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.pdf

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1、I CS 3 3. 1 8 0 . 0 1 M3 3 YU 中华人 民共和国通信行业标准 丫D/ T 1 3 5 3 -2 0 05 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 T e c h n ic a l r e q u ir e me n t s a n d t e s t m e th o d s o f t h e h i g h s p e e d p h o t o d e t e c t o r - p r e a m p l i f i e r u s e d f o r t h e o p t i c a l f i b e r c o m m u n i c

2、 a t io n 2 0 0 5 - 0 5 - 1 1 发布2 0 0 5 - 1 1 - 0 1实施 中 华人 民共和 国信 息产业部发布 丫D/ T 1 3 5 3 - 2 0 0 5 目次 前言 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II 1 范围 ， ， 1 2 规范性引用文件 ， ， ， ， ， ， ， - ， ， ， ，一 1 3 缩略语、符号、 定义和 术语 ， 。 1 4 分类 ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 3 5 技术要求 ， ， ， ， ， 4 6 外形尺寸和管脚定义 ， 。 6 7 测量方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 可 靠性 试 验 分 类 和 试验 方法 ， ， ， 1 1 9 其他要求 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、. . . . . . . . . ， 1 2 1 0 产品检验 ， ， 。 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， 1 2 1 1 产品管理 ， 1 3 丫D/ T 1 3 5 3 - 2 0 0 5 前言 本标准是根据光通信用高速光探测器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T e l c o r d i a G R - 4 6 8 - C O R E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

6、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: Y D / T 9 7 3 - 1 9 9 8 S D H 1 5 5 M b i t/ s 和6 2 2 Mb i t/ s 光发送模块和光接收模块技术条件 Y D / T 1 1 1 1 . 1 - 2 0 0 1 S D H光发送/ 光接收模块技术要求2 .4 8 8 3 2

7、0 G b i t / s 光接收模块 I T U - T G . 6 9 1 ( 2 0 0 0 )单通道 S T M- 6 4 , S T M- 2 5 6 5系统和其他采用光放大器的S D H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 丫D/ T 1 3 5 3- 2 0 0 5 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 范围 本标准规定了光通信用高速光探测器 ( P I N或A P D ) 前置放大器 ( T 1 A ) 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

8、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 1 5 5 M b i t/ s 至I O G b i t / s 的S D H等光 通信系统中P I N( 或A P D ) - T I A组件。 注:这里的 I O G b i t / : 速率只是一种简约说法，实际上它包括从 9 .9 5 3 G b i t / s 至 1 2 .5 G b i t/ s 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

9、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。 G B / T 2 8 2 9 - 2 0 0 0周期检查 计数抽样程序及抽样 G B / T 9 7 7 1 . 4 - 2 0 0 0通信用单 模光纤系列 第4 部分: 色散位移单模光纤特性 G B / T 9 7 7 1 . 5 - 2 0 0 0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 Y D / T 7 0 2 - 1 9 9 3 P I N / F E T光接收组件测试方法 Y D / T 7 6 7 - 1 9 9 5同步数字系列设备和系统的光接口技术要求

10、Y D / T 9 7 3 - 1 9 9 8 S D H 1 5 5 M b i t / s和6 2 2 M b i t / s光发送模块和光接收模块技术条件 Y D / T 1 1 1 1 . 1 - 2 0 0 1 S D H 光发送/ 光接收模块技术要求2 .4 8 8 3 2 0 G b i t / s 光接收模块 Y D / T 1 1 9 9 . 1 - 2 0 0 1 S D H光发送/ 光接收模块技术要求S D H 1 0 G b i t / ， 光接收模块 I T U - T G .6 9 1 ( 2 0 0 0 )单通道 S T M - 6 4 , S T M- 2 5

11、6 5系统和其它采用光放大器的S D H系 统的光接口 M I L - S T D - 8 8 3 E : 1 9 9 8微电子器件试验方法 T e l c o r d i a G R - 4 6 8 - C O R E ( 2 0 0 0 ) 用于 通信设备中的光电子器件的一般可靠性保证要求 S E R D E S S T M - 6 4 / O C - 1 9 2 M S A - 2 0 0 0 1 6 脚I O G b i t/ s 蝶型光接收探测器多源 协议 S E R D E S S T M - 6 4 / O C - 1 9 2 M S A - 2 0 0 2 1 7 脚I O G

