YD T 1353-2005 光通信用高速光探测器――前置放大器 组件技术要求及测试方法.pdf

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1、ICS 33.180.01 M 33 YD 中华人民共和国通信行业标准YD厅1353-2005光通信用高速光探测器前置放大器组件技术要求及测试方法Technical requirements and test methods of the high speed photodetector-preamplifier used for the optical fiber communication 2005-05-11发布2005-11-01实施中华人民共和国信息产业部发布YD厅1353-2005目次前言._.E1 范围2 规范性引用文件3 缩略语、符号、定义和术语.4 分类35 技术要求.46

2、外形尺寸和管脚定义. 6 7 测量方法. . . 8 8 可靠性试验分类和试验方法.11 9 其他要求. . . 12 10 产品检验. . 12 11 产品管理. . 13 YD斤1353-2005前言本标准是根据光通信用高速光探测器一一前置放大器组件的实际研制、应用的需要而制定。本标准中，第8.2节机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验条件的试验项目及条件参考了TelcordiaGR-468-CORE的表6并根据我国实际情况做了修改。主要变化如下:在耐久性一栏中删去了热冲击、可焊性和光纤拉力等试验项目;在机械完整性一栏中删去了高温保存和潮湿循环等试验项目;在特殊试验一栏中删去了内部水气含量等

3、试验项目:由于本标准主要是规定光通信用高速光探测器及其组件的测量方法，不涉及要求，因此删去了表6中有关抽样及失效的规定。在本标准的制定过程中还参考了下列标准:YD/f 973-1998 SDH 155Mbis和622Mbis光发送模块和光接收模块技术条件YD/f 1111.1-21 SDH光发送/光接收模块技术要求一-2.488320Gbit/s光接收模块lTU-T G.691 (20) 单通道STM-64、STM-256S系统和其他采用光放大器的SDH系统的光接口本标准由中国通信标准化协会提出并归口。本标准起草单位:武汉邮电科学研究院本标准起草人:丁国庆刘兴瑶黎祥E 光通信用高速光探测器-一

4、前置放大器组件技术要求及测试方法YDIT 1353-2005 1 范围本标准规定了光通信用高速光探测器(PIN或APD)一一前置放大器(TIA)组件的术语定义、分类、主要功能、技术要求、测量方法、可靠性试验方法和要求，以及该组件产品的检验方法和管理要求等。本标准适用于传输速率从155Mbis至lOGbitls的SDH等光通信系统中PIN(或APD)-四A组件。注:这里的lOGbitls速率只是一种简约说法，实际上它包括从9.953Gbis至12.5Gbis范围内几种不同的速率。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括

5、勘误的内容)或修改版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准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标准。GB/I、2829-2(削周期检查计数抽样程序及抽样GB厅9771.4-2侃阳通信用单模光纤系列第4部分:色散位移单模光纤特性GB/I、9771.5-2000通信用单模光纤系列第5部分:非零色散位移单模光纤特性YD/f 702-1993 PINIFET光接收组件测试方法YD/f 767-1995 同步数字系列设备和系统的光接口技术要求YD/f 973-1998 SDH 155Mbis和622Mbis光发送模块和光接收模块技术条件YD厅1111

6、.1-2001SDH光发送/光接收模块技术要求一-2.48832OGbitls光接收模块YD/f 1199.1-21 SDH光发送/光接收模块技术要求一-SDHlOGbitls光接收模块lTU-T G.691 (2田则)单通道STM-64、STM-256S系统和其它采用光放大器的SDH系统的光接口MIL-STD-883E: 1998 微电子器件试验方法Telcordia GR-468-CORE (2)() 用于通信设备中的光电子器件的一般可靠性保证要求SERDES臼M-64/1侃-192MSA-2OO) 16脚IOGbi的蝶型光接收探测器多源协议SERDES臼M-64/侃，-192MSA-20

7、02 17脚IOGbitls蝶型光接收探测器多源协议3 缩略语、符号、定义和术语下列缩略语、符号、术语和定义适用于本标准。3.1 缩略语和符号APD Avalanche Photodetector 雪崩光电探测器BER Bit Error Ratio 比特差错率BW Bandwidth 带宽OIE Optical IElectrical 光/电ESD Electro-Static Discharge 静电放电MSA Multi -Source Agreements 多源协议NRZ Non Retum to Zero 非归零YDIT 1353-2005 ORL Optical Retum Los

