Optical Receiver Testing: 정확한 측정을 위한 방법 및 모범 사례

광학 수신기 이해

광 수신기는 전기 신호로 modulated 빛 신호를 뒤 변환합니다. 그들은 광 신호 검출을 위해 책임있는 섬유 광학 링크에서 최종 단계이고, 그것을 증폭하고, downstream 전자공학을 위해 그것을 조절합니다. 핵심 성분은 광검출기, 전형적으로 PIN 광diode 또는 avalanche 광diode (APD)를 더 높은 감도를 위해 입니다. 광검출기 후에, transimpedance 증폭기 (TIA)는 전압으로 photocurrent를 개조하고, 특히 신호의 제한을, 반복합니다 (CSR)를, 반복합니다.

핵심 성과 모수

밝기

감도는 수신기 입력에 요구되는 최소 평균 광학적인 힘은 지정된 비트 과실 비율 (BER)를 달성하기 위하여, 일반적으로 대부분의 통신 체계를 위한 10−12를 달성하기 위하여 요구됩니다. 그것은 dBm에서 측정됩니다. 높은 감도는 더 긴 도달 및 약한 근원을 허용합니다. 감도는 광검출기 책임, 증폭기 소음 및 신호 변조 체재에 달려 있습니다. 일관성 수신기를 위해, 감도는 또한 국부적으로 진동자 힘 및 단계 소음을 포함합니다. 테스트 감도는 표적이 도달될 때까지 입력 파워를 변화하는 포함합니다.

대역폭

대역폭은 수신기가 신호를 믿게 재현할 수 있는 주파수 범위를 정의합니다. 충분한 대역폭은 맥박 폭 넓은화와 간 질량 간섭 (ISI)를 일으키는 원인이 됩니다. 비 반동근에 zero (NRZ) 변조를 위해, 수신기 대역폭은 일반적으로 0.7-1.0배 비트율입니다. PAM4를 위해, 더 넓은 대역폭은 요구됩니다. 대역폭은 광 통신선에 작은 신호 변조에 의해 측정되거나 짧은 레이저를 사용하여 임펄스 응답을 분석해서 측정됩니다.

역학 범위

동적 범위는 최소 감지 가능한 전력 (감도)에 최대 허용 가능한 입력 파워 (예를 들어 포화 또는 비선형 왜곡)의 비율입니다. 그것은 잘 수신기 핸들을 다양한 신호 강도, 변동 링크 손실과 시스템에 중요 함을 나타냅니다. 테스트는 BER 또는 파형 왜곡에서 상당한 상승까지 입력 전력을 증가 포함.

소음 숫자

소음 수치는 수신기 전자에 의해 발생 신호에 소음 비율 (SNR)의 분해를 조정합니다. 그것은 탄 소음, 열 소음 및 증폭기 소음에 의해 영향을 받습니다. 저잡음 숫자는 전반적인 연결 예산을 개량합니다. 소음 숫자는 광 신호에 소음 비율 (OSNR) 처벌에서 전형적으로 파생되거나 전기 스펙트럼 해석기를 사용하여 직접 측정됩니다.

일반적인 시험 방법

1. 비트 오류율 (BER) 테스트

BER 테스트는 수신기 성능을 평가하는 가장 직접적인 방법입니다. 가짜 비트 시퀀스 (PRBS)는 레이저 소스를 조절하고, 수신기는 그것을 검출하고, 비트 오류 테스터 (BET)는 전송 된 패턴으로 수신 된 비트를 비교합니다. 결과는 BER vs. 수신 광학 파워 (BER 폭포 곡선)로 도형됩니다. 패턴 의존에 대한 테스트는 특정 비트 시퀀스가 수신기의 타이밍과 동등화 스트레스로해야합니다. PAM4의 경우, 이중 다이어리 모델은 일반적으로 BER의 BER의 캘리브레이션을 측정 할 수 있습니다.

2. 감도 테스트

BER는 BER의 힘에 집중된 BER 테스트의 subset입니다. 그것은 일정한 멸종 비율 및 신호 질을 유지하고 있는 동안 광학적인 감쇠기를 이용합니다. 시험 체제는 측정되어야 합니다: 광학적인 힘 미터는 정확해야 하고, 레이저 근원은 안정되어 있는 파장 및 저잡음이 있어야 합니다. 감도는 수신기의 전기 대역폭에 의해 영향을 미치기 때문에, 그것은 수시로 명목상 비트율에 측정됩니다. 표준 시험 절차 (예를들면, GR-CORE는 작동 범위를 정의합니다).

3. 대역폭 측정

대역폭은 주파수 영역 (S21 응답) 또는 시간대 (일/경량 시간)에서 측정 될 수 있습니다. 광전식 변환기를 가진 벡터 네트워크 분석기 (VNA)는 수신기의 차단을 넘어 저주파에서 작은 신호 변조를 청소합니다. –3 dB 전기 대역폭은 기록됩니다. 또는 고속 진동은 단계 맥박에 대한 응답의 상승 시간을 측정 할 수 있습니다 (10%에서 90%). 대역폭 ≈ 0.35 / 상승 시간. 두 가지 주의 사항 모두 주의해야 하는 주파수 영역 테스트 장비의 측정.

4. 눈 다이어그램 분석

눈은 신호 품질의 시각적인 표현을 제공합니다. 진폭 소음, 타이밍 지터 및 ISI를 보여주기 위하여 oscilloscope 상감 수많은 비트 기간. 열쇠 미터는 눈 고도, 눈 폭, 의무 주기 왜곡 및 Q 요인 (BER가 추정될 수 있는)를 포함합니다. 일관성 수신기를 위해, 눈 도표는 더 복잡합니다 때문에 I와 Q 성분이 출석하. 눈 가면 테스트는 IEEE 802.3 도표 같이 기준 당 허용되는 한계 내의 신호 체재를 지킵니다.

