כיצד לבחון ולהתאים את מקבלי האופטיקה: שיטות ומכשירים הטובים ביותר

מקלטים אופטיים הם נקודות הקצה הקריטיות במערכות תקשורת סיבים אופטיים, המרת אותות אור מתואמים זרמים חשמליים כי אלקטרוניקה למטה הזרם יכול לעבד.בין אם בחיבורים מהירים של מרכז נתונים, כבלי צוללות ארוך-הטווח, או סיבים-to-the-home רשתות, הביצועים של המקלט האופטי ישירות מכתיב את הרגישות של המערכת, רוחב הפס, ואמינות כללית, בדיקות אופי תקין ובדיקה נכונה של תכונות אלה הוא רק תכונות מתקדמות.

תוצאות של בדיקות קבלה אופטית

לפני צלילה לתוך נהלי בדיקה ספציפיים, חשוב להבין את הפרמטרים המרכזיים המגדירים ביצועי מקלט אופטיים. פרמטרים אלה מהווים את הבסיס לכל תכנית מבחן והם נמדדים כדי לאמת כי המקלט עומד בדרישות העיצוב שלו ואת דרישות ברמת המערכת.

המונחים: key Performance Parameters

• (FLT:0Sרגישות: ⁇ FLT:1) הכוח האופטי המינימלי בקלט המקלט הניב שיעור שגיאה מעט מסוים (בדרך כלל 10-12 עבור מערכות רבות). רגישות נמדדת ב dBm ומושפעת מרעש, רוחב פס ותבנית מודולציה.
• (FLT:0)Bandwidth:FLT:1, התדירות טווח מעליו המרה האופטו-אלקטרונית של המקלט שומרת על תגובה שטוחה (בדרך כלל בתוך 3 dB של רווח נמוך ⁇ ) בנדנדת מגבילה ישירות את שיעור הנתונים המקסימליים שהמקבל יכול לתמוך.
• (FLT:0) Noise:veFLT:1 כולל רעש ירי (מ זרם פוטודיודה), רעש תרמי (מטען התנגדות ומגבר), ורעש עודף בתמונה (APDs) המספר הרעש מחלחל עד כמה המקלט מקטין את יחס האות-לנוזה.
• (FLT:0)Linearity:FLT:1 , סטיית הפלט של הפלט חשמלי amplitude מתוך מערכת יחסים ליניארית אידיאלית עם כוח אופטי קלט.לא לינאריות גורמת עיוות, דיבור חוצה, וביצועים מופרשים בפורמטים מודולציה רב-דרגיים כמו PAM4.
• (ב) אורכו של ה-FLT:0) ,(Dynamic Range: FLT:1, The אורך של כוחות אופטיים קלט אשר עליהם יוכל המקלט לפעול ללא ריצוף או שגיאות מעטות יתר.הוא מחויב על ידי הרגישות בקצה הנמוך, עומס יתר או נקודת דחיסה בקצה הגבוה.
• (FLT:0)Jitter tolerance:FLT:1 בשעון ושיקום נתונים (CDR) המשולב מקלטים, Jitterסובלנות מגדירה כמה תזמון ג'ייטר המקלט יכול לעמוד בו בזמן שהוא עדיין מחלים את הנתונים בצורה נכונה.

כל אחד מהפרמטרים האלה דורש שיטות בדיקה ספציפיות ומכשירים.הסעיפים הבאים מפורטים את השיטות הטובות ביותר לקבלת המדידות אמינות והכלים המשמשים לביצועם.

שיטות טובות ל Reliable Measurements

בדיקות ריגניות דורשות עקביות והתאמה מחדש.העדיף את השיטות הטובות ביותר מצמצם את אי הוודאות המדידה ומבטיח כי התוצאות אמינות.

1 קלג כל ציוד מבחן

(FLT:0)CalibrationFLT:1 הוא לא ניתן להשגה.מ. כוח אופטי שהוא מחוץ ל calibration יכול להציג שגיאות שיטתיות של כמה עשיריות של decibel, אשר יכול מעל את ההבדלים בביצועים בין מקלטים. השתמש בציוד עם תעודות כפירה נוכחיות ניתן לעקוב אחר סטנדרטים לאומיים (למשל, ISO 170 ₪) חשוב באותה מידה לאפסת סיבים שונים, במיוחד כאשר משתמשים מדידות כבל או שימוש בגרסאות שונות, במיוחד כאשר משתמשים בגרסאות שונות, כאשר משתמשים בגרסאות שונות, כאשר משתמשים בגרסאות של דביקות שונות, במיוחד, כאשר משתמשים בגרסאות של כפליות שונות, כאשר משתמשים במדדים שונים, במיוחד, כאשר הם מתאימים לתקני כפליות (למשל, כאשר משתמשים ב-קלריות (למשל, או שימוש ב-קלריות).

