GB/T 21548-2021.Methods of measurement of the high speed semiconductor lasers directly modulated for optical fiber communication systems.
1范围
GB/T 21548规定了光通信用高速直接调制激光器及其组件的分类和测量方法。
GB/T 21548适用于光传送网、光接人网及数据中心等光通信系统中所用高速直接调制激光器及其组件的光电特性测量,模拟光通信系统和其他光系统中所用激光器及其组件的光电特性测量也可参考使用。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 15651-1995 半导体器件分立 器件和集成电路第 5部分:光电子器件
GB/T31359-2015半导体激光器测试方法
3术语和定义
GB/T 15651-1995界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
半导体激光器 semiconductor laser
采用III-V族化合物半导体异质结构材料制作的激光器。
注:III-V族化合物半导体异质结构材料(如GaAlAs/GaAs、InGaAsP/InP、 InAlGaAs/ InP)。
3.2
半导体激光器组件 semiconductor laser subassembly
由半导体激光器芯片、外围连接元件、背光探测器、微透镜、光隔离器、耦合光纤、管壳等组成的混合集成件。
3.3
光强度直接调制 directly modulation of optical power density
调制电信号直接控制激光器驱动电流.使激光器输出光强度随调制电信号的幅度而变化的一种调制方式。

ICS.31.260
中华人民共和国国家标准
GB/T21548—2021
代替（GB/T215482008
光通信用高速直接调制半导体激光器的测量方法
Methods of measurement of the high speed semiconductorlasers directly modulated for optical fiber communication systems2021-04-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-08-01实施
GB/T 21548—2021
2规范性引用文件
3术语和定义
缩略语
5测量方法
附录A（资料性附录）
半导体激光器组件结构.
-rKaeerKa-
本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。GB/T 21548—2021
本标准代替GB/T215482008《光通信用高速占接调制半导体激光器的测量方法》，本标准与GB/T21548一2008相比，主要技术变化如下：修改了范围描述（见第1章，2008年版的第1章）：—删除了G3/T17626系列标准、YD/T701—1993、YD/T1111.2—2001、Y1)/T767—1995和IEC62007-2的引用增加用了GB/T156511995和GB/T313592015（见第2章，2008年版的第2章）：
删除了峰值波长和中心波长、值电流、光功率驱动电流线性度、分布反馈、光谱宽度、多量子分布反馈、边模抑制比、载噪比、组合二阶互调、组合三阶差拍的定义，修改广半导体激光器及其组件的定义（见第3章，2008年版的3.2）；删除了模拟带宽等多个缩略咯语，增加了PAM4的缩略语（见第4章，2008年版的3.1)：删除了激光器特性及分类（见2008版的5.2）：增加了对波分复用半导体激光器组件测量方案的描述（见5.1）：一修改『环境条件要求以及测量仪器要求（见5.2和5.3，2008年版的5.3.1）：一删除了测量设备和仪表要求(见2008年版的5.3.1.2、5,3.2.1、5.3.3.1、5.3.1.1、5.3.5,1、5.3.6,1、5.3.7.1,5.3.8.1,5.3.9.1,5.3.10.1,5.3.11.1,5.3.12.1) :修收了值电流的测量方法（见5.4.2,2008年版的5.3.3）一增加了斜率效率的测量方法（见5.4.2）：-增加了四电平脉冲幅度调制的眼图测量方法描述（见5.4.6）；修改了S参数的测量（见5.4.7.2008年版的5.3.8)；修改了波长-温度漂移系数的测量（见5.4.10,2008年版的5.3.11）修收了相对强度噪声的测量方法（见5.4.11,2008年版的5.3.12)；一删除了载噪比、组合二阶互调和组合三阶差拍的测量方法，可靠性试验和分类和产品检验方法（见2008年版的附录A、附录B、附录（C和附录D)：增加了单通道半导体激光器组件封装结构和波分复用激光器组件封装结构示意图（见附录A)。