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ऑप्टिकल रिसीवर को समझना
ऑप्टिकल रिसीवर विद्युत संकेतों में वापस प्रकाश संकेतों को परिवर्तित करते हैं। वे एक फाइबर ऑप्टिक लिंक में अंतिम चरण हैं, जो ऑप्टिकल सिग्नल का पता लगाने के लिए जिम्मेदार हैं, इसे बढ़ाते हैं, और इसे डाउनस्ट्रीम इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए कंडीशनिंग करते हैं। कोर घटक एक फोटोडेटा है, आम तौर पर उच्च संवेदनशीलता के लिए एक पिन फोटोडायोड या एक एवलांचे फोटोडायोड (APD)। फोटोडेक्टर के बाद, एक ट्रांसिमेडेंस एम्पलीफायर (TIA) एक वोल्टेज में फोटोक्रेट को परिवर्तित करता है, और एक सीमित एम्पलीफायर या क्लॉक-एंड-डाटा रिकवरी (CDR) सर्किट सिग्नल को फिर से आकार देता है। प्रत्येक घटक शोर और विरूपण को पेश करता है, जो पूरी तरह से प्रदर्शित करता है।
प्रमुख निष्पादन पैरामीटर
संवेदनशीलता
संवेदनशीलता न्यूनतम औसत ऑप्टिकल शक्ति है जो रिसीवर इनपुट पर एक निर्दिष्ट बिट त्रुटि दर (BER) को प्राप्त करने के लिए आवश्यक है, आम तौर पर अधिकांश दूरसंचार प्रणालियों के लिए 10-12। इसे dBm में मापा जाता है। उच्च संवेदनशीलता लंबी पहुंच और कमजोर स्रोतों की अनुमति देती है। संवेदनशीलता फोटोडेटेक्टर रिस्पांसिटी, एम्पलीफायर शोर और सिग्नल मॉड्यूलेशन प्रारूप पर निर्भर करती है। सुसंगत रिसीवर के लिए, संवेदनशीलता में स्थानीय दोलन शक्ति और चरण शोर भी शामिल है। परीक्षण संवेदनशीलता में इनपुट शक्ति को अलग-अलग करना शामिल है जब तक कि BER लक्ष्य तक पहुंच जाता है।
बैंडविड्थ
बैंडविड्थ आवृत्ति रेंज को परिभाषित करता है जिस पर रिसीवर जानबूझकर संकेत को पुन: उत्पन्न कर सकता है। अपर्याप्त बैंडविड्थ पल्स चौड़ी और अंतर-सिमबोल हस्तक्षेप (ISI) का कारण बनता है। गैर-वापसी-से-zero (NRZ) मॉड्यूलेशन के लिए, रिसीवर बैंडविड्थ आम तौर पर 0.7-1.0 बार बिट दर का उपयोग करके। PAM4 के लिए, व्यापक बैंडविड्थ की आवश्यकता होती है। बैंडविड्थ को ऑप्टिकल वाहक पर एक छोटे से संकेतित मॉड्यूलेशन को स्वीप करके या एक छोटी-पल्स लेजर का उपयोग करके आवेग प्रतिक्रिया का विश्लेषण करके मापा जाता है।
गतिशील रेंज
गतिशील रेंज अधिकतम स्वीकार्य इनपुट शक्ति (किसी भी तरह के संतृप्ति या गैर-रैखिक विरूपण से पहले) का अनुपात न्यूनतम पता लगाने योग्य शक्ति (संवेदनशीलता) है। यह इंगित करता है कि रिसीवर विभिन्न सिग्नल ताकतों को कितनी अच्छी तरह से संभालता है, जो कि फ्लुमेटिंग लिंक लॉस के साथ सिस्टम में महत्वपूर्ण है। परीक्षण में बीईआर या तरंग विरूपण में महत्वपूर्ण वृद्धि तक इनपुट शक्ति में वृद्धि शामिल है।
शोर चित्र
शोर का आंकड़ा रिसीवर इलेक्ट्रॉनिक्स के कारण सिग्नल-टू-शोर अनुपात (SNR) के क्षरण को मात्रात्मक रूप से निर्धारित करता है। यह शॉट शोर, थर्मल शोर और एम्पलीफायर शोर से प्रभावित है। निचले शोर का आंकड़ा समग्र लिंक बजट में सुधार करता है। शोर का आंकड़ा आम तौर पर ऑप्टिकल सिग्नल-टू-शोर अनुपात (OSNR) दंड से लिया जाता है या सीधे विद्युत स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग करके मापा जाता है।