12、 b i t / s 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 AP D Av a l a n c h e P h o t o d e t e c t o r B ER Bit E r r o r Ra t i o B W B a n d w i d t h 0 / E O p t i c a l / E l e c t r ic a l E S D E l e c tro- S ta t i c D i s c h a r g e M S A M u l t i - S o u r c e A g r

13、e e m e n t s N R Z N o n R e tu rn t o Z e m 雪崩光电探测器 比特差错率 带宽 光/ 电 静电放电 多源协议 非 归零 丫D/ T 1 3 5 3 - 2 0 0 5 O R L O p t ic a l R e t u rn L o s s光回损 P I N P - ty p e - I n tr i n s i c - N - t y p e P 型 一 本征一 N型 P R B S P s e u d o - R a n d o m B i t S e q u e n c e伪随机t r 特序列 Q E Q u a n t u m E f f

14、 i c i e n c y光量子效率 S D H S y n c h ro n o u s D i g i t a l H i e r a r c h y同步数字体系 T I A T r a n s - I m p e d a n c e A m p l i f i e r跨阻抗放大器 I d D a r k c u r r e n t暗电流 I P P h o t o c u r r e n t光电流 M p M u l ti p l i c a t i o n g a i n f a c t o r倍增因子 P ; I n p u t O p t i c a l P o w e r人射光

15、功率 R , R e s p o n s i v i t y响应度 V s B re a k d o w n V o l t a g e击穿电压 X , C e n t r a l W a v e l e n g t h中心波长 3.2术语和定义 3.2. 1 光电子组件 O p t o - E l e c t r o n i c S u b - A s s e m b ly 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 P I N( 或A P D ) - T IA组件 P I N ( o r A P D ) - T

16、 I A S u b - A s s e m b ly 由P I N光探测器或雪崩光电探测器 ( A P D)与跨阻抗放大器 ( T I A)组成的光电子组件。 3 .2.3 P I N光探测器P I N - P h o t o - D e t e c t o r 一种采用半导体材料制作、具有 P型一I( 本征)- N型掺杂层、并能实现光电变换的光电子器件。 3 .2.4 ，崩光电探测器A v a la n c h e P h o t o D e t e c t o r 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 放大器跨阻抗 T

17、 r a n s - I m p e d a n c e o f t h e A m p l if i e r 放大器输出电压增量与其输人电流增量之比。 3 . 2 . 6 A P D击穿电压B r e a k d o w n V o lt a g e o f A P D 根据雪崩击穿理论，A P D 中载流子倍增因子达到无穷大时的反向电压。实用上，A P D击穿电压定义 为无光照射时、暗电流达1 0 0 p .A时所对应的 反向偏压。 3 . 2 . 7 光电倍增因 子M u lt i p lic a t io n G a i n F a c t o r o f A P D A P O在某反

18、向偏压下的 光生电流与其无倍增 ( 即M , = 1 )时的 光生电流之比。 3 . 2 . 8 增益带宽乘积B a n d w i d t h Ga in P r o d u c t o f AP D A P D的光电增益 ( G )和其一 MB下带宽 ( B)的乘积。 3 . 2 . 9 T I A等效输入电流密度 E q u i v a l e n t I n p u t C u r r e n t D e n s it y T I A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 T I A内外噪声都折合到其输人端。这样，实际 T I A

19、就可由一个折合的噪声源和一个无噪声的理想放大 YD/ T 1 3 5 3 -2 0 0 5 器来表示。对 P I N - T I A组件来说，采用折合噪声电流密度比较方便。这个折合到输人端的噪声电流密 度就是 T I A等效输人电流密度 。其值越小，则噪声越小。它与T I A电路结构、元件参数和寄生参数等 有关。 3 .2. 1 0 光接收灵敏度 O p t i c a l R e c e iv e r S e n s it iv it y 它指在规定调制速率下，并满足随机比 特差错率要求时， 在P I N( 或A P D ) - T I A 组件光接收点 ( 即 光接收机 R点)所能接收到的