2.שליטה בסביבת המבחן

תנאים סביבתיים, במיוחד (FLT:0)temperature and לחותFalLT:1), יכולים להשפיע באופן משמעותי על התנהגות המקלט אופטית.רגישות מקבל לעתים קרובות מחיתולים בטמפרטורות גבוהות יותר עקב רעש תרמי מוגבר והפחתה של תגובתיות photodiode. לבצע בדיקות בתוך תא מבוקר טמפרטורה או מעבדה עם תנאים יציבים (בדרך כלל 2 ° C ± ° C).

3.הבטח חיבורים אופטיים נקיים וקודיים

מאגדים או פגומים של סיבים הם מקור תכוף של טעות מדידה. inspect all connector end-faces עם מיקרוסקופ סיבים וניקוי אותם באמצעות מגבונים ללא lint-free ואלכוהול לפני כל בדיקה.שימוש:0 מגע פיזי מסובב (APC)FLT:1 מחברים כאשר בדיקות מקלטים עם דרישות אובדן גבוה.

4. חזור על מדדים ושימוש בניתוח סטטיסטי

מדידות חד-פעמיות יכולות להיות מטעות עקב רעש, אפקטים תלויות זמן (למשל, סחף טמפרטורה, תנודות כוח אופטיות), או שגיאות אקראיות. בצעFLT:0.10.Multiple רץ ב-FLT:1 לכל נקודת מבחן, במיוחד כאשר מדידת רגישות או שיעור שגיאה מעט. A טוב הוא לקחת לפחות שלוש מדידות עצמאיות ולדווח על המשמעות והסטנדרט של הפחתה, כדי לוודא שכמות השגיאה, יש לוודא כי זה זמן מספיק זמן ללכידתו של 10 עד 10- 10- 10-עשר שגיאות).

מסמך כל פרמטר

תיעוד מיסטי הוא חיוני עבור מעקב ופתרון בעיות. להקליט את מודל ציוד הבדיקה ומספר סידורי, תאריכי קליברציה, אורך גל אופטי, פורמט מודולציה וקצב נתונים, סוג דפוס (למשל, PRBS31), רמות כוח קלט, וכל תנאי סביבה. השתמש תבנית דו"ח סטנדרטית, הכוללת גם את הנתונים הגולמיים וגם נגזרים (למשל, רגישות ב × 10 חודשים מאוחר יותר).

עקבו אחרי היצרן Guidelines

יצרני מקלט אופטיים מספקים לעתים קרובות את ה-FLT:0 פרוצדורות מבחן פרוצדורות מבחן חיקוי (FLT:1) בגליונות הנתונים או בהערות היישום שלהם.הליכים אלה מהווים את הניתוק הספציפי, מתח הטיות, ודרישות סיום הפלט של המקלט.לדוגמה, כמה מקלטי APD דורשים הטיה יעילה מדויקת של רווח אופטימלי, ובדיקה ללא ההטיה נכונה יכולה באופן מלאכותי להתייעץ עם ה-DUTS תמיד על ידי הבדיקה והעיצוב.

כלים חיוניים לבדיקת מקבלי ראייה

בחירת ציוד המבחן הנכון חשוב כמו מתודולוגיית המדידה עצמה.הכלים המפורטים להלן הם הבסיס של כל מעבדה בדיקת מקלט אופטית.

כוח אופטי מורס

(FLT:0) ,Optical power מ-FLT:1 מודד את תקרית הכוח האופטית הממוצעת על המקלט.עבור מדידות רגישות מדויקות, מד כוח רחב היקף בעל טווח גל המכסה את אורך הגל האות (למשל, 1310 nm ו-1550 nm) נדרש. השתמש במטר עם אי הוודאות של ±0.2 dB או טוב יותר.

bit Error Rate Testers (בלטינית)

ה-FLT:0. [WalbertFLT:1] הוא הכלי הקריטי ביותר להערכת מקלטים דיגיטליים.הוא יוצר תבנית מבחן ידועה (למשל, PRBS7, PRBS31) ומשווה את הנתונים שהתקבלו לתבנית המועברת, ספירת שגיאות. מודרני ⁇ כולל גם שחזור שעון, הזרקה, ויכולות ג'טר.

