【通信行业标准(YD)】 光通信用半导体激光器组件技术条件 2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件

通信标准类技术报告
YDB0252008
光通信用半导体激光器组件技术条件2.5Gb/s电吸收调制半导体
激光器组件
Technical requirements of semiconductorlaser assemblyfonopticalfibercommunication
2.5Gb/s electro-absorption modulated semiconductor laser assembly2008-11-12印发
中国通信标准化协会发布
1范围：
2规范性引用文件
3术语、定义、缩略语及符号
4技术要求：
5测试方法，
6可靠性试验分类和试验方法
7其它要求，
8产品检验.：
9产品管理、包装、运输和购存要求目
附录A（资料性附录）密集波分复用光传输系统中心波长附录B（资料性附录）封装尺寸及管脚定义YDB025—2008
YDB025—2008
本技术报告第7章参照MIL-STD-883G（2006）《微电子器件试验方法》、TelcordiaGR-468-CORE（2004）《用于通信设备中的光电子器件的一般可靠性保证要求》。与本技术报告《光通信用高速半导体激光器组件技术条件》相关的还有以下两个通信行业标准：第1部分：2.5Gb/s致冷型直接调制半导体激光器组件；一第2部分：2.5Gb/s无致冷直接调制半导体激光器组件。为适应信息通信业发展对通信标准文件的需要，在信息产业部统一安排下，对于技术尚在发展中，又需要有相应的标准性文件引导其发展的领域，由中国通信标准化协会组织制定“通信标准类技术报告”，推荐有关方面参考采用。有关对本技术报告的建议和意见，向中国通信标准化协会反映。本技术报告的附录A、附录B为资料性附录。本技术报告由中国通信标准化协会提出并归口。本技术报告主要由中兴通讯股份有限公司、武汉邮电科学研究院、信息产业部电信研究院起草。本技术报告的主要起草人：张立昆、葛超、张红宇、任之良、赵文玉、余向红。1范围
光通信用半导体激光器组件技术条件2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件YDB025-—2008
本技术报告规定了2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件的术语和定义、技术要求、测试方法、可靠性试验分类和试验方法、产品检验和产品管理等。本技术报告适用于高速光纤通信系统中采用的2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件。注：这里的2.5Gb/s速率只是一种通俗的说法，实际上指的是标准SDH速率等级中的STM-16，定义的标准速率为2.48832Gb/s，2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件的带宽实际可以支持到2.67Gb/s的FEC速率。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本技术报告的引用而成为本技术报告的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本技术报告，然而，鼓励根据本技术报告达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本技术报告。
GB/T17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验GB/T17626.3-2006电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.4-1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验GB/T17626.6一1998电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度试验GB/T2829一2002周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）GB/T9771.1通信用单模光纤系列第1部分：非色散位移单模光纤特性YD/T701一1993半导体激光二极管组件测试方法YD/T834一1996分布反馈激光二极管检测方法YD/T1111.2一2001SDH光发送/光接收模块技术要求-2.488320Gb/s光发送模块YD/T1274一2003光波分复用系统（WDM）技术要求一160×10Gb/s、80×10Gb/s部分YD/T1766一2008光通信用光收发合一模块的可靠性试验失效判据ITU-TG.957SDH系统和设备的光接口ITU-TG.694.1（2002）密集波分复用系统光源频率间隔MIL-STD-883G（2006）微电子器件试验方法标准-TelcordiaGR-468-CORE（2004）用于通信设备中的光电子器件的一般可靠性保证要求3术语、定义、缩略语及符号
3.1缩略语
下列缩略语适用于本技术报告。APC
AutomaticPowerControl