20、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 . 1 1 P I N ( 或A P D ) - T IA光过载 O p t ic a l O v e r l o a d o f P IN ( o r A P D ) - T IA 在规定调制速率下， 满足随机比 特差错率 ( 如 1 x 1 0 2 )要求时， 在P I N( 或A P D ) - T I A 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

21、功率。 3 . 2 . 1 2 光功率动态范围 O p t ic a l P o w e r D y n a m ic R a n g e 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. 1 3 S D H系统光线路码型 O p t ic a l L in e C o d e 在 S D H数字光通信系统中，根据 IT U - T G . 6 9 1 ，传输速率为 1 5 5 Mb i t / s 至 I O G b i t/ s 范围内的线路码 型，规定为加扰二进制不归零码 ( N R Z ) . 3 . 2 . 1 4 P I N 或 A P D)- T IA组件的光

22、反射系数Op t ic a l R e f le c t io n C o e ff i c i e n t o f P I N ( o r AP D)- T IA 从P I N光探测器 ( 或A P D)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 P I N ( 或A P D)一 丁 IA组件在光接收模块中的位里 本标准所述光通信用高速光探测器为P I N - P D或 A P D，而前置放大器为 T I A . P I N ( 或 A P D )- T I 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

23、和前置放大。作为例子，P I N ( 或A P D )- T I A组件在数字光接收机中的位置如图 1 所示。 图， PIN ( 或A P D) 丁 IA组件在傲字通信系统光接收机中的位2 YD IT 1 35 3 -2 0 0 5 其中，光探测器 P I N ( 或 A P D )实现光电转换 ;T I A实现低噪声宽带信号放大。 4 . 2 P I N ( 或AP D】- T I A组件 分类)分类 P I N ( 或 A P D )一T I A组件可按照不同的方法来分类。本标准分类方法见表 t o 表 1 P I N 或 A P D)- 丁 IA组件分类 分类方法种类 按传输速率分类主要

24、分为 1 5 5 M b i t/ s , 6 2 2 Mb it / s , 2 .5 G b iVa , I O G b i t/ s组件等几类 按 光 波 长 分 类主要可分为 1 3 1 0 n m, 1 5 5 0 n m 组件两类 按所用光探测器件类型分类可分为P I N - P D, A P D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 PI N- T I A组件 采

25、用P I N - T I A组件 ，其光接口技术指标要求见表 2 a 衰 2采 用 P I N - T I A 组 件 光 接 口 技 术 指 标 要 求 项目单位巧 5 M b iVs6 2 2 Mb it / s2 4 8 8 Mb iVe9 9 5 3 M b i V s 目 标 距 离 k m21 54 021 5和2巧402 04 0 光 响 应 波 长n 幻 1 1 2 6 0- 1 3 6 01261-1580: : : - 1 2 6 0- 3 6 01274 -15801280-1335 1 2 6 6- 1 3 6 0 1 2 6 0 - 1 5 8 0 1290-1330

26、12 9 0 -15 6 5 光 响 应 度 人 / W 0 . 80 .80 . 80名0 名0 . 80 . 7 5 0 . 750 . 7 5 0 . 7 50 . 7 5 最 差 灵 敏 度 d B .-2 3- 2 8- 3 4- 2 3- 2 8- 2 8-1 8- 1 8- 2 2-1 1 - 13- 19 最 小 过 载 点d B- 8一8- 1 0- 8 -8 一 8 - 3一10一1 - 1-10 最大光通道代价 d B11111111111 接收点最大反射系数 d B 不 用 不 用不 用不 用不 用-1 4- 2 7- 2 7- 2 7- 1 4 - 2 7 注:本标准

27、规定的技术指标值，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 A P D一 下 ! A组件 采用A P D / T I A组件，其光接口技术指标要求见表 3 a YD IT 1 3 5 3 - 2 0 0 5 裹3 采用A PD - T IA组件光接口技术指标要求 项目 单 位1 5 5Mb i t / e6 2 2 M b iVs 2 4 8 8 M b i t/ s9 9 5 3 Mbi d a 目标 距 离 k m8 04 0so4 080 4 08 0 光 响应 波 长 】

