TOSA_ROSA知识简介

2010年11月OSA知识介绍主要内容一：前言二：TO封装工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试（TOSA)前言产品简介TOSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式OptionSDH/SONET155M850nmVCSELLC/SCFiberStubIsolator622M1.244G1310nmFP/DFB2.488G1550nmGBE1.0625G850nmVCSEL1310nmFP/DFB1550nmFC1.0625/2.125G850nmVCSEL1310nmFP/DFB1550nmCWDM155M~2.67G1270~1610nmDFB前言产品简介ROSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式管脚定义类型SDH/SONET155M622M1.244G2.488G850nmGaAsFor850nmInGaAsFor1310/1550PIN-TIAForShortDistanceAPD-TIAForLongDistanceLC/SC4pinForPIN-TIA5pinsForAPD-TIA1310nm1550nmGBE1.0625G850nm1310nm1550nmFC1.0625/2.125G850nm1310nm1550nmCWDM155M~2.67G1270~1610nmDWDM155M~2.67G1563.05~1528.77nm10G(SDH,Ethernet,FCshared)9.953~10.709G850nm1310nm1550nm前言产品简介BOSA分类应用工作速率工作波长芯片类型光接口形式管脚定义类型GEPONONU1.25G1490nmInGaAsFor1310/1550PIN-TIAForONUAPD-TIAForOLTPigtail/Receptacle,SC/LC4pinForPIN-TIA5pinsForAPD-TIAGEPONOLT1.25G1310nmGPONONU2.5G1490nmGPONOLT1.25G1310nmGPONTriplexer2.5G1490nm2G1550nmP2PBOSA155M622M1.25G1310nm1550nm前言产品简介参加培训人员基本了解：介绍姓名、工作部门、从事岗位、毕业学校、来公司多长时间、是否在其他同行业公司工作？随机点名介绍前言了解各学科综合体现半导体学光学光电子学机械电子电路自动化/测试前言简述TOSA:TransmittingOpticalSub-Assembly,光发射组件ROSA:ReceivingOpticalSub-Assembly,光接收组件BOSA:Bi-DirectionalOpticalSub-Assembly,光发射接收组件LD:LaserDiode,激光二极管PD:Photo-Diode,光电二极管FP:Fabry-Perot,法布里-珀罗激光二极管DFB:DistributedFeedbackLaser,分布反馈式激光二极管VCSEL:VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔面发射激光器PIN:PositiveIntrinsicNegative,同质PN结光电二极管APD:AvalanchePhoto-Diode,雪崩光电二极管TIA:TransimpedanceAmplifier,跨阻放大器TO-can:AkindofpackagemethodforactivecomponentOLT:OpticalLineTermination光线路终端ONU:OpticalNetworkUnit光网络单元SDH:SynchronousDigitalHierarchy,同步数字体系SONET:SynchronousOpticalNetwork,光同步网络GBE:GigabitEthernet,千兆以太网前言名词术语主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA）TO工艺从管芯（chip）到模块（Module）应用，关键在于封装！外延材料管芯TO-Can器件模块TO-Can封装TO：TransistorOutlineTO封装需要考虑的要素：机械稳定性（剪切力，热膨胀）；电连接（金丝的电感，寄生参数等）；导热性能；密封性能；光耦合（同轴对准，焦距，远场特性）成本TO工艺LD-TO封装结构LD管芯，PD管芯（背光监控），镀金玻璃垫片，过度块（载体，热沉），焊料（导电银胶，AuSn合金），金线，TO底座，TO帽子TO工艺LD-TO封装结构TO工艺Cap(Aspherical/ballLens)Header(Stem)ChipMonitorPDSubmountLD-TO制作工艺主要工艺：胶粘，贴片，键合，封帽胶粘：通过导电银胶，将垫片，PD管芯等固定到底座的准确位置，满足其光学及电学要求。贴片：将LD管芯用AuSn焊料热压焊到过渡块上，焊料溶化及LD管芯位置满足要求。