8、s 光回损PIN P-type -Intrinsic- N-type P型-本征-N型PRBS Pseudo-Random Bit Sequence 伪随机比特序列QE Quantum Efficiency 光量子效率SDH Synchronous Digital Hierarchy 同步数字体系TIA Trans-Impedance Amplifier 跨阻抗放大器Dark cuent 暗电流Photocurrent 光电流Mp Multiplication gain factor 倍增因子R Input Optical Power 入射光功率R. Responsivity 响应度VB Br

9、eakdown Voltage 击穿电压。Central Wavelength 中心波长3.2 术语和定义3.2.1 光电子组件。pto-ElectronicSub-Assembly 由光电子器件、微电子器件、无源元件、光纤等组成的、具有一定功能(如光电转换和前置放大功能)的混合集成件。3.2.2 PIN (或APD)-TIA组件PIN ( or APD) - TIA Sub-Assembly 由PIN光探测器或雪崩光电探测器(APD)与跨阻扰放大器(TIA)组成的光电子组件。3.2.3 P阳光探测器PIN-Photo-Detector 一种采用半导体材料制作、具有P型-1 (本征)-N型掺杂

10、层、并能实现光电变换的光电子器件。3.2.4 雪崩光电探测器Avalanche PhotoDetector 一种采用半导体材料制作、内部具有光吸收层和倍增层、并能实现光电变换和倍增的光电子器件。3.2.5 雄大器跨阻抗Trans-Impedance of the Amplifier 放大器输出电压增量与其输入电流增量之比。3.2.6 APD击穿电压Breakdown Voltage of APD 根据雪崩击穿理论，APD中载流子倍增因子达到无穷大时的反向电压。实用上，APD击穿电压定义为无光照射时、暗电流达1A时所对应的反向偏压。3.2.7 光电倍增因子Multiplication Gain

11、Factor of APD APD在某反向偏压下的光生电流与其无倍增(即Mp=l)时的光生电流之比。3.2.8 增益带宽乘积Bandwidth Gain Product of APD APD的光电增益(G)和其-3dB下带宽(B)的乘积。3.2.9 TIA等效输入电流密度Equivalent Input Current Density TIA由多个元件组成，每个元件都可能是一个噪声源(如热噪声、散粒噪声)。为简化分析和处理，把TIA内外噪声都折合到其输入端。这样，实际A就可由一个折合的噪声源和一个无噪声的理想放大2 YDIT 1353-25 器来表示。对PIN-TIA组件来说，采用折合噪声电流

12、密度比较方便。这个折合到输入端的噪声电流密度就是TIA等效输入电流密度。其值越小，则噪声越小。它与TIA电路结构、元件参数和寄生参数等有关。3.2.10 光接收灵敏度Optical Receiver Sensitivity 它指在规定调制速率下，并满足随机比特差错率要求时，在PIN(或APD)-TIA组件光接收点(即光接收机R点)所能接收到的最小平均光功率。它考虑了在应用条件下，光接收机所具有并允许的最坏消光比、脉冲上升和下降时间、光发射侧的光回损，连接器性能劣化和测试容差所引起的功率代价，而不包括与色散、抖动或与光通道有关的有功率代价。3.2.11 PIN (或APD)-TIA光过载Opti

13、cal Overload of PIN (or APD) - TIA 在规定调制速率下，满足随机比特差错率(如Ix1012)要求时，在PIN(或APD)-TIA组件光接收点(即光接收机R点)所允许接收到的最大平均光功率。3.2.12 光功率动态范围Optical Power Dynamic Range 光接收机中所允许接收的最大平均光功率与最小平均光功率之比。3.2.13 SDH系统光线路码型Optical Line Code 在SDH数字光通信系统中，根据lTU-TG.691 ，传输速率为155Mbit/s至10Gbit/s范围内的线路码型，规定为加扰二进制不归零码(NRZ)。3.2.14

14、PIN (或APD)-TIA组件的光反射系鼓Optical Reflection Coefficient of PI N (or APD) - TIA 从PIN光探测器(或APD)表面返回光缆中的光功率与人射光功之比的对数。这里没有考虑连接器的反射。4 分类4.1 PIN (或APD)-TIA组件在光接收模块申的位置本标准所述光通信用高速光探测器为PIN-PD或APD，而前置放大器为TIA。PIN (或APD)-咀A组件是光接收模块中的一个部件。它主要用于光接收机中数字信号或模拟信号的光电转换和前置放大。作为例子，PIN (或APD)-A组件在数字光接收机中的位置如图1所示。-_- . r-.