28、U n 1 4 8 0 - 1 58 0:- 1 4 8 0 - 1 5 8 0:-1500-1580 15 30 -15 65 1530-1565 光响应度 凡 甲0 . 7 5 人 P 】) 光电倍增因子 无 量 纲 3 - 1 0 最 差 灵 敏 度 d Bm闷 5- 3 4- 2 7- 21 最小过载点 d B一 9- 8 - 9- 9 最大光通道代价 d B111 2 接收点最大反射系数 d B- 2 5- 2 7 - 2 7= 2 7 5 . 2 电接口技术指标要求 采用P I N ( 或 A P D) - TIA组件，电接口技术指标要求见表4 0 裹4 P I N ( 或 A P

29、 O) - T I A组件电接口技术相标要求 项目单位 1 5 5 M b i t/ e6 2 2 M b i t/ s2 4 8 8 Mb i t/ s 9 9 5 3 M b iV. 组件电源电压 V推荐使用+ 5 、- 5 . 2 V, + 3 . 3 V及+ 1 .8 V系列中的一种或两种 组件一 3 ,1 13最小模拟带宽 MH z 1 1 0司 石 习1 8 印7 5 0 0 P I N - P D反向偏里电压 V同组件电茸电压 P I N - P D暗电流 n 人 1 0 C / min , 高低温保持时间各 3 0 min 低 温 存 储T e l c o r d i a G

30、R - 4 6 8 - C O R E - 2 0 1 ; , 32 0 0 0 h 特 殊 试 验 E S D防 护T e l c o r d i a G R - 4 6 8 - C O R E 5 0 0 V a3 机械完整性试验、耐久性试验和特殊试验方法 P I N ( 或 A P D )- T I A组件的可靠性试验方法参照 T e l c o r d i a G R - 4 6 8 - C O R E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

31、情况 ，即判定试验不合格。 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 5技术要求”中指标时，或灵敏度变化超过 2 d B ; c )外壳封装破裂或有裂纹、器件有错位。 丫 D / T 1 3 5 3 - 2 0 0 5 9其他要求 P I N ( 或 A P D )- T I A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。 1 0 产品检验 P I N ( 或 A P D)- T I A组件产品检验分为出厂常规检

32、验、抽样检验与型式检验。 1 0 . 1 出厂常规检验 所有出厂的P I N( 或A P D )- T I A 组件产品都应该进行常规检验，检验项目 包括光电 指标和高温老化。 1 0 . 1 . 1 光电指标测f， 通信用高速 P I N ( 或 A P D ) - 1 1 A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。 1 0 . 1 . 2 高温老化检验 在最大额定 工作环境温度下， 通信用高速P I N( 或A P D ) / 前放组件处于正常工作状态，老化时间至 少应为 2 4 h 。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

33、定。 1 0 . 2 抽样检验 批检验抽样方法按 G B / r 2 8 2 9 进行。 1 0 . 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。 1 0 . 2 .2 光电指标F A I R P I N ( 或 A P D ) M A组件在额定工作条件下，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。 1 0 .3 型式检验 通信用高速P I N ( 或 A P D) - T I A组件在下述条件下，必须进行型式检验。 1 0 .3 . 1 检验时机 有下列情况之一时，应进行型

34、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。 1 0 .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。 1 0 . 3 . 3 检验结果合格性判定 型式检验的各项试验完成后，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、

35、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。 YD/ T 1 3 5 3 - 2 0 0 5 1 1 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。 1 1 . ， 产品说明书 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 P I N ( 或 A P D ) - T I A组件的名称、型号; b )通信用高速P I N ( 或A P D)- T I A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 )安装尺寸和管脚功能; e )使用注意事项。对安全性问题加醒目标识。 1 1 . 2

36、 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 P I N ( 或 A P D )- T I A组件制造厂家; b )通信用高速P I N ( 或 A P D)- T I A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。 1 1 .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，并标注防震防压要求; b )应采取防静电措施。 c )应有明显的防静电标识。 1 1 . 4 贮存 通信用高速P I N ( 或 A P D)- T I A组件应贮存于通风干燥 ( 相对湿度 8 0%) 、洁净和温度适宜 ( 0 0 C - 4 0 0 C )环境中。 1 1 . 5 交付 产品在交付过程中，应考虑运输、装卸的产品安全:在拆封前应检杳句装表面棍伤情73 2 .