键合：焊接设备（球焊或楔焊）将PD管芯，LD管芯与TO管脚实现电学连接，达到电学性能要求。封帽：通过电容式储能封焊机，实现TO帽与底座之间的焊接，使帽子透镜中心与LD管芯发光面同轴对准，内部管芯和电路与外界环境隔绝，满足气密性要求。问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 一：激光器TO管脚定义主要有哪几类？如何区分？TO工艺LD-TO透镜-对称圆球透镜球透镜半径R：0.75mm@小球1.00mm@大球FromSchottTO工艺LD-TO透镜-管芯发光面到球心距离发光面到球心距离L：3.9-1.27-0.75=1.88mmFromMitsubishiTO工艺小球耦合效率：8-12%大球耦合效率：15-20%非球耦合效率：40%以上各类球透镜耦合效率TO工艺LD-TO管脚定义TO工艺PD-TO封装结构PD管芯：光信号转换为电信号；陶瓷片：载体；TIA:TransimpedanceAmplifier跨阻放大器：PD生成的光电流输入到TIA，TIA将电流放大后转换成电压信号，再经差分放大器实现双路输出。电容：滤波作用，过滤噪声信号。TO帽子：高帽、矮帽、平窗帽、光面、毛面、镀膜。TO工艺PD-TO封装结构TO工艺主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA)OSA工艺器件（组件）封装常见：TOSA、ROSA、BOSATOSA：TransmitterOpticalSub-AssemblyROSA：ReceiverOpticalSub-AssemblyBOSA（BD）：Bi-directionalOpticalSub-Assembly尾纤器件，模拟器件（蝶形封装）器件封装需要考虑的因素：耦合效率（焦距，光路，插芯APC面角度）；反射（插芯APC面角度，角度大，反射小，但耦合效率降低）；插拔重复性及四向性（陶瓷套筒，插芯3D尺寸）；机械性能/工艺（管体封焊，激光焊接，胶粘）；结构匹配（尺寸适合模块装配，适配器结构符合跳线接口要求），与PCB板尺寸匹配；成本；TOSA封装结构基本构件：LDTO-Can；封焊管体（Housing）；陶瓷插芯（FiberStub）；陶瓷套筒（Sleeve）;适配器（Receptacle）；调节环（Ring）；插针组件（Receptacle）；问题二：如图是什么产品结构图？与我司常规TOSA产品有哪些差异性？OSA工艺TOSA制作工艺金属件清洗：除去油污、铁屑、灰尘；管体封焊：电容储能式焊接机将金属管体封焊在TO-Can上（下件）。封焊检验：目检封焊质量。适配器组装（LC/SC）：插芯、套筒、适配器通过激光焊接组合在一起（上件）。同轴耦合：下件同上件（LC/SC/插针组件）耦合对中，输出光功率满足 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 要求。激光焊接：激光焊接机焊接上下件，达到机械和光路稳定。焊接检验：目检焊点质量（焊斑、气泡等）。端面清洗：插芯端面经过耦合步骤后，可能有脏污，需清洗干净。初测PIV：测试器件的阈值，串联电阻，工作电流时的光功率、背光电流，斜效率等。温度循环：器件在高温和低温循环环境中储放一定时间。终测PIV：筛选出不合格产品。OSA工艺TOSA制作工艺关键工序：同轴耦合，激光焊接。耦合夹具：手动耦合夹具和自动耦合设备。手动耦合：X-Y方向找光，Z方向压光，使耦合光功率达到规范要求。耦合光功率不一定是可以耦合的最大光功率。自动耦合：在X-Y方向以作较小位移，自动记录每个位置时的光功率，然后在最大值对应的X-Y位置焊接，这样焊接前后光功率变化相对较小。自动耦合对来料的一致性要求较高。激光焊接机：三光束激光，相隔120°。可以是水平焊接，也可以与水平面成一定角度。激光的能量、焦距控制，一般焊接后剪切力要大于300N，焊斑大小和熔深要符合要求。OSA工艺插芯APC角度，3D尺寸插芯与TO耦合端一般为APC面，与跳线耦合端为PC面：APC角度（APCAngle）,APC的角度一般为8度。PC是PhysicalContact的缩写，表明其对接端面是物理接触，即端面呈凸面拱型球面结构。OSA工艺基本构件：PDTO-Can；塑封适配器；封焊管体;金属适配器；闭口套筒；除特殊外，一般不使用插芯；ROSA封装结构主要有塑封结构和金属结构353ND胶每只粘好后匹配状态每粘好10只后,用镊子将套筒轻压至如图所示四烘烤1小时后五三二一可看见红色的胶不能有胶OSA工艺ROSA制作工艺ROSA种类较多，不同类型工艺有所差异。主要有粘胶工艺和焊接工艺。粘胶工艺：胶水选型：胶水的粘性，挥发性，膨胀系数，储存条件，使用条件，固化条件，硬度，强度。点胶过程：手工或自动点胶机完成，胶量的控制，点胶位置的控制。烘烤：温度，时间。焊接工艺：类似激光器，使用激光焊接机焊接管体和金属适配器，达到稳定结构和光路的目的。