15、 PIN (APD) _白A组件主放自动增益控制均衡滤波图1PIN (或APD)-TIA组件在敏字通铺系统先镰收机中的位置3 YOIT 1353-25 其中，光探测器PIN(或APD)实现光电转换;TIA实现低噪声宽带信号放大。4.2 PIN (或APO)-TIA组件分类分类PIN (或APD)一TIA组件可按照不同的方法来分类。本标准分类方法见表1。褒1PIN (或APD)-TIA组件分类分类方法种类接传输速率分类主要分为155Mbit/s、622Mbitls、2.5Gbis、IOGhis组件等几类按光波长分类主要可分为1310nm、1550nm组件两类按所用光探测器件类型分类可分为PIN-

16、PD、APD组件两类按外壳封装形式分类可分为同轴插拔式、同轴尾纤式、双列直插，蝶形封装组件等几类5 技术要求本标准规定的光探测器一前放组件技术要求，指光接口技术指标要求、电接口技术指标要求以及极限工作条件三类。5.1 光接口技术指标要求5.1.1 PIN-TIA组件采用PIN-四A组件，其光接口技术指标要求见表20褒2采用PIN-TIA组件先接口技术指标要求项目单位155Mbitls 622Mbitls 目标距离km 2 15 40 2 15 40 1260- 1261-1280向1260- 1274- 1280-光响应波长nm 1360 1580 1335 1360 1580 1335 AI

17、W 光响应度0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 最差灵敏度dBm -23 -28 -34 -23 -28 -28 最小过载点dB -8 -8 -10 -8 -8 -8 最大光通道代价dB 1 接收点最大反射系数dB 不用不用不用不用不用-14 2488Mbitls 9953Mbitls 2 15 40 20 40 1266- 1290- 1290-12-1580 1360 1330 1565 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 -13-18 -18 -22 -11 -19 -1-3 -1 。-1 -10 1 1 -27 -27 -27 -14 -27 注:本标准规定的

18、技术指标值，都是假定在整个标准的应用条件范围(即温度和湿度范围)内都满足的最坏情况值，亦即寿命终了时的值，它包括老化的影响。下面情况与此相同。5.1.2 APO -TIA组件采用APD/TIA组件，其光接口技术指标要求见表3。4 YD斤1353-2005褒3采用APD-TIA组件光接口技术指标要求项目单位155Mbis 622 Mbi8 2488 Mbit/s 9953 Mbit/s 目标距离km 80 40 80 40 80 40 80 1480- 1280- 1480- 1280-15-1530-1530町光响应波长nm 1580 1335 1580 1335 1580 1565 1565

19、 光响应度儿rw0.75 APD光电倍增因子无量纲3-10 最差灵敏度dBm -45 -34 -27 -21 最小过载点dB -9 -8 -9 -9 最大光通道代价dB 1 2 接收点最大反射系数dB -25 -27 -27 -27 5.2 电接口技术指标要求采用PIN(或APD)-TIA组件，电接口技术指标要求见表4。袋4PIN (或APD)-TIA组件电接口技术指标要求项目单位155Mbis 622 Mbit/s 2488 Mbis 9953 Mbit/s 组件电源电压v 推荐使用+5、-5.2V、+3.3V及+1.8V系列中的一种或两种组件-3dB最小模拟带宽MHz 110 4 1860

20、 75 PIN-PD反向偏置电压V 同组件电源电压PIN-PD暗电流nA 1Ot:1 min , 高低温保持时间各30min低温存储Telcordia GR-468-CORE -20t: ，主.20h特殊试验ESD防护Telcordia GR-468-CORE 500V 8.3 机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验方法PIN (或APD)-A组件的可靠性试验方法参照TelcordiaGR-468-CORE等标准中相关项目进行。8.4 机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验的失效判据机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验的各项试验完成后，在相同测试条件下，出现以下任意一种情况，即判定试验不合格。a)