5. 지터 테스트

Jitter는 수신기의 타이밍 마진에 영향을 미치는 이상적인 위치에서 신호 전환의 탈선입니다. 그것은 임의 지터 (RJ) 및 세례 지터 (DJ)로 분리됩니다. 지터 테스트는 알려진 지터 응력과 지터 분석기 또는 TIE (시간 간격 오류) 측정과 패턴 생성기를 사용합니다. 죄악 지터에 대한 수신기의 공차, 경계 비 부식성 지터 및 간 관계 간섭은 G1-825 표준을 충족해야합니다.

정확한 테스트를위한 모범 사례

사용 Calibrated 장비

모든 시험 계기 – 힘 미터, oscilloscopes, BER 검사자, 감쇠기는 – 현재 구경측정 증명서가 있어야 합니다. 국가 기준에 추적 가능 (예를들면, NIST)는 측정 신뢰를 지킵니다. 구경측정 간격은 사용법 그러나 전형적인 연례 개정에 추천됩니다. 연결기와 연결관, 삽입 손실 및 복귀 손실과 같은 광 경로 성분을 위해 기록되어야 합니다.

환경 요인을 통제하십시오

온도와 습도는 시험과 시험 장비의 밑에 수신기 둘 다에 영향을 미칩니다. 통제되는 환경 (예를들면, 25°C ± 1°C, < 60% RH)는 편류를 막습니다. 기계적인 진동은 섬유 연결, 특히 단일 모드 섬유를 사용하여 감도 시험에서 방해할 수 있습니다. 진동 고립 테이블 또는 안전한 섬유 여정을 사용하십시오. 가까운 고속 회로에서 전자기 방해 (EMI)는 보호되어야 합니다; 필요한 경우에 보호된 울안에 있는 DUT를 두십시오.

표준 절차

Telcordia GR-468-CORE, IEC 60793 및 IEEE 802.3와 같은 업계 표준은 수신기 테스트를 위한 가이드 라인을 제공합니다. Adherence는 실험실과 제품 전체에 걸쳐 comparability를 지킵니다. 단계 별 절차는 워밍업 시간, 힘 settling, 과실 표본의 수 및 신뢰 수준을 커버해야 합니다. 예를 들면, 10−12에 BER 시험은 전형적으로 통계적인 significance를 위한 충분한 조금을 축적하기 위하여 25 Gb/s에 적어도 100 초를 위해 시험해야 합니다.

문서 모든 것

기록 테스트 설정은 수신기 모델 대와 같은 다이어그램. 실제 구현, 광학 경로 손실 예산, 장비 일련 번호. 교정 날짜, 테스트 날짜, 환경 조건 및 데이터 분석에 사용되는 소프트웨어 버전을 포함. 좋은 문서는 감사를 허용하고 나중에 필드에 실패하면 분석이 활성화.

정기적으로 업데이트 프로토콜

데이터 속도 상승 (예 : 800Gb / s 이상)으로 테스트 방법은 진화해야합니다. 일관성 수신기는 로컬 진동자 주입 및 편광 제어가 필요합니다. 이들은 전통적인 직접 감지 설정에서 존재하지 않습니다. PRBS13Q 또는 SSPRQ와 같은 더 새로운 테스트 패턴을 PAM4. 테스트가 관련되었는지 확인하기 위해 ITU-T 및 IEEE 업데이트를 사용하여 현재 유지하십시오.

고급 시험 고려 사항

테스트 일관성 수신기

Coherent 광학 수신기는 진폭과 단계 둘 다를 재기하기 위하여 90° 잡종에서 국부적으로 진동자 레이저와 신호 섞는 것을 사용합니다. 시험은 별자리 도표, 과실 벡터 돋보기 (EVM) 및 단계 과실을 측정할 수 있는 광학적인 변조 해석기 (OMA)를 요구합니다. 중요한 미터는 선폭 포용력, 운반대 회복 성과 및 레이저 빈도 상쇄를 포함합니다. 일관성 수신기를 위한 감도 테스트는 LO 힘과 편광을 위해 계정해야 합니다.

고속 테스트 (≥ 400 Gb/s)

400 Gb/s 이상으로, 전기 공용영역은 수시로 QSFP-DD 또는 OSFP 같이 주인 연결관을 이용합니다. 시험은 오류 발견자까지 중단 널과 케이블 손실을 포함해야 합니다. 적용 가능한 참고 수신기 또는 황금 단위를 사용하여 널 효력을 제거하십시오. 전기 지터 별거는 더 도전적 됩니다; 대역폭 통제를 가진 시계 회복 단위 같이 공구는 근본적입니다. DUT의 열 관리는 자료 비율로 힘 낭비 증가 때문에 중요합니다.

스트레스의 밑에 시험

Real-world 신호는 이상적이지 않습니다. 스트레스는 광학 백으로, 분산 및 편광 형태 분산 (PMD)를 가진 수신기를 시험합니다. 사전 엠파 크기 패턴 (예를 들어, 제어 된 ISI) 또는 sinusoidal 지터를 추가하면 CDR 및 동등기의 견고함을 검증합니다. 스트레스 테스트는 일반적으로 OIF MSA 또는 IEEE 802.3 준수 문서를 따릅니다.