清洗(P-Q006-006)粘黑胶并烘烤(P-B206-026)耦合点411胶(P-B206-024)合格初测(P-B206-007)(P-B206-001)温循(P-B206-007)入库不合格3不合格4不合格1粘套筒(P-B201-001)不合格2合格合格合格合格不合格依据返修 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 返修或报废(P-B206-028)终测(P-B206-007)(P-B206-001)不合格5检验是否绝缘?(P-B206-0025)合格金属胶粘工艺流程OSA工艺ROSA制作工艺塑封工艺流程金属封焊工艺流程OSA工艺BOSA封装结构基本构件：LDTO-Can，PDTO-Can；LD封焊管体；PD陶瓷压配（或陶瓷胶粘）管体；方形外套;插针适配器；45度膜片（发射光透射，接收光反射）；0度膜片（透射45度膜片反射过来的接收光）OSA工艺BOSA制作工艺管体封焊：LDTO封焊时，需要注意管脚与封焊管体的相对位置。粘贴膜片：膜片粘在激光器管体上面（0度膜片也有粘在探测器管体里），注意膜片方向和胶水用量及位置。方形外套焊接：一般管体与方形外套来料时是一一搭配好的，因此一般要求焊接方形外套时，与出厂时一致。激光器耦合焊接：探测器耦合焊接/胶粘：贴标签，测试，温循：BOSA为单纤双向，同时有发射(TOSA)和接收(ROSA)，除了相关的工艺外，还需注意以下问题：OSA工艺BOSA光路利用折射率定律，在几何光学基础上作图绘出添加膜片前后的光路，可以清晰地看出：加入膜片后，不仅光路中心发生改变，而且器件的焦距也发生改变。OSA工艺BOSA光路-偏心若：膜片入射光的入射角为α；膜片折射率为n；膜片厚度为D；则：发射端光路中心与插芯中心偏移d为：)sincossin(sin22nDd0.1)1/21.521/222(3.02d通常α=45°D=0.3mmn=1.5OSA工艺BOSA光路-偏心OSA工艺尾纤器件封装结构基本构件：LDTO-Can激光器管体光纤插针插针套隔离器可焊外套OSA工艺主要内容一：前言二：TO工艺三：OSA工艺四：有源器件的测试(TOSA）阈值电流Ith输出光功率Po背光电流/探测器监控电流Imon串联电阻斜率效率SE跟踪误差TE中心波长或峰值波长λc/λp光谱宽度Δλ（RMS、-20dB）边模抑制比SMSR有源器件的测试根据光通信对激光器的要求和激光器的阈值特性、温度特性和光谱特性，LD激光器主要测试以下参数P-I-V测试光谱测试有源器件的测试LDP-I-V测试激光器P-I-V特性是指：输出光功率和正向输入电流以及正向电压之间的关系。是激光器组件的重要特性之一，它反映出激光器组件的多项性能指标。我们现在所使用的测试系统如ILX、KEITHLEY等都具备测试P-I-V特性的功能。P-I-V测试系统有源器件的测试KEITHLEY测试系统1.LPA-9082激光器参数分析仪：LPA-9082每秒钟可测量5000个点的数据，能够快速和精确的得到LIV曲线，一般取电流最大值为50mA。2.Keithley吉时利：一台Keithley2400电源，两台Keithley6485皮安表，一台测电流，一台测光功率。P-I-V曲线：有源器件的测试直接读取的参数：串联电阻；P0(@Ith+20mA);Im(@Ith+20mA);斜率效率SE；阈值电流。PIV曲线图红色=正向电压=Vf蓝色=背光电流=Im黑色=光功率=Po绿色=一次微分=dL/dI有源器件的测试P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试我们把激光器开始产生激光发射时的正向驱动电流称之为阈值电流。用符号Ith表示。通常阈值电流是通过如下四种计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 计算得出：1.单直线线性拟合；2.双直线线性拟合；3.一阶微分（dL/dI）；4.二阶微分（d2L/dI2）。阈值电流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-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P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试单直线线性拟合阈值依赖于激光器的斜率效率，斜率效率大，阈值计算值大，斜率效率小，阈值计算值小；两点连线时，点的选择至关重要；阈值弯曲区和高功率非线性区的影响。P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试双直线线性拟合阈值对于激光器斜率效率的依赖有所降低；依然有选两点连线的方式存在，所以仍会受到直线生成方法的影响。由于曲线的凸出，非线性将被放大。P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试一阶微分（dL/dI）一阶微分最大值一半所对应的电流值为阈值电流；有可能受非线性影响，导致一阶微分最大值不容易给定。P-I-V曲线意义之阈值电流（Ith）计算：有源器件的测试二阶微分（d2L/dI2）二阶微分法定位L/I曲线变化率的最大值点为阈值电流，该点也是一阶微分曲线的拐点；二阶微分方法不会受到阈值弯曲区前后部分非线性的影响。