21、光组件不能正常工作;b)光组件光接口或电接口指标不能满足5技术要求中指标时，或灵敏度变化超过2dB;c)外壳封装破裂或有裂纹、器件有错位。11 YDIT 1353-25 9 其他要求PIN (或APD)-TIA组件所用光器件是静电敏感器件。组件在安装、传递和包装时都要采取静电放电防护措施，如采用防静电工作台、工作板和防静电包装盒，穿戴防静电工作衣鞋和防静电腕带等，尤其要经常检查工作台，设备仪表接地情况。10 产晶检验PIN (或APD)-TIA组件产品检验分为出厂常规检验、抽样检验与型式检验。10.1 出厂常规幢验所有出厂的凹N(或APD)-A组件产品都应该进行常规检验，检验项目包括光电指标和

22、高温老化。10.1.1 光电指标测量通信用高速PIN(或APD)-TIA组件在额定工作条件下工作，其测量指标应符合相应的光接口及电接口技术指标要求。10.1.2 高温老化幢验在最大额定工作环境温度下，通信用高速PIN(或APD)/前放组件处于正常工作状态，老化时间至少应为24h。老化后测试指标，其测量结果应该符合相应的光接口及电接口技术要求的规定。10.2 抽样检验批检验抽样方法按GB厅2829进行。10.2.1 外观检查采用目测方法查产品的外观。失效判据:产品表面有明显划痕，或有污点，或产品标识不清晰，或产品标识不牢靠。10.2.2 光电指标测量PIN (或APD)/fIA组件在额定工作条件

23、下，测量光接口或电接口指标，其测量结果应该符合相应的光接口及电接口技术要求的规定。10.3 型式检验通信用高速PIN(或APD)-TIA组件在下述条件下，必须进行型式检验。10.3.1 栓验时机有下列情况之一时，应进行型式检验:a)产品定型时;b)正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时;c)产品长期停产后，恢复生产时;d)出厂检验结果与鉴定时的型式检验有较大差别时;e)国家质量监督机构提出进行型式检验要求时。经受了型式检验的样品，一律不能作为合格品交付使用。10.3.2 检验方案型式检验方案与可靠性试验要求的方案相同。10.3.3 检验结果合格性判定12 型式检验的各项试

24、验完成后，在相同测量条件下.出现以下任意一种情况，即判定该批不合格:a)光组件不能正常工作;b)光组件光接口或电接口指标不能满足技术要求;c)外壳封装破裂或有裂纹、器件有错位。对不影响抽样和试验结果的条件下，一组样品可用于其他分组的检验和试验。YDIT 1353-2005 11 产品管理它包括产品说明书，产品标识、包装、贮存、交付和运行故障管理。11.1 产晶说明书产品说明书是使用的依据。它应包括以下主要内容:a)通信用高速PIN(或APO)-TIA组件的名称、型号;b)通信用高速PIN(或APO)-TIA组件的工作原理简介以及主要技术指标;c)正常工作条件和极限工作条件;d)安装尺寸和管脚功

25、能;e)使用注意事项。对安全性问题加醒目标识。11.2 产品标识鉴于产品质量保证要求和可追溯性要求，在产品上或产品包装盒上必须贴有产品标识。其标识内容主要有:a)通信用高速PIN(或APO)-TIA组件制造厂家;b)通信用高速PIN(或APO)-TIA组件型号;c)生产序号.生产日期，质量检验员号;d)企业产品执行标准。11.3 包装产品包装应满足如下基本要求:a)应符合中华人民共和国产品法基本要求，包装盒内应有产品说明书和产品标识:包装盒表面上应有产品名称、生产厂家、出厂日期等字样，井标注防震防压要求:b)应采取防静电措施。c)应有明显的防静电标识。11.4 贮存通信用高速PIN(或APD)

26、-TIA组件应贮存于通风干燥(相对湿度80%)、洁净和温度适宜(OOC-400C)环境中。11.5 交付产品在交付过程中，应考虑运输、装卸的产品安全;在拆封前应检查包装表面损伤情况。13 的OON1的山的?O中华人民共和国通信行业标准先通信用高速光探测器一一前置随大器组件技术要求及测试方法YDIT 1353-2005 * 人民邮电出版社出版发行北京市崇文区夕照寺街14号A座邮政编码:1061 电话:68372878 北京地质印刷厂印刷版极所有不得翻印开本:880x1230 印张:1.25 字数:32千字ISBN 7-115-1081/05-55 定价:15元本书如有印装质量问题，词与本社联系电话:(010)68372878 25年7月第I版25年7月北京第l次印刷1116