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任，本标准由市华人民共和国下业和信息化部提出：本标准全国通信标准化技术委员会（SA/T485）归口本标准起草单位：烽火科技集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、中国信总通信研究院、深圳新飞通光电了技术有限公司。
本标滩主要起草人：江毅、李世瑜、马卫东、罗、武成宾、赵义卡、陈悦、龚雪、曹酬、何方晖、本标准所代臀标准的历次版本发布情况为：-GB/T21548—2008。
riKaeerkAca-
-riKacerKAca-
1范围
光通信用高速直接调制半导体激光器的测量方法
本标准规定了光通信用高速占接调制激光器及其组件的分类和测量方法，GB/T 21548—2021
本标准适用于光传送网、光接人网及数据中心等光道信系统中所用高速直接调制激光器及其组件的光电特性测量，模拟光通信系统和其他光系统中所用激光器及其组件的光电特性测量也可参考使用，2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注期的引用文件，仅注期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件.其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件GB/T’【56511995半导体器件分立.器件和集成电路第5部分：光电了器件GB/T31359—2015半导体激光器测试方法3术语和定义
GB/T15651一1995界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1
半导体激光器
semiconductorlaser
采用ⅢV族化合物半导体异质结构材料制作的激光器。注：ⅡV旅化合物半导体异质结构材料(如GrAlAs/GnAs、InGaAsP/InP.InAlGaAa/InP)。3.2
半导体激光器组件
semiconductorlasersubassembly由平宁体激光器芯斤、外围连接元件、货光探测器、微透镜、光隔离器、树合光纤、管壳等组成的混合集成件。
光强度直接调制direcllymodulationof oplical powerdensity调制电信号直接控制激光器驱动电流，使激光器输出光强度随调制电信号的幅度而变化的一种调制方式。
斜率效率slopeefficiency
差分效率
激光器输出光功率差与其租成驱动电流差之比：注1：以S表示，单位为室瓦每安（mW/mA),定义见公式（1)S -AP/A-(P-P)/(uI)
武市：
线性区的输出光动率值，通常取额定光功率的00%，单位为毫瓦（mW）：Pu2——线性区的输出光功率值.通常取额定光功率的10%.单位为堂瓦（mW)；1
rKaeerkAca-
GB/T 21548—2021
输出光功率为P时的驱动电流值，单位为宝安mA）：输出光功率为P时的驱动电流值，单位为毫安（mA)注2：斜率效率示意图如图1所示.它反快了激光器电光功率转换效率，pt
图1激光器斜率效率示意图
消光比
extinctionratio
邀激光器在逻辑高电平时的输出光功率A与逻轨低电平时的输出的光功率B之比的刘数注：以ER表示，单位为分贝（dB),定义见公式(2)：ER-10lg(A/B)
武中：
-逻辑\I（NRZ)或逻辑\11\(PAM4)高电平时的输出光功率.单位为毫（mW)：逻辑\g\(NRZ)或逻辑\O0\(PAM1)低电平时的输出光功率.单位为毫瓦(mW）。相对强度噪声relative intensitynoise光强度随机波动的均方根值与平均光强度之比：注：单位为分贝每赫兹（dB/H2)，常用的计算表达式见公式（3)：RIN--Ig[(N,-N/(RIGXAfNXIH)]
式中．
被测激光器的噪声功率单位为瓦每赫兹（W/Hz)：宽光谱铝射源的噪击功率单位为每赫滋（WIIz）负载电阻，单位为欧姆(2)：
交流放大器的放大倍数：
滤波器带宽.单位为赫滋(IIz)；探测器反向电流，单位为安培（A)。chirp parameler
调嗽参数