AutomaticTemperatureControl
BitErrorRate
Beginningof Life
自动光功率控制
自动温度控制
比特差错率
寿命开始
YDB025--2008
MQW-DFBLD
Continuous Wave Laser Diode
Distributed FeedbackLaserDiodeDense Wavelength Division MultiplexDispersion Penalty
Electro-absorptionModulator
End of Life
Electro-static Discharge
Extinction Ratio
Forward Error Correction
MultiQuantumWeliDFBLaserDiodeNon Return to Zero
Optical Transport Network
Pseudorandom Binary SequenceRelative Intensity Noise
Synchronous Digital HierarchySingle Longitude Mode
Side Mode Suppression Ratio
Thermoelectric Cooler
参数符号及中英文名称
连续波激光器
分布反馈式激光器
密集波分复用
色散代价
电吸收调制器
寿命终止
静电放电
消光比
前向纠错
多量子阱DFB激光器
非归零码
光传送网
伪随机二进制序列
相对强度噪声
同步数字体系
单纵模
边模抑制比
热电致冷器
本技术报告涉及2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件的光电性能参数符号及中英文名称如表1所示。
参数符号
参数符号及中英文名称
英文名称
Storage Temperature
Set Temperature of Laser ChipOperating LaserChipTemperatureOperating Case Temperature
Threshold Current
Laser Forward Current
Operating LaserCurrent
PhotodiodeForward Current
TECCurrent
PhotodiodeMonitorDarkCurrentPhotodiode Monitor Current
PhotodiodeMonitorOutputOptical PowerModulator Forward Voltage
Modulator BiasVoltageof\1\codeLaser Reverse Voltage
Photodiode Reverse Voltage
Laser Forward Voltage
TECVoltage
Thermistor Resistance
TEC Resistance
中文名称
此荐温度
激光器管芯温度设置
激光器管芯工作温度
管壳温度
阀值电流
激光器正向电流
激光器工作电流
背光监测光电二极管正向工作电流致冷器工作电流
背光监测光电二极管暗电流
背光监测光电二极管监测电流
背光监测光电二极管监测输出光功率调制器工作电压
调制器“1”码电平偏置电压
激光器反向电压
光电二极管反向电压
激光器正向电压
TEC电压
热敏电阻
TEC阻抗
参数符号
英文名称
表1（续）
TECPowerConsumption
OpticalOutputPowerfromFiberEndOperating RelativeHumidity
Storage Relative Humidity
LaserEmissionCentralSpectralWavelengthCenterWavelengthDriftwithCaseTemperatureSpectralWicdithwithModulationBise/FallTime
Input Impedance
Optical lsolation
TrackingError
Total CapacitorofPD
3.3术语和定义
中文名称
TEC功耗
出纤光功率
YDB025—2008
工作环境相对湿度
贮存环境相对湿度
中心波长
中心波长随管壳温度变化率
调制谱宽
上升/下降时间
输入阻抗
光隔离度
跟踪误差
背光监测光电二极管总等效电容下列术语和定义以及YD/T701-1993、YD/T834—1996、YD/T1111.2—2001、YD/T1274-2003中确立的术语和定义均适用于本技术报告。3.3.1
电吸收调制器electro-absorptionmodulator属于强度调制器，它利用Franz-Keldysh效应和量子约束Stark效应，工作在调制器材料的吸收边界波长。当调制器无偏压时，该波长光束处于通状态。随着调制器上偏压的增加，原波长光束吸收系数变大，该波长光束成为断状态。
电吸收调制半导体激光器组件electro-absorptionmodulatedlaserassembly将DFB半导体激光器和电吸收调制器集成在同一个器件内部，包括TEC、热敏电阻、激光器输出背向光监测二极管、光隔离器、微透镜等。3.3.3
频率调嗽frequencychirp