सामान्य परीक्षण विधि
1. बिट त्रुटि दर (BER) परीक्षण
BER परीक्षण रिसीवर प्रदर्शन का आकलन करने का सबसे सीधा तरीका है। एक छद्मरैंडम बिट अनुक्रम (PRBS) एक लेजर स्रोत को संशोधित करता है, रिसीवर इसे पता लगाता है, और एक बिट त्रुटि परीक्षक (BET) को प्रेषित पैटर्न के साथ बिट प्राप्त होता है। परिणाम BER बनाम प्राप्त ऑप्टिकल पावर (BER Waterfall वक्र) के रूप में साजिश की जाती है। परीक्षण पैटर्न निर्भरता के लिए जवाब देना चाहिए, क्योंकि कुछ बिट अनुक्रम रिसीवर के समय और समीकरण को तनाव देते हैं। PAM4 के लिए, दोहरी-डिराक मॉडल को आमतौर पर BER अनुमान के लिए उपयोग किया जाता है, को सावधानीपूर्वक अंशांकन की आवश्यकता होती है। आधुनिक BER परीक्षक बहु-स्तरीय मॉड्यूलेशन का समर्थन करते हैं और पूर्व-FEC और पूर्व-FEC और बाद-FEBER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER BER B
2. संवेदनशीलता परीक्षण
संवेदनशीलता परीक्षण बीईआर परीक्षण का एक उप-समारोह है जो लक्ष्य बीईआर पर शक्ति को खोजने पर केंद्रित है। यह निरंतर विलुप्त होने अनुपात और सिग्नल की गुणवत्ता को बनाए रखते हुए इनपुट शक्ति को भिन्न करने के लिए ऑप्टिकल एटेन्यूएटर का उपयोग करता है। परीक्षण सेटअप को कैलिब्रेट किया जाना चाहिए: ऑप्टिकल पावर मीटर सटीक होना चाहिए, और लेजर स्रोत में स्थिर तरंग दैर्ध्य और कम शोर होना चाहिए। संवेदनशीलता रिसीवर के विद्युत बैंडविड्थ से प्रभावित होती है, इसलिए इसे अक्सर नाममात्र बिट दर पर मापा जाता है। मानक परीक्षण प्रक्रिया (जैसे, जीआर -468-कोर) ऑपरेटिंग रेंज पर तापमान जैसी स्थितियों को परिभाषित करती है।
3. बैंडविड्थ मापन
बैंडविड्थ को आवृत्ति डोमेन (S21 प्रतिक्रिया) या टाइम डोमेन (Rise/fall time) में मापा जा सकता है। ऑप्टिकल-इलेक्ट्रिकल कनवर्टर के साथ एक वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक कम आवृत्ति से लेकर रिसीवर के कटऑफ से परे एक छोटे से संकेत मॉड्यूलेशन को स्वीप करता है। -3 डीबी विद्युत बैंडविड्थ रिकॉर्ड किया गया है। वैकल्पिक रूप से, एक उच्च गति वाले ऑसीलोस्कोप एक चरण पल्स के जवाब के समय (10% से 90%) को माप सकता है; बैंडविड्थ ≈ 0.35 / वृद्धि समय। दोनों तरीकों को एक photoreceiver संदर्भ की आवश्यकता होती है और परीक्षण उपकरणों की आवृत्ति प्रतिक्रिया के सावधानीपूर्वक डी-एम्बेडिंग की आवश्यकता होती है।
4. नेत्र आरेख विश्लेषण
नेत्र आरेख संकेत गुणवत्ता का एक दृश्य प्रतिनिधित्व प्रदान करते हैं। एक ऑस्किलोस्कोप आयाम शोर, समय जटने वाला दिखाने के लिए कई बिट अवधियों को ओवरले करता है, और आईएसआई कुंजी मैट्रिक्स में आंखों की ऊंचाई, आंखों की चौड़ाई, कर्तव्य चक्र विरूपण और क्यू-फैक्टर शामिल हैं (जिससे बीईआर का अनुमान लगाया जा सकता है)। सुसंगत रिसीवर के लिए, आंखों के आरेख अधिक जटिल होते हैं क्योंकि दोनों I और Q घटक मौजूद हैं। आई मास्क परीक्षण आईईईईई 802.3 बी जैसे मानकों के अनुसार स्वीकार्य सीमाओं के भीतर संकेत रहता है।