虽然可能出现多个二阶微分峰值（Kink引起），但是很容易判断哪个峰值是真实的。P－I曲线的斜率：半导体激光器，除了希望低的阈值电流（Ith）外，还希望使用最小的电流就能得到较大的光输出功率。也就是说，在慢慢地注入电流后，能够获得快速增加的光功率。这就是我们通常所说的斜向效率。即是指在Ith以上的P－I曲线的斜率，用ΔP/ΔI表示。其单位是W/A或mW/mA。其测试方法如右图所示。η=ΔP/ΔI（mW/mA）有源器件的测试P-I-V曲线意义之斜率效率（SlopeEfficiency）计算：Ith～Ith+20mA之间的点，扣除靠近Ith的10%的点，其余点线性拟合得一直线，该直线的斜率为激光器的斜率效率。有源器件的测试P-I-V曲线意义之斜率效率（SlopeEfficiency）计算：斜率效率拟合计算01234567805101520253035CurrentPower激光器组件内部通常都带有背光探测器，其作用是监测激光器背光变化，在P-I-V曲线中可以得到背光数据。其测试原理如下图所示。PD光电流大小由皮安表测出。有源器件的测试P-I-V曲线意义之背光电流Im：LD前后出光按一定比例，且基本恒定，监控背光大小，可以知道前出光大小，并反馈给激光器驱动电路，控制注入电流大小，从而可以实现激光器的稳定输出。有源器件的测试P-I-V曲线意义之背光电流Im：通过背光来判定器件失效的根源：背光OK，功率小——器件耦合问题背光电流曲线P-I曲线跟踪误差TrackingError跟踪误差指的是在两个不同管壳温度条件下的激光器组件输出功率的比值，用以衡量器件耦合效率的稳定性。其测试方法为在保持恒定的背面光电流（典型值为200μA）的条件下，先测量25℃时的光功率，再测量预期的工作温度的两个极值（典型值为0℃和65℃）时的光功率。其计算方法如下：式中Pi为两个温度极值下的光功率。有源器件的测试光谱特性测试测试原理如下图所示。其中M为光谱仪。Q8384opticalspectralanalyzer有源器件的测试测试方法：激光器接驱动电源，输出光接光谱仪光口，光功率在光谱仪最大可接收功率范围以内，光谱仪扫描所需波长范围内的光功率，得到光功率随波长的分布图。GR468上写明：对于非连续波工作的光源的光谱测试一般要在调制状况下测试。F-PLD光谱图有源器件的测试典型光谱图-FPDFBLD光谱图有源器件的测试典型光谱图-DFBLED光谱图有源器件的测试典型光谱图-LED有源器件的测试有源器件的测试光谱图意义之中心波长：根据GR468，对于不同的光源，发光光谱的中心波长概念略有差异。对于多纵模激光器（如F-PLD）：中心波长（CentralWavelength，λc）为各模式波长的统计权重中心，公式计算为：对于单纵模激光器（如DFBLD）：中心波长（CentralWavelengthλc，或PeakWavelengthλp）为光谱中输出功率最大点对应的波长。对于发光二极管LED：峰值波长（PeakWavelengthλp）：光谱中最大功率点波长；中心波长（CentralWavelengthλc）：光谱中统计权重中心点波长；平均波长（AverageWavelengthλa）：光谱中光功率下降至峰值功率一半处对应两个波长的平均值。nimiiicPP01nimiiPP0其中：均方根（root-mean-square）谱宽（Δλrms）——对于多纵模激光器，均方根谱宽是一个计算量，计算公式为：有源器件的测试光谱图意义之光谱宽度（Δλ）：5.020)(1nimiciirmsPP峰的光功率第峰的波长；第iPiii::其中：左图是一多纵模激光器光谱，带入公式计算得出：nmc2.1300nmrms0.1-3dB谱宽/半高全宽（FWHM）——在 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 工作条件下，主纵模峰值波长的幅度下降一半/3dB处光谱线两点间的波长间隔。有源器件的测试光谱图意义之光谱宽度（Δλ）：dBPPpeakhalf32lg10lg1012312dBFWHM或12-20dB谱宽（Δλ20）——在标准工作条件下，主纵模峰值波长的幅度下降20dB处光谱线两点间的波长间隔。有源器件的测试光谱图意义之光谱宽度（Δλ）：peakwPPdBlg10201220dB下降-20dBP_peakP_w12有源器件的测试光谱图意义之光谱宽度（Δλ）：一般情况下:RMS谱宽用于描述多纵模光源，如FPLD；-20dB谱宽用于描述单纵模光源，如DFBLD;而LED多用FWHM或RMS描述其谱宽。对于高斯函数型的光谱曲线，几种谱宽存在如下关系：]2)(exp[21)(220P谱线表达式：)(21)(0PP2010)()(PP3548.22ln2212FWHM0697.610ln41220dB2rms边模抑制比（SMSR）——Side-ModeSuppressionRatio在发射光谱中，在规定的输出光功率和规定的调制（或CW）时最高光谱峰强度与次高光谱峰强度之比。该参数仅用于单频（单纵模）激光器，如DFB激光器的光谱测试中。有源器件的测试光谱图意义之边模抑制比（SMSR）：2_1_lg10)(peakpeakPPdBSMSR有源器件的测试