Optik alıcılar fiber optik iletişim sistemlerinde kritik uç noktalarıdır, modüle edilmiş ışık sinyalleri, alt elektronik devreleri işlemeye dönüştürerek, yüksek hızlı veri merkezi bağlantılarında veya fiber-to-the-home ağlarında, optik alıcının performansı doğrudan sistemin hassasiyeti, bant genişliği ve genel güvenilirliklerini sağlar. Bu bileşenlerin test ve karakterizasyonu sadece kaliteli bir kontrol noktası değildir - tasarımlarla tanışmak için basit bir mühendislik disiplinidir.

Optik Alıcı Testlerinin Temelleri

Belirli test prosedürlerine girmeden önce, optik alıcı performansını tanımlayan anahtar parametreleri anlamak önemlidir. Bu parametreler her test planının temelini oluşturur ve alıcının tasarım özelliklerini ve sistem düzeyinde gerekliliklerini yerine getirmesi için ölçülmektedir.

Anahtar Performans Parametreleri

  • [[DÜŞÜNÜ:0)Sensitivite:[DÜDÜT:1) Alıcı girişinde belirtilen bir miktar hata oranı (tipik olarak 10 ^-12 birçok sistem için). Hassasiyet dBm'de ölçülüyor ve gürültü, bantlama formatı ile etkileniyor.
  • [FONT:0)Band genişlik:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Band genişlik:[Dönetici:[Dönetici:[Dönetici:0) Alıcının optoelektronik dönüşümünin düz bir yanıt (genellikle düşük frekanslı kazanç 3 dB içinde) Band genişliği doğrudan alıcının destekleyebileceği maksimum veri oranını sınırlandırır.
  • [FONT:0) Hayır: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSTÜSİAD: [Dönemli: 0,0) Yoktur: [DÜDÜDÜSTÜSİAD: 0:0) Gürültü, sinyal-to-noise oranının ne kadar artacağını öngörür.
  • [FONT:0)Linearity:[Dönerge:[Dönerge: 0 3) Alıcının çıktı elektrik amplitüdünün optik güçle ideal bir doğrusal ilişkiden sapması. Lineerity,talk ve PAM4 gibi çok seviyeli modulation formatlarında bozulmaya neden olur.
  • [FONT:0]Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[Dynamic Range:[DDynamic Range:[DDDynamic Range:[DDynamic Range:[D) Alıcının saturasyon veya aşırı fazla hata yapmadan çalışabileceği giriş optik güçlerin kapsamı.
  • [FONT=0]Jitter Hoşgörü: [Dönetici: [Dönetici: 0,3] Saat ve veri kurtarma (CDR) entegre alıcılar, jitter toleransı, alıcının hala verileri doğru bir şekilde geri kazanabildiği zaman dayanabileceğini tanımlar.

Bu parametrelerin her biri belirli test yöntemleri ve enstrümantasyon gerektirir. Aşağıdaki bölümler güvenilir ölçümler elde etmek için en iyi uygulamaları detaylandırır ve bunları uygulamak için kullanılan araçları ayrıntılı olarak detaylandırır.

Güvenilir ölçümler için en iyi uygulamalar

Rigorous test tutarlılığı ve yenidenroditebilitesini gerektirir. Aşağıdaki en iyi uygulamalara giriş, ölçüm belirsizliklerini azaltır ve sonuçların güvenilir olmasını sağlar.

1. Kalibrate All Test Ekipmanı

[FONT=0]Calibration[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Döneticileri) ile ilgili performans farklılıkları gölgelerken, özellikle de alıcılar arasındaki performans farklarını gölgeler. Ulusal standartlarda (örneğin, NIST ISO 17025).

2. Test Ortamı Kontrol

Çevre koşulları, özellikle de ısıtılabilir:0) Sıcaklık ve nem[Dönetici:), optik alıcı davranışını önemli ölçüde etkileyebilir. Sık sık sık sık ısıtılır ve fotodiode responsivity azaltılır. Test altında test yapın (DUT) en az 30 dakika önce ölçümler için ısıtılır.

3. Temiz ve Stabil Optik Bağlantıları Sağlayın

Fiber konektörleri sık sık sık ölçüm hatası kaynağıdır.Inspect all konektör end-faces with a fiber mikroskop and clean them using lint-free removes and alkol before each test. UseurFLT:0)[D)[DÜcretsiz fiziksel temas (APC)[DÜcretsiz)[Dönder)

4. Tekrar ölçümler ve İstatistiksel Analizleri Kullanın

Tek nokta ölçümleri gürültü, zamana bağlı etkiler nedeniyle yanıltıcı olabilir (örneğin, sıcaklık sürüklenme, optik güç dalgalanmaları), veya rastgele hatalar.[/FLT:0)multiple çalışır).Her test noktası için, özellikle de hassas veya biraz hata oranı ölçümler için iyi bir uygulama en az üç ölçüm ve rapor etmek için, ortalama hata oranı ölçümler için yeterlidir.

5. Her Para Para Para Para Para Para Para Para Parametresi

Meticulous belgeleme izlenebilirlik ve sorun giderme için gereklidir. Test ekipman modelini ve seri numarasını kaydetmek, kalibrasyon tarihleri, optik dalga, modulation format ve veri oranı, model türü (örneğin, PR31) ve giriş güç seviyelerini ve herhangi bir çevresel koşulları tekrarlarken, iki hammaddeyi içeren standart bir test raporu şablonu kullanın (örneğin BER=10-12). Bu belge, farklı DUTs veya başka DUTs ile karşılaştırmak için çok değerli sonuçlar karşılaştırmak için çok değerlidir.

6. Takip Üretici Kılavuzları

Optik alıcılar genellikle alıcının gereksinimlerine sahiptir. Örneğin, bazı APD alıcıları en iyi kazanç elde etmek için kesin yüksek gerilim önyargı gerektirir ve doğru önyargı olmadan test edilebilir.Her zaman DUT'un belgelerine ve tasarım test kurulumlarına uygundur.

Optik Alıcılar için Temel Araçlar

Doğru test ekipmanlarını seçmek, ölçüm metodolojisinin kendisi kadar önemlidir. Aşağıdaki araçlar optik alıcı test laboratuvarının temelidir.

Optik Güç Ölçümleri

[[0)Optical güç metre[Dönetici:0) Optimal güç sayacı [Dönetici:0) Optimal güç metresi[Dönetici ve 1550 nm) gerekli olan bir güç sayacını, ±0.2 ölçümler için, bir kalibre veya daha iyi bir ölçümle doğru bir şekilde ayarlayarak bir miktar sabit bir şekilde genişletilebilir.

Bit Error Rate Testleri (BERTs)

[FONT:0]BERT[DÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜN

Oscilloskops (Real-Time ve Sampling)

AİLFLT:0) Yeterli bant genişliği (en azından iki kez alıcının bantlarını, ölçümleyicileri veya daha yüksek sinyalli alıcılar için (40 Gbps ve üstü) uygun şekilde ölçümlemek için kullanılır (en azından iki kez) (ayrıca)

Optik Spectrum Analyzer (OSAs)

Rutin üretim testleri için daha az yaygın olsa da, OKT:0) Optik spektrum analizörleri), alınan optik sinyalin spektral genişliğini ve şeklini incelemek için karakterizasyonda kullanılır.In a OSA is used to measure the local os-vision multiplexing (WDM) systems, an OSA can help verify that the optik taşıyıcı is at the correct noise and that acent kanal haçı. For coherent alıcılar için