تست گیرنده نوری: روش ها و بهترین روش ها برای اندازه گیری دقیق

درک گیرنده های نوری

گیرنده های نوری سیگنال های نور تعدیل شده را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کنند.آنها مرحله نهایی در یک پیوند فیبر نوری هستند که مسئول تشخیص سیگنال نوری، تقویت آن و تنظیم آن برای کاهش جریان الکترونیکی هستند، اجزای اصلی یک ردیاب عکس است، به طور معمول یک عکس یا یک عکس العمل عکس (APD) برای حساسیت بالاتر (یا گیرنده پردازش سیگنال) و تقویت کننده فعلی (TIA) را به یک اصلاح سیگنال و یا یک خطای تشخیص داده (TIA) تغییر می دهد.

پارامترهای عملکرد کلیدی

حساسیت حساسیت

حساسیت حداقل قدرت نوری متوسط مورد نیاز در ورودی گیرنده برای دستیابی به یک نرخ خطای مشخص (BER)، به طور معمول 10 -12 برای اکثر سیستم های مخابراتی اندازه گیری شده است، حساسیت بالا همچنین اجازه می دهد تا به منابع طولانی تر و ضعیف تر دسترسی پیدا کند. حساسیت به آسیب پذیری عکس، تقویت کننده، و فرمت تنظیم سیگنال برای گیرنده های منسجم، حساسیت همچنین شامل نوسانات قدرت و آزمایش های مختلف است تا زمانی که هدف به دست آید.

پهنای باند

پهنای باند محدوده فرکانس را تعریف می کند که گیرنده می تواند به طور وفادار سیگنال را بازتولید کند. پهنای باند ناکافی باعث گسترش پالس و تداخل بین-symbol تداخل (ISI) می شود.برای غیر بازگشتی به صفر (NRZ) ، پهنای باند گیرنده به طور معمول 0.7 -1.0 برابر نرخ بیت است.

Dynamic Range

Dynamic Range نسبت حداکثر قدرت ورودی قابل اجازه (قبل از اشباع یا تحریف غیر خطی) به حداقل قدرت قابل تشخیص (حساسیت) است، نشان می دهد که چگونه گیرنده نقاط قوت سیگنال مختلف را کنترل می کند، مهم در سیستم هایی با کاهش لینک های نوسان شامل افزایش قدرت ورودی تا زمانی که افزایش قابل توجهی در BER یا تحریف موج رخ می دهد.

شکل صدا

شکل نویز، تخریب نسبت سیگنال به نویز (SNR) ناشی از دستگاه الکترونیکی گیرنده را اندازه گیری می کند، تحت تاثیر نویز شات، نویز حرارتی و سر و صدا تقویت کننده است که بودجه کلی لینک را بهبود می بخشد.

روش های تست مشترک

۱- Bit Error Rate (BER) Testing

تست کردن مستقیم ترین راه برای ارزیابی عملکرد گیرنده است.یک توالی ذره ی شبهاب (PRBS) یک منبع لیزر را تنظیم می کند، گیرنده آن را تشخیص می دهد و یک تست کننده ی خطا کمی (BET) بیت های دریافت شده با الگوی انتقال داده شده را مقایسه می کند و معمولاً به عنوان BER در مقابل دریافت قدرت نوری (ل منحنی آبشار) طراحی شده است.

۲- تست حساسیت

تست حساسیت یک زیرمجموعه از تست های BER است که بر یافتن قدرت در هدف متمرکز شده است.از یک شتاب دهنده نوری برای قدرت ورودی متفاوت استفاده می کند در حالی که حفظ نسبت ثابت انقراض و کیفیت سیگنال است، تنظیمات تست باید کالیبره شود: متر برق نوری باید دقیق باشد و منبع لیزر باید طول موج پایدار و نویز پایین داشته باشد. حساسیت تحت تاثیر پهنای باند الکتریکی گیرنده قرار می گیرد، بنابراین تست درجه حرارت استاندارد (RE2).

اندازه گیری پهنای باند

پهنای باند را می توان در دامنه فرکانس (پاسخ S21) یا دامنه زمان (زمان ظهور / زمان) اندازه گیری کرد.یک تجزیه کننده شبکه بردار (VNA) با مبدل نوری الکتریکی یک مدل سازی کوچک علامت گذاری از فرکانس پایین به فراتر از برش گیرنده است. -3 پهنای باند الکتریکی dB به طور جایگزین ثبت شده است، یک پهنای باند سرعت بالا (سرعت بالا) می تواند زمان دقیق را به مقدار 0.35٪ کاهش دهد.

تحلیل Diagram Eye Diagram Analysis

نمودار چشم ارائه می دهد یک نمایش بصری از کیفیت سیگنال. Anoscilloscope overlays چند دوره های بیت برای نشان دادن سر و صدا دامنه، زمان سنج jitter، و ISI. معیارهای کلیدی شامل ارتفاع چشم، عرض چشم، تحریف چرخه وظیفه و Q-factor (از آن می توان تخمین زد).

تست های سخت

Jitter انحراف انتقال سیگنال از موقعیت ایده آل خود است، که بر حاشیه زمان گیرنده تأثیر می گذارد. آن را به jitter تصادفی (PSK) و تست پازل تعیین کننده (DJ) Jitter از یک الگوی با مولکول شناخته شده و تجزیه و تحلیل گر یا TIE (خطای زمان) اندازه گیری تحمل گیرنده به سینوس، J51 مبهم و غیر وابسته به استانداردهای من باید تأیید شده است.