אוקסלופים (Real-Time and Sampling)

(ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אנליסטים אופטיים (OSAs)

בעוד פחות נפוץ עבור בדיקות ייצור שגרתיות, FLT:0 ספקטרום אופטי מנתחים ספקטרום 1 משמש באפיון כדי לבחון את רוחב הספקטרום של האות אופטי וצורה.במערכות מרובות-ראייה גל (WDM) מערכות, OSA יכול לעזור לאמת כי המוביל אופטי הוא באורכי הגל הנכון וכי הערוץ הסמוך הוא בתוך גבולות מקובלים עבור קושחית, מקלטים משמש כדי לדרגת קו רוחב קואלולציה מקומית ובלבד משמש כדי ליישר קו רוחב קו רוחב.

Attenuators אופטי (VOAS)

(FLT:0)VOAveFLT:1 מאפשר שליטה מדויקת של הכוח האופטי שנמסר למקלט.בבדיקות רגישות, אתה מתחיל בעוצמה גבוהה (התמדה נמוכה) ולהגדיל את התגברות על הכוח תוך פיקוח על ה- ER.The VOA צריך להיות בעל רזולוציה גבוהה (0.01 dB צעדים) ואובדן תלוי גל נמוך.

המונחים: Transmitter

עבור בדיקת מקלט, יחס ההכחדה, ו- jitter משדרtertureFLT:1 [עם כוח פלט מבוזר, יחס ההכחדה, ו- jitter הוא חיוני.העברה ההתייחסות צריכה להיות דיאגרמת עיניים אופטית נקייה (פתיחה בעין גבוהה ורעש נמוך) כדי למנוע הצגת חפצים אשר יהיו שגויים כמו חסימת מקלט.

כוח אופטי ואורך הגל Tunable filter

בבדיקות ארוכות טווח גליות, פילטר חסימה:0 (FLT:0) בלתי ניתן לחבוש מסנן מסנן 1FLT:1 יכול לבחור ערוץ אחד מתוך ריבוע WDM. זה שימושי למדידת צלבי מקלט וסלקטיביות, במיוחד עבור מקלטים חשמליים באורך גל המשמש במערכות קוהרנטיות.

טכניקות אפיון

סיווג עובר מעבר לבדיקות פשוטות של העובר / חול; הוא מספק הבנה עמוקה של התנהגות המקלט בטווח התפעולי שלו.הטכניקות הבאות משמשות בדרך כלל.

בדיקת רגישות

רגישות נמדדת על ידי פיזור:0 (ב) לעומת קבלת כוח אופטיתFLT:1 (המשטח "באטוב" עבור ER או Q-factor).

1. הגדר את העברת ההתייחסות לתבנית המודולציה הרצויה וקצב הנתונים.
2. צור קשר עם המשלח דרך VOA ו-Opt Power Tap (עם מד חשמל דחוס ניטור נמל הברז).
3. התחל בעוצמה אופטית גבוהה (למשל, 10 dBm) שבו המקלט צריך לייצר מחרוזת נמוכה ( < 10-12).
4. להגדיל את העצימה של VOA ב- 0.5 מדרגות dB (צעדים פיננסיים ליד גבול הרגישות) ולרשום את ה- ER בכל רמת כוח.וודא כי קריאת מטר החשמל מופנית לקלט.
5. המשך עד שה- ER ER 3 או גבוה יותר (בדרך כלל, ביצועי המקלט מתפוגגות באופן תלול מעבר לנקודה זו).
6. פיסת מידע (BER) לעומת כוח ב dBm. הרגישות היא הכוח שבו BER חוצה סף מוגדר, בדרך כלל 10-12 (אם העקומה משתרעת עד כה) או סף רגוע כמו 10-9 או 10-5 כאשר נעשה שימוש בתיקון שגיאה קדימה (FEC).

עבור מקלטי APD, זה קריטי לייעל את מתח ההטיה לפני תחילת המבחן כי הרווח האופטימלי משתנה עם טמפרטורה וכוח קלט.

המונחים: dance

רוחב פס מקבל נמדד בדרך כלל על ידי הקלטת התגובה FLT:0 ⁇ (S21)FLT:1 של photodiode ו transimpimpedance amplifier (TIA) a ורשת וקטור מנתח (VNA) עם ממיר אופטי-to-electrical (O/E) מודול משמש למטרה זו לחלופין, שיטה פשוטה יותר משתמשת ניתוח רשת מודולים אופטיים (מקור ידוע ישירות).

