戴维
菲尼萨 · 2016-05-10 19:27
之前的《戴维带你认识光通讯》产品科普系列中断了半年之后，又跟大家见面了，戴维是这么说的：“一是因为才疏学浅，江郎才尽，跟白云大妈一样，七天才憋出六个字，二是因为戴维有灰常灰常重要的工作要做。
对！就是有太多太多的砖要搬，但是鲁迅先生教导我们，时间就像海棉里的水，挤挤总会有的。”
哎，小编的男神不仅知识渊博而且谦虚，Transceiver这个听起来B格很高的东西，到底是什么货？以下就让偶男神来掀开她的神秘面纱——
Transceiver 现形记—戴维老师开讲：
不要把Transceiver想得辣么高科技，其实也就是4个轮子加4把椅子，哦，那个是汽车。学英文总是从ABC学起，学数学也总是从1+1学起，我们也就从最简单的Transceiver说起吧。
Transceiver 4大件
TOSA/ROSA/Driver 芯片/Limiting Amplifier限幅放大芯片，如同人体的心肝脾肺肾，各自发挥着不同的作用，我们今天就来上堂Transceiver解剖课，了解不同组件的工作原理和功能。
还记得我们Transceiver是干什么的么？在TX（发送方向），我们要把高低电平的电压信号变成光亮光暗的光信号，在RX（接收方向），我们要把光信号再转成电压信号送回去。
因为激光器本身是一个电流敏感器件，所以我们需要Laser Driver把想要传送的数字电压信号转换成电流信号。
Laser Driver 激光驱动芯片
我们以直调激光器为例，在Driver芯片里面有两个电流源，一个是偏置电流源IBias控制平均光功率，一个是调制电流源Imod控制消光比ER。Transceiver输入端的电压信号，0或者1就控制上图的那个开关切换到哪个位置。
开关切换到位置1，流过激光器的电流是Ibias+Imod，电流大，所以激光器发出强光
开关切换到位置0，流过激光器的电流是Ibias，电流小，所以激光器发出弱光
这样，就完成了电压信号到光强光弱的转换，从而完成了信号的调制。
TOSA（Transmitter Optical Sub Assembly ）
发射光组件
圆形-TO CAN 封装，方形-BOX 封装
TOSA里面最核心的就是那个灯泡，也就是我们Laser（激光器），激光器分为两类
一类是长波长1310nm或者1550nm的边沿发射激光器（Edge Emitter Laser）
一类是短波长850nm的垂直表面腔激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）
发出的光经过光学镜头Lens 准直和聚焦后送到光纤里面去，为了防止光的反射，有些TOSA里面还会加上隔离器Isolator。
对于Laser，最重要的是P-I曲线，P-I曲线我们关注的是两个直流参数，一个是Ith阈值电流，只有驱动电流大于阈值电流时，激光器才会发光，另外一个就是斜率Slope。这两个参数都有很强的温度相关性，Ith随着温度的升高而增大，Slope随着温度的升高而下降。
直调激光器调制曲线
从上图可以看出，随着激光器温度升高，以前同样的调制电流输入到激光器后，平均光功率Pavg和消光比ER都会变差，因此，设计Transceiver的时候需要做必要的温度补偿。
每个Laser的PI曲线不一致，所以每只Transceiver都需要Tuning，从而达到同样的性能参数；同一个Laser的PI曲线会随着温度变化而变化，所以对于同一只Transceiver需要在不同的温度下Tuning来实现温度补偿。
ROSA （Receiver Optical Sub Assembly）
接收光组件
ROSA相对来说比较简单，里面包含两个组件PD和TIA
PD是Photo Detector，光电探测器，负责把光的强弱转换成电流的大小，这货跟太阳能热水器基本是一码事，天气好，太阳充足，水就热，天气不好，水就凉。PD还分成PIN和APD两种类型，APD是雪崩二极管，灵敏度更高。
TIA是Trans-Impedance Amplifier，跨阻放大器的缩写，用来把电流信号转换成电压信号，因为在Transceiver发射端，送过来的信号是电压信号，所以我们接收端还是以电压信号还给别人。
LA （Limiting Amplifier）限幅放大器
限幅放大器电路功能是输入信号较小时，限幅放大器处于线性放大工作状态，输出跟随输入线性变化；当输入信号达到某一电平时，输出将不随输入信号的增加而变化，而维持在一定值上，即处于限幅工作状态（来自度娘）。
越小的光进入PD以后，产生的电流也越小，而TIA的跨阻(V=I*R)，那个R是一定的，这样产生的电压信号就会随着输入光的大小变化而变化，而且变化的范围比较大，如下图所示。
在输入光-5dBm的时候，TIA的输出有1800mV
在输入光-18dBm的时候，TIA的输出只有100mV
所以Transceiver还需要一个LA，对前面TIA转换出来的电压信号继续放大，以保证输出幅度足够大，同时限幅功能使得在强光输入的时候，同时限幅功能使得在强光输入的时候，输出能够维持在一定值上，处于限幅工作状态。
Transceiver的基础篇基本就暂告一段落了，为了体现Transceiver是一个有深度的产品，下面的系列就是进阶篇了，让我们从信号的调制开始说起，敬请期待下一集，Transceiver的信号调制。也请大家继续关注菲尼萨微信号，后面还有很多好东西等着你哦！