بهترین روش ها برای تست دقیق

استفاده از تجهیزات کالیبره

تمام ابزارهای تست - متر قدرت، oscilloscope، تست کننده های BER، بی ثباتی های فعلی - باید گواهینامه های کالیبراسیون فعلی داشته باشند. Traceability به استانداردهای ملی (به عنوان مثال، NIST) اطمینان اندازه گیری را تضمین می کند. فواصل کالیبراسیون بستگی به استفاده دارد، اما تکرار معمول سالانه توصیه می شود.

عوامل محیطی Control Environmental

دما و رطوبت هر دو گیرنده تحت آزمایش و تجهیزات تست را تحت تاثیر قرار می دهد.یک محیط کنترل شده (به عنوان مثال، 25 ° C ± 1 ° C، < 60 RH) جلوگیری از حرکت است. ارتعاشات مکانیکی می تواند فیبر را مختل کند، به ویژه در آزمایش های حساسیت با استفاده از فیبر تک حالت، از جداول ارتعاش یا تداخل فیبر امن (EM) الکترومغناطیسی (EM) از مدارهای سرعت بالا محافظت کند؛ در صورتی که یک مکان ضروری است.

پیگیری روش های استاندارد

استانداردهای صنعت مانند Telcordia GR-468-CORE، IEC 60793، و IEEE 802.3 دستورالعمل هایی برای تست گیرنده ارائه می دهند.Adherence تضمین می کند که مقایسه در آزمایشگاه ها و محصولات است. مراحل گام به گام باید زمان گرم، حل قدرت، تعداد نمونه های خطا و سطح اعتماد را پوشش دهد.

مستند همه چیز

نمودار های تنظیم تست رکورد مانند مدل گیرنده در مقابل پیاده سازی واقعی، بودجه از دست دادن مسیر نوری و شماره های سری تجهیزات، شامل تاریخ کالیبراسیون، تاریخ آزمون، شرایط زیست محیطی و نسخه های نرم افزاری مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل داده ها، اجازه می دهد تا حسابرسی و تجزیه و تحلیل ریشه را در اگر یک دستگاه بعدا در این زمینه شکست.

پروتکل های به روز رسانی منظم

با افزایش نرخ داده (به عنوان مثال، 800 Gb /s و فراتر از آن)، روش های تست باید تکامل یابد. گیرنده های Coherent نیاز به تزریق نوسانگر محلی و کنترل قطبی شدن دارند؛ این ها در تنظیمات سنتی شناسایی مستقیم وجود ندارد. Incorporate الگوهای تست جدیدتر مانند PRBS13Q یا SSPRQ برای PAM4 باقی می مانند.

بررسی پیشرفته بررسی

تست گیرنده های Coherent

گیرنده های نوری Coherent از یک لیزر نوسانگر محلی استفاده می کنند و سیگنال مخلوط در یک هیبریدی 90 درجه برای بهبود هر دو دامنه و فاز تست نیاز به تجزیه و تحلیل کننده نوری (OMA) دارند که می تواند نمودارهای صورت فلکی، اندازه گیری خطا (EVM)، و خطای کلیدی شامل تحمل خط، عملکرد بازیابی حامل و تست حساسیت برای گیرنده های منسجم و ترازبندی قدرت باشد.

تست سرعت بالا (≥ 400 Gb/s)

در 400 Gb /s و بالاتر، رابط الکتریکی اغلب از یک اتصال میزبان مانند QSFP-DD یا OSFP استفاده می کند. Testing باید شامل هیئت مدیره شکستن و از دست دادن کابل به آشکارساز خطا باشد.استفاده از گیرنده های مرجع یا ماژول های طلایی برای حذف اثرات جدا کننده ریتم الکتریکی چالش برانگیزتر می شود؛ ابزارهایی مانند واحدهای بازیابی ساعت با کنترل پهنای باند ضروری هستند.

تست استرس

سیگنال های دنیای واقعی ایده آل نیستند. تست استرس با نوری پشت به عقب، پراکندگی و قطب بندی پراکندگی حالت (PMD) که الگوهای پیش از اندازه (به عنوان مثال، با ISI) کنترل شده) یا سم سینوسی تایید کننده قوی بودن CDR و برابر سازی تست استرس معمولاً به دنبال OMSA یا IEEE 802.3 است.

نتیجه گیری

تست دقیق گیرنده نوری ستون فقرات شبکه های نوری با سرعت بالا قابل اعتماد است که با کاملاً مشخص کننده حساسیت، پهنای باند، نویز و محدوده دینامیکی با استفاده از روش هایی مانند تست هایBER، تجزیه و تحلیل چشم و اندازه گیری سریع نوری، مهندسان می توانند اطمینان حاصل کنند که اجزای مطابق با الزامات عملکرد دقیق - تجهیزات کالیبره شده، محیط های استاندارد، روش های دقیق، مستندات دقیق، و پروتکل - تکرار می کنند که باعث می شوند تا سیستم های پردازش داده های ضروری و سرعت پردازش داده های پیشرفته، و سرعت های پیشرفته، و روش های پردازش داده های پیشرفته.