1. קלג את VNA כדי להסיר את התגובה של כבלי המבחן ואת מודול O / E.
2. לשנות את המקור האופטי עם אות RF סחף מפלט VNA.
3. חיבור האור המובנה ל-DUT.הפלט החשמלי של המקלט עובר לקלט VNA.
4. מדד S21 על טווח הריבית (למשל, DC עד 50 GHz עבור מקלט 50 Gbaud).
5. רוחב הפס 3DB הוא תדירות שבו התגובה טיפות על ידי 3 dB יחסית לערך נמוך ⁇ .

ודא כי עומק המודולציה האופטי נשמר קטן מספיק כי המקלט פועל באזור ליניארי שלה; אחרת, רוחב הפס נמדד עשוי להיות צר באופן מלאכותי בשל דחיסה.

המונחים:

Noise Fig (NF) מגדיר את ההשפלה ביחס אות-לכאורה הנגרמת על ידי המקלט. עבור מקלט אופטי, NF הוא לעתים קרובות ביטוי כדמות רעש חשמלי (dB) באמצעות צפיפות רעש מועדפת (pA/ ⁇ ). שיטה פשוטה למדידת NF היא:

1. צור מקור רעש calibrated (מקור אופטי עם רעש אינטנסיבי יחסית ידוע, או תקן רעש תרמי) למקלט.
2. מדדו את הפלט רעש חשמלי באמצעות מנתח ספקטרום (ביחידות של dBm/Hz).
3. צמצם את תרומת הרעש הידוע של המקור כדי לחלץ את הרעש של המקלט עצמו.
4. המרת כוח הרעש לזרח רעש מועדף, ולאחר מכן למקם NF באמצעות הנוסחה NF = 10 log10(i eq2 / (4 kT / R) ), שבו i eq הוא צפיפות הרעש המועדפת על קלט הנוכחי, k הוא קבוע של בולטצמן, T הוא טמפרטורה, ו R הוא ההתנגדות העומס של המקלט.

עבור מקלטים קוהרנטיים, דמות הרעש כוללת את התרומות של photodetectors, אוספיטלטור המקומי, ו- transimpimpedance amplifiers, והוא נמדד לעתים קרובות באמצעות אות התייחסות calrated וגשר photodiode.

קוהרנטיות והשגת קומפרסיון

אי לינאריות במקבל מופיעה כעיוות הרמוני ומוצרים בין-ממדיים.שני מדדים נפוצים הם נקודת הדחיסה של 01-DB (P1dB) veFLT:1 ו-FLT:2 ⁇ נקודת הסדר השלישי (OIP3)FLT 3:FLT) כדי למדוד את הליני:

1. השתמש בשני גוונים אופטיים מעוקלים מזוג לייזרים או לייזר אחד עם מודול חיצוני המונע על ידי שני טונים RF (f1 ו- f2).
2. הזרקת אות שני טון למקלט ולתעד את הפלט החשמלי באמצעות מנתח טווח RF.
3. להקליט את הטונים הבסיסיים ואת מוצרי התיאום השלישי (2f1-f2 ו 2f2-f1).
4. פשטו על הכוח הבסיסי והמשתנה לעומת הזנת כוח אופטי (או כוח כונן RF).
5. לחלץ את OIP3 ו-P1dB מהמזימה.

ליניאריות גבוהה היא קריטית עבור PAM4 Modulation כי ארבע רמות amplitude חייב להיות שווה מקום. קומפרסוכא או לא ליניאריות גורם פתחי עיניים בלתי שוויוניים ושגיאות מעטות מוגברת.כאשר מאופיינים PAM4 מקלט, מומלץ למדוד את המשדר והמקבל יחד כקישור, אבל עבור אפיון רכיב, מבחן שני טון הוא תקן דה-למעשה.

תכונות מתקדמות: קבלן ו-PAM4

רשתות אופטיות מודרניות מסתמכות יותר ויותר על גילוי קוהרנטי (באמצעות היברידיות של 90 מעלות ותצלומים מאוזנים) ו- PAM4 אות (שני ביטים לסמל).

• (FLT:0) מקלטים: FLT:1ig חייב לאפיין את חוסר האיזון הטבוע, שלב הסובלנות, תלות כוח אוסטרטור המקומי, ורווח תלוי בקטביזציה.מבחנים משתמשים משדר קוהרנטי עם ליקויים ידועים ו antime אמת-time oscilloscope לעיבוד אותות דיגיטליים (DSP) לוכדים את Metrics כוללים שגיאות וריאציות (EV) ומעט לאחר שיעור DSP.
• (FLT:0)1 מקלטים:FLT:1ir בנוסף רגישות מסורתית ורוחב הפס, מקלטי PAM4 חייבים להיבדק עבור רמה לא מקבילה, יחס הסימטריה העין, ולהעביר סגירת עיניים (TDECQ) לאחר השוואתית. השתמש ב- PAM4 ⁇ עם ניתוח מובנה-in המדווח על לינאריות של ארבע הרמות ופתיחת העין בכל רמה.