在集成电吸收调制器的半导体激光器中，调制器的频率调嗽是主要的。由于在高速调制时调制电压的急剧变化，将导致调制器有源层中的激光吸收峰和吸收边发生变化，从而产生吸收波长的群时动态偏移，这种波长的瞬时动态偏移（亦即频率的瞬时动态偏移）称为频率调嗽。频率调可用调啾系数a来衡量，其定义为：a（d/dt）/[(1/2P）X(dP/dt)]
这里Φ为光信号的相位，P为调制器端输出光功率。正调啾参数相应于脉冲上升边的正频率漂移（蓝移》，而负调啾参数相应于脉冲下降边的负频率漂移（红移）。
帕尔帖致冷器peltirethermoelectriccooler利用帕尔帖效应工作的半导体双向热泵浦器件，安装在激光器芯片和金属封装主体之间。3.3.5
截止频率cutofffrequency
给半导体激光器组件施加直流偏置电流，并叠加交流正弦调制电流。保持交流调制电流恒定，增加调制频率，直到交流输出信号幅度下降3dB，此时所对应的频率为截止频率。3
YDB025-—2008
RF回损
RF return loss
指半导体激光器组件的RF输入端口的反射功率与输入功率的比值。4技术要求
4.1极限工作条件
表2列出了2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件极限工作条件。表2
贮存温度
管壳温度
激光器正向工作电流
激光器反向工作电压
调制器偏置电压
背光监测二极管正向工作电流
背光监测二极管反向电压
TEC工作电压
TEC工作电流
工作环境相对湿度
贮存环境相对湿度
2参数要求
极限工作条件
测试条件
2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件的参数要求如表3所示。表3参数要求
管芯温度设定
阙值电流
搬光器工作电流
激光器正向工作电压
发射中心波长
中心波长随管壳温度变
寿命终止时中心波长源
边模押制比
调制谱宽（-20dB）6
相对强度噪声
色散容限
色散代价
瞬嗽系数
测试条件
cw,In=lop
CW,Ter-25c
cW，T-25℃
cw,In=lep
Tsa-25℃
la=lop
2.48832Gb/s,ORL=24dB
最小值
最小值
见附录A
典型值
最大值
最大值
调制器“1”码电平偏置
输入阻抗
RF回损
消光比
带内平坦度
截止额率
上升/下降时间
背光监测二极管监测电
背光监测二极管暗电流
背光监测二极管等效电
TEC工作电流
TEC工作电压
TEC功耗
TEC阻抗
热缴电阻阻值
热敏电阻B常数
激光器组件出纤平均光
跟踪误差
光隔离度
表3（续）
测试条件
2.48832Gb/s,500测试条
件，Vm=Von，I=Iop.0
2.48832Gb/s.50.0测试条
件，Vm=Von，Jn=lop，
2.48832Gb/s.50Q测试条
件，Vm=Von, IL=lop,
2.48832Gb/s,223-1
PRBS，NRZ
f=50MHz~3GHz
10%到90%
cW,In=lop
VRD=5.0V,f=1MHz
CWIn-lor
Tset,Tc=+70℃
CWIn=lop
Tset,Te=+70℃
CW.IL=lop下载标准就来标准下载网
Tser,Te=+70℃
cw.Ir=lop，
Tt=Tet,Tc=+70℃
Tset=25℃
2.48832Gb/s，
PRBS,NRZ,In=lop
Tc=-20~+70C,APC,
ATC,V=OV
Tc=-20~+70℃
寿命终了指标，一般可采用加速老化的试验方法来测试。最小值
b2.48832Gb/s，NRZ码，PRBS223-1,z=lop,T=TV=Vma3尾纤要求
典型值
YDB025—2008
最大值
YDBQ25-—2008
2.5Gb/s电吸收调制半导体激光器组件的尾纤要求符合GB/T9771.1。5测试方法
5.1正向电压、正向电压与正向电流曲线的测试按照YD/T834-1996中的4.1和4.7规定进行。5.2阅值电流、输出光功率与正向电流曲线的测试按照YD/T701—1993中的3.3和3.4规定进行。5.3背光监测光电二极管监测电流与输出光功率曲线的测试按照YD/T834-1996中的4.9规定进行。5.4中心波长、谱宽、边模抑制比的测试按照YD/T834一I996中的4,13规定进行。5.5相对强度噪声的测试
按照YD/T701-1993中的3.13规定进行。5.6色散代价的测试
5.6.1测量框图
色散代价测量框图如图1所示。
自动功
率控制
自动波
长控制
被测激光器组件
驱动器
PRBS发生器
同步时钟
PRBS接收器
5.6.2测量步骤
后置光放大器
前置光放大器
可调光
衰减器
可调光
衰减器
可调光
衰减器
50/50分光计
图1电吸收激光器组件色散代价测试框图按照图1所示配置，连接好光传输链路；开启电源后被测激光器组件正常工作，输出稳定的工作波长和眼图：线路光放大器
参考光接收机
光功奉计
根据激光器组件的色散容纳值配置适当距离的光纤传输链路，图中可调光衰减器用来降低线路平均光功率，减少光纤非线性等因素的影响：调节接收端的可调光衰减器，使得PRBS接收器的BER<1E-12，记录参考接收机接收的平均光功d)
率值：
将电吸收激光器组件输出的调制光信号直接接到接收端的可调光衰减器的输入端，重复步骤e
将两次测得的光功率值相减得到被测电吸收激光器组件的色散代价。f）
5.7调啾参数的测试
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