5. जेटर परीक्षण
जेटर अपने आदर्श पदों से संकेत संक्रमण का विचलन है, जो रिसीवर के मार्जिन टाइमिंग को प्रभावित करता है। यह यादृच्छिक जिटर (RJ) और डेरमिनिस्टिक जिटर (DJ) में अलग हो जाता है। जेटर परीक्षण ज्ञात जिटर तनाव और एक जिटर विश्लेषक या TIE (टाइम इंटरवल त्रुटि) माप के साथ एक पैटर्न जनरेटर का उपयोग करता है। रिसीवर की सहनशीलता साइनसॉइडल जिटर, बाध्य असंबंधित जिटर, और अंतर-सिंबोल हस्तक्षेप को प्रति मानकों के अनुसार मान्य किया जाना चाहिए जैसे कि आईटीयू-टी जी 8251।
सटीक परीक्षण के लिए सर्वश्रेष्ठ अभ्यास
Calibrated उपकरण का उपयोग करें
सभी परीक्षण उपकरणों - बिजली मीटर, ऑस्किलोस्कोप, बीईआर परीक्षकों, Attenuators - वर्तमान अंशांकन प्रमाण पत्र होना चाहिए। राष्ट्रीय मानकों (जैसे, NIST) के लिए ट्रेसेबिलिटी माप आत्मविश्वास सुनिश्चित करता है। अंशांकन अंतराल उपयोग पर निर्भर करता है लेकिन ठेठ वार्षिक पुनरीक्षण की सिफारिश की जाती है। युग्मकों और कनेक्टर्स जैसे ऑप्टिकल पथ घटकों के लिए, सम्मिलन हानि और वापसी हानि दर्ज की जानी चाहिए।
पर्यावरणीय कारकों को नियंत्रित करना
तापमान और आर्द्रता परीक्षण और परीक्षण उपकरण के तहत रिसीवर दोनों को प्रभावित करती है। एक नियंत्रित वातावरण (जैसे, 25 °C ± 1 °C, < 60% आरएच) बहाव को रोकता है। मैकेनिकल कंपन फाइबर युग्मन को बाधित कर सकते हैं, विशेष रूप से एकल मोड फाइबर का उपयोग करके संवेदनशीलता परीक्षणों में। कंपन-अलगाव तालिकाओं या सुरक्षित फाइबर रूटिंग का उपयोग करें। पास के उच्च गति वाले सर्किट से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI) को संरक्षित किया जाना चाहिए; यदि आवश्यक हो तो DUT को एक परिरक्षित बाड़े में रखें।
मानकीकृत प्रक्रियाओं का पालन करें
उद्योग मानकों जैसे Telcordia GR-468-CORE, IEC 60793, और IEEE 802.3 रिसीवर परीक्षण के लिए दिशानिर्देश प्रदान करते हैं। पालना प्रयोगशाला और उत्पादों में संगतता सुनिश्चित करता है। चरण-दर-चरण प्रक्रियाओं को वार्म-अप समय, पावर सेटलिंग, त्रुटि नमूनों की संख्या और आत्मविश्वास स्तर को कवर करना चाहिए। उदाहरण के लिए, 10-12 पर एक BER परीक्षण को आम तौर पर सांख्यिकीय महत्व के लिए पर्याप्त बिट्स को जमा करने के लिए 25 Gb / s पर कम से कम 100 सेकंड के लिए परीक्षण की आवश्यकता होती है।
सब कुछ
रिसीवर मॉडल बनाम वास्तविक कार्यान्वयन, ऑप्टिकल पथ हानि बजट और उपकरण सीरियल नंबर जैसे रिकॉर्ड परीक्षण सेटअप आरेख। डेटा विश्लेषण के लिए इस्तेमाल किए गए अंशांकन तिथि, परीक्षण तिथियां, पर्यावरण की स्थिति और सॉफ्टवेयर संस्करण शामिल करें। अच्छा प्रलेखन ऑडिट की अनुमति देता है और रूट-केयूज़ विश्लेषण को सक्षम करता है यदि कोई उपकरण बाद में क्षेत्र में विफल हो जाता है।
नियमित रूप से अद्यतन प्रोटोकॉल