בדיקות מתקדמות אלה דורשות לעתים קרובות ספסלים אוטומטיים של בדיקות המשלבות מכשירים מרובים מבוקרים על ידי תוכנת ניהול בדיקה (למשל, תסריטי פייתון או MATLAB) ספקים רבים של ציוד בדיקה מציעים פתרונות משולבים המותאמים לבדיקה קוהרנטית ו- PAM4 מבחן.

בעיות נפוצות

גם עם שיטות טובות, מהנדסים נתקלים לפעמים בתוצאות חריגות.הדברים הם לעתים קרובות מלכודות וכיצד לטפל בהם.

תוספת אופטית ו Saturation

אם המקלט נתון לכוח קלט מעל מפרט עומס יתר, ה-TIA ישארוליט, גרימת עיוות הדופק, BER מוגבר, ותסמינים פוטנציאליים לצמיתות. כוללים תרשים עין אסימטרי עם העליון שטוח או התחתון. תמיד לוודא כי הכוח האופטי המקסימלי למקבל אינו עולה על מגבלות גליון נתונים.אם אתה חייב לבדוק בעוצמות גבוהות, להשתמש במהירות גבוהה אופטית בתדירות גבוהה או מתואם את הכוח במקום זאת.

תגית: Jitter

מקבלים יכולים להציג ג'ייטר המשתנה עם דפוס הנתונים עקב מגבלות רוחב פס או השתקפות.זה בולט במיוחד עם דפוסים ארוכים כמו PRBS31. כדי לבודד ג'ייטר תלוי דפוס, להשוות תוצאות עם דפוסים קצרים יותר (PRBS7, PRBS9) ולהשתמש ב- DCA כדי למדוד את ה- jitter שלו.אם אפקטים הם משמעותיים, לבחון את עיכובי הקבוצה וההשתקפות של המקלט על נתיב החשמלי.

רגישות ל-Solit Sרגישות

כמה מקלטים, במיוחד אלה המשתמשים במודולטורים רגישים לקוטב (למשל, מקלטים משולבים), יכולים להיות אובדן תלוי קוטב (PDL) או תגובה המשפיעים על הרגישות. השתמש בקר קוטבציה כדי לשנות את מצב הקיטוב (SOP) ולהתבונן בשינויים בעוצמת או פתח העין המתקבלת.אם הרגישות משתנה יותר מ-0.5B בכל ה-SOP, עדיין יכול לספק שינויים ב-DIRFicial, אך עדיין יכול לספק שינויים ב-DERF.

אלקטרומגנטי הבין-לאומית (EMI)

מעגלים מהירים גבוהים רגישים ל-EMI ממכשירים מסביב.אם אתה צופה קוראות BER לא נכונות או ripple גבוה על פלט המקלט, לבדוק את הקרקע של כל ציוד הבדיקה, להשתמש בכבלים מוגנים, ולשמור את DUT הרחק ממנועי, מתגים, וציוד כוח. A Faraday Around the DUT יכול לעזור לבודד את המקלט מקרינה.

תזמון אימפולסיבי ו-Bas

עבור מקלטים עם פלטים שונים, באמצעות סיום לא מאוזן או לא לספק את המתח המשותף הנכון יכול באופן דרסטי לבצע ביצועים.תמיד להשתמש בדיקה שונה במהירות גבוהה או abalun עם החסימה הנכונה (למשל, 100 ⁇ שונה ל 50 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ תמיד להשתמש תמיד להשתמש תמיד להשתמש ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

מסקנה

בדיקה ואפיון מקלטים אופטיים הוא משמעת רב-פנים הדורשת תשומת לב זהירה הן מתודולוגיה והן כלי רכב. על ידי שליטה בפרמטרים הבסיסיים - רגישות, רוחב פס, רעש, לינאריות - ועל ידי ביצוע שיטות הטובות ביותר כגון calibration, בקרה סביבתית ותיעוד מפורט, מהנדסים יכולים להבטיח כי עיצובים לעמוד בדרישות המערכת ולפעול באופן אמין על החיים המיועדים שלהם.