激光器山丁在高速调制时电流急剧变化，将导致激光器有源层中的载流子浓度急剧变化，从而引起的光器发射波长的瞬时动态偏移。注：可用调嗽因子米衡量，单位为赫兹（H2)+α因子的定义见公式(4)：α=(d/dt)/L(1/2P)×(dP/dt)]
式中：
光信号的相位，单位为弧度（ral)：时间，单位为秒（s)；
输出光功率，单位为宅瓦(mW)。KaeerkAca-
跟踪误差
tracking error
GB/T 21548—2021
半导体激光器在驱动电流杆同、当管壳温度不同（T1、T)时激光器输出功率（P.、P)比的对数，注：以TE表示.单位为分贝（dI3).定义见公式（5)：TE - 1Clg(P./P2)
武中·
温度在T（通常取0℃或65）时，激光器输出光功率，单位为毫瓦（mW）：P
温度在T（通常25义)时.激光器输出光功率.单位为毫瓦(mW）。光回波损耗
optical return loss
反射光功率与入射光功率之比的对数注：以RL表示，单位为分贝(dT).定义见公式(6)：RL --10lg(Pr./Pn)
武中：
后向反射光功率，单位为毫瓦（mW）：输人光功率，单位为毫瓦(mw）。背光检测电流
monitor response current
采用PIN光探测器监测激光器背面发出的光并转换的电流：注：激光器背面发出的光功率与止面发出的光功率有确定的比例关系。3.11
散射参数
scatleringparamelers
激光器在高(或射)频信号激励下的传输特性或反射特性（5）
注：激光器的放射参数上要是前向做射参数.如图2所示。S1：表示端11的反射待性，是目1的输人信号与反射催号的比值：S：表示端！11全端2的传输特性，是端2的输出信号与端1的输人信号的比值输入信号
端口1
反射信号
4缩略语
下列缩咯语适用于本文件
激光器
NR/:非归零(Non Rcturn to Zcro)标准高带宽探测器
激光器前向散射参数测试网络
激光器前向散射参数
PAM4:1 电平脉冲幅度调制(4-Lcvel PulscAmplitude Modnlation)SMSR边模抑制比(Side:ModeSupprcssion Ratio)WDM：波分复用（WaveclengthDivisionMultiplexing）5测量方法
5.1总则
输出信号
端口2
本标准中测量方法均针对半导体光器及单通道半导体激光器组件。对丁波分复用半导体激光器3
-rKaeerkAca-
GB/T21548—2021
组件，可通过光开关、光滤波器或波分解复用器等量，如图3所示。
导体激光器组件每个波长通道单独测现对洲平
解复用器
图3波分复用半导体激光器组件分波测量示意图5.2测量环境要求
测量环境要求如下：
温度：15℃~35℃：
相对湿度：45%~75%：
人气压力:86 kPa~106 kPa。
当不能在标准大气条件下进行测量时，应在测量报告上写明测量环境条件。5.3测量仪器要求
测量所用的仪器仪表应在规定的有效校准期内，如儿特殊说明，其精度应高丁所测参数精度至少个数量级。
参数测量
峰值波长、光谱宽度、边模抑制比的测量5.4.1
测量框图
测量框图见图4。
骏动电源
5.4.1.2测量步骤
测量步骤如下：
被测激光器
光可变衰减器
图4峰值波长、光谱宽度、边模抑制比测量框图a）按图4巾测量配置连接好线路：光谱分析仪
b）开启光谱分析仪，使其处丁准备状态；调节光可变衰减器处丁最大衰减位置；开启驱动电源，使其驱动电流慢慢达到适当电流值；把被测光通人光谱分析仪，调节光可变衰减器的衰减量，使其衍合光谱分析仪输人光功率c
要求：
观察并记录光谱分析仪上显示的峰值波长入。，光谱宽度△>（—3dB谱宽或—20dB谱宽）和边d）
摸抑制比SMSR，
注：激光器是正向使川的器件，使川电压很低受到浪涌电压或过电流冲击很容易损坏。加载驱动电流时需极H小心。
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5.4.2阈值电流、斜率效率的测量按接照G13/1313592015中5.9和5.10的规定进行测量。5.4.3带宽的测量
测量框图
测量框图见图5，
网络分析仪
测量步骤
测量步骤如下：
网络匹配单元
被测微光器
驱动电源
图5带宽测量框图
按图5中测量配置连接好线路：
a）：
光接收机
电压源
GB/T21548—2021
先设置网络分析仪的起始频率和终止频率，其终止频率应设置比被测激光器带宽高；b)
