銘普助力下一代接入網高速光通信：25G ONU光模塊的創新設計與實現

  光纖到戶技術作為一種成熟的網絡接入方式，具備了傳輸速度快、帶寬大、信號質量穩定等優勢，被廣泛應用于寬帶接入領域。隨著互聯網、移動通信和寬帶接入等領域的快速發展，光纖到戶技術的推廣對光纖光纜的需求提供了巨大的市場機遇。

  自從2020年以來，我國開始大規模建設千兆光纖入戶網絡，在千兆光纖到戶的發展方面取得了顯著進展，技術標準逐漸成熟。然而，隨著4K/8K超高清電視、虛擬現實/增強現實（VR/AR）技術以及物聯網等應用場景的逐漸興起，對數據傳輸速率和時延提出了更高要求?，F有的網絡速率仍然難以滿足這些新興業務場景需求。為此，IEEE最早在2016年就提出了IEEE802.3ca標準，明確了25Gb/s速率的光網絡單元（25G ONU）技術標準要求，為高速光通信技術的發展指明了方向。

  銘普憑借其在光電領域的深厚積累，成功研發出具備更高速性能的25G ONU光模塊，為助力下一代寬帶接入網絡技術發展提供技術支撐。

  01 光模塊總體設計

  銘普25G ONU光模塊，支持高達25Gb/s的傳輸速率，采用不歸零編碼（NRZ）調制方式，支持雙向傳輸，并通過波分復用技術實現單纖雙向傳輸。整體結構包括發射端和接收端兩部分，其中發射端包含控制單元（MCU）、驅動器、DC/DC電源等電芯片，以及分布反饋激光器（DFB）等光器件；接收端則包含限幅放大器、跨阻放大器（TIA）、雪崩光電二極管（APD）等關鍵組件。

光模塊整體原理框圖

  發射1286nm波長光信號傳輸過程：首先，當DFB激光器發射光信號后，經過非球透鏡進行光路匯聚以提高入纖功率耦合效率；其次，再經過⑥隔離器隔離反射光后，防止反向光影響到DFB的工作性能；最終，再水平穿過③45°濾光片后進入①斜8°角的光纖適配器。

  接收1358nm波長光信號傳輸過程：首先，接收光信號經過①光纖適配器輸入后，水平經過③45°濾光片時，由于濾光片波長選擇特性導致1358nm波長無法穿過并產生全反射；其次，反射的接收光信號再經過④0°濾光片濾除1358nm波長以外的光；最終，再經過透鏡匯聚到APD探測器的光敏面上進行光信號吸收。

光模塊的整體結構示意圖

  02 技術創新與優化設計

  針對高速信號線阻抗不連續的問題，銘普深入研究了高速信號線阻抗不連續點的處理技巧和印刷電路板（PCB）打孔工藝設計對傳輸信號線帶寬性能的影響機制。

  高頻線路分析與優化：使用商用射頻仿真軟件對PCB高頻差分線阻抗進行精確計算與優化。通過挖空設計、增加參考層介質厚度、調整焊盤布局等手段，有效提升信號阻抗匹配性能，確保信號傳輸質量。

PCB 高速信號走線設計圖

  PCB疊層設計優化：采用8層布線結構，結合低介電常數和損耗因子的材料，確保信號傳輸的穩定性與高效性。通過對稱鋪銅地平面結構設計，縮短信號回流路徑，降低串擾，提升電磁兼容性（EMC）的屏蔽效果，并優化散熱性能。

材料和疊層設計參數

  發射與接收軟板設計：發射軟板采用微帶線結構設計，接收軟板則采用接地共面波導結構設計，并通過精細的打孔設計減少輻射損耗和抑制高次模分量，降低空間串擾，確保信號傳輸的純凈與穩定。

發射和接收軟板設計圖

  03 性能測試與卓越表現

  經過專業測試設備（如矢量網絡分析儀、寬帶示波器及誤碼儀）的嚴格測試驗證，銘普的25G ONU光模塊不僅全面滿足發射眼圖性能和接收靈敏度的指標要求，而且性能余量遠超IEEE802.3ca協議標準。

金手指側差分線回波損耗測試圖

  發射眼圖余量大于30%，抖動均方值在2ps左右，消光比大于5dB，超行業標準。

發射光信號眼圖性能測試圖

  在1E-2誤碼率條件下，接收靈敏度達到-27dBm，優于IEEE802.3ca協議要求的-24dBm，且串擾小于0.5dB。

  模塊總功耗低于2W，高效節能。

接收光信號誤碼率測試圖

  04 結語

  下一代光纖接入網絡的發展現狀顯示出技術創新和市場需求的雙重驅動，未來前景廣闊。25G-PON和50G-PON的技術發展已經成為業界共識，應用場景將更加多樣化，市場需求將持續增長。隨著技術的不斷進步和應用的不斷拓展，光纖接入網絡將在未來的通信網絡中占據更加重要的地位。

  銘普憑借其深厚的技術積累和創新能力，成功研發出高性能的25G ONU光模塊，不僅滿足了未來高速光通信技術的需求，更為公司在光通信領域的持續發展奠定了堅實基礎。未來，銘普將繼續秉承創新精神，致力于光通信技術的研發與應用，為全球客戶提供更加優質的產品和服務。

  錄音講解,開放科學(資源服務)標識碼(OSID):

  期刊來源:

  [1]魏興,陳聰,羅懿宸.25G ONU光模塊的高速性能設計與實現[J].光通信技術,2024,48(04):25-30.DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.04.005.