题4）Look-upTable查找表方式，往往根据几个典型温度点精确设置IBIAS及IMOD以上4种方法均是以激光器具有良好的线性度为前提的。（3

7、）拐点指P-I曲线上的扭转点，如图5拐点IP图5P-I曲线的拐点拐点处P=f(I)存在多值函数，若驱动电流正好在拐点处，由于这时电流对应多个光功率，APC电路无法保证光功率的稳定，导致模块在每个功率范围内跳变。（4）最大饱和光功率P1IPPAP0饱和光功率PsIBIASIMOD图6最大饱和光功率示意图最大饱和光功率指激光器所能输出的最大的光功率（P-I曲线最大跌落处对应的光功率）参数对模块的影响：模块高温下功率下降，人为调整光功率设置，也达不到满足要求的功率值，这就是激光器在高温下饱和功率低