डेटा दर बढ़ने के रूप में (जैसे, 800 जीबी / एस और उससे आगे), परीक्षण विधियों को विकसित करना होगा। सुसंगत रिसीवर को स्थानीय ऑसीलेटर इंजेक्शन और ध्रुवीकरण नियंत्रण की आवश्यकता होती है; ये पारंपरिक प्रत्यक्ष-डिटेक्शन सेटअप में मौजूद नहीं हैं। PAM4 के लिए PRBS13Q या SSPRQ जैसे नए परीक्षण पैटर्न को शामिल करें। अपने परीक्षणों को प्रासंगिक रहने के लिए ITU-T और IEEE अद्यतनों के साथ वर्तमान में रहें।
उन्नत परीक्षण विचार
सुसंगत रिसीवर परीक्षण
सुसंगत ऑप्टिकल रिसीवर आयाम और चरण दोनों को ठीक करने के लिए एक 90° हाइब्रिड में एक स्थानीय दोलक लेजर और सिग्नल मिश्रण का उपयोग करते हैं। परीक्षण के लिए एक ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन विश्लेषक (OMA) की आवश्यकता होती है जो नक्षत्र आरेख, त्रुटि वेक्टर परिमाण (EVM) और चरण त्रुटि को माप सकती है। प्रमुख मीट्रिक में लिनिविथ सहिष्णुता, वाहक वसूली प्रदर्शन और लेजर आवृत्ति ऑफसेट शामिल हैं। सुसंगत रिसीवर के लिए संवेदनशीलता परीक्षण को लो पावर और ध्रुवीकरण संरेखण के लिए जिम्मेदार होना चाहिए।
उच्च गति परीक्षण (≥ 400 जीबी / एस)
400 Gb/s और इसके बाद, विद्युत अंतरफलक अक्सर QSFP-DD या OSFP जैसे होस्ट कनेक्टर का उपयोग करता है। परीक्षण में त्रुटि डिटेक्टर तक ब्रेकआउट बोर्ड और केबल हानि शामिल होना चाहिए। बोर्ड प्रभाव को हटाने के लिए अनुकूली संदर्भ रिसीवर या सुनहरा मॉड्यूल का उपयोग करें। विद्युत जिटर अलगाव अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाता है; बैंडविड्थ नियंत्रण के साथ क्लॉक रिकवरी यूनिट्स जैसी उपकरण आवश्यक हैं। DUT का थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण है क्योंकि डेटा दर के साथ बिजली अपव्यय बढ़ जाता है।
तनाव के तहत परीक्षण
रियल-वर्ल्ड सिग्नल आदर्श नहीं हैं। तनाव ऑप्टिकल बैक-टू-बैक, फैलाव और ध्रुवीकरण मोड फैलाव (पीएमडी) के साथ रिसीवर का परीक्षण करता है। पूर्व-ईमानदार पैटर्न (जैसे, नियंत्रित आईएसआई के साथ) या साइनसोइडल जिटर को जोड़ना सीडीआर की मजबूती को मान्य करता है और समानता। तनाव परीक्षण आम तौर पर ओआईएफ एमएसए या आईईईई 802.3 अनुरूपता दस्तावेजों का पालन करता है।
निष्कर्ष
सटीक ऑप्टिकल रिसीवर परीक्षण विश्वसनीय उच्च गति ऑप्टिकल नेटवर्क की रीढ़ है। बीईआर परीक्षण, आंखों के विश्लेषण और जिटर माप जैसी विधियों का उपयोग करके संवेदनशीलता, बैंडविड्थ, शोर और गतिशील रेंज को पूरी तरह से चित्रित करके, इंजीनियर यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि घटक कड़े प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। सर्वोत्तम प्रथाओं का पालन करते हुए - कैलिब्रेटेड उपकरण, नियंत्रित वातावरण, मानकीकृत प्रक्रियाएं, कठोर प्रलेखन और आवधिक प्रोटोकॉल अद्यतन - दोहराए जाने योग्य परिणाम पैदा करता है। चूंकि मॉड्यूलेशन प्रारूप अग्रिम और डेटा दरें चढ़ाई करते हैं, परीक्षण पद्धतियों के साथ वर्तमान में रहना नेटवर्क अखंडता को बनाए रखने और अगली पीढ़ी के संचार प्रणालियों को सक्षम करने के लिए आवश्यक है।