开启驱动电源，调节驱动电流到适当数值.同时，将网络分析仪输出的信号接人被测激光器输人端：调制光器：使皴光器输出打频光信号：d）将被测激光器输出端接入光接收机，其中光接收机的带宽应大丁被测激光器带宽：c）将光接收机的输出端接入网络分析仪，观察网络分析仪扫描出的频响曲线，取增益下降3l13处，即可读出被测激光器的带宽，5.4.4动态光谱的测量
测量框图
测量框图见图6：
码型发生器bzxz.net
驱动电源
5.4.4.2测量步骤
测量步骤如下：
被测激光器
光可变衰减器
光功率计
图6高速激光器动态光谱测量框图-rKaeerKa-
光谱分析仪
GB/T 21548—2021
按图6配置连接好线路；
开店光谱分析仪，使其处于准各状态：c)
开启驱动电源，调节驱动电流到适当数值：把被测光通入光谱分析仪，并加人码型发生器，记录光谱信息。)
啾的测量
测量框图
测量框图见图7，
光接收机
驱动电源
被测激光器
码型发生器
5.4.5.2测量步骤
测量步骤如下：
时针发生器
按图7配置连接好线路：
分路器
高速激光器调啾测量框图
开启驱动电源.调节驱动电流到适当数佰；调节干涉仪，记录示波器采集的数据；根据采集的数据，按照公式(1)计算α参数。d)
5.4.6眼图、消光比、光调制幅度的测量5.4.6.1
测量框图
高速激光器NR. 系统的测量框图见图8。码型发生器
被测波光器
驱动电源
光可变衰减器
时钟恢复
光接收机
示波器
图8高速激光器NRZ系统眼图、消光比、光调制幅度测量框图高速激光器PAM4系统的测量框图见图9PAM4信号发射器
被测激光器
驱动电源
光可变衰减器
倍频器
示波器
示波器
图9高速激光器PAM4系统眼图、消光比、光调制幅度测量框图-rKaeerKa-
测量步骤
测量步骤如下：
GB/T 21548—2021
a）测量VRZ系统时，按图8配置连接好线路：测量PAM4系统时，按图9配置连接好线路：b）开启驱动电源，调节驱动电流到适当数值：c）
码型发生器或PAM4信号发射器输出信号，激光器输出端通过可变衰减器连接到带光探测接口的示波器「.；
根据示波器的显示适当调整器件工作状态，使测试眼图在显示屏「处于合适的位置与人小；d）
从示波器上观察眼图，当采样值大丁1000时，读取光调制幅度值，并按照公式（2)计算NRZe
的消光比，
注：PAM4信号有多种产生方式，图1II中均统一以PAM4信号发射器来示意。5.4.7散射参数S.的测量
按照GB/T15651—1995中1.13的规定进行测量，5.4.8光回波损耗的测量
测量框图
测量框图见图10.
光回波摄耗测试仪
被测激光器
光回波损耗测量框图
5.4.8.2测量步骤
测量步骤如下：
a）校准光回波损耗测量仪：
b）按图10配置连接好线路：
记录光回波损耗测量仪「的数值。c
背光监测和跟踪误差测量
测量框图
测量框图见图 11。
背光取样电路
驱动电源
被测激光器
温度循环箱
电压表
光功率计
图11高速半导体激光器组件背光监测和跟踪误差测量框图7
-rKaeerkca-
GB/T21548—2021
测量步骤
测量步骤如下：
a）按图11配置连接好线路；
b）开启驱动电源，根据光功率计读数调节驱动电流到适当数值：c)
记录光功率计读数并记录此时电压表的读数.经换算电压表读数即为半导体激光器组件的竹光检测电流值：
将被测器件放人温度循环箱中并设置相应温度值：d)
当设定温度稳定后，调节驱动电流使此时电压表读数与先前记录的读数一致，并记录调整后的光功率计读数；
比较两次光功率计读数.按照公式(5)计算跟踪误差波长-温度漂移系数的测量
测量框图
测量框图见图12。
码型发生器
驱动电源
被测激光器
温度错环箱
光可变哀减器
光坊率计
光谱分析仪
高速激光器波长-温度漂移系数测量框图图12
5.4.10.2测量步骤
测量步骤如下：
a）按图12配置连接好线路；
b）开启驱动电源，调节驱动电流到适当数值，加人码形发生器；调节光可变衰减器使被测激光器的输出光功率为合适，将光通入光谱分析仪，记录光谱的峰值波长^，·以及此时对成的温度估T单位为摄氏度（)；将被测器件放入温度循环箱中并设置相应温度值T2.单位为摄氏度（）：c）
当设定温度T：稳定后，再次记录光谱的峰值被长入2；比较两次测量数据，按照公式（7)计算波长温度漂移系数k，单位为纳米每摄氏度（mm/℃）：k=[(A)/(TT)
式中：
温度在T时，激光器的峰值波长，单位为纳米（nm）：A
温度在T，时，激光器的峰值波长，单位为纳米（nm)。5.4.11相对强度噪声的测量
按照（G13/T15651—1995第W章中1.8的规定进行测量。-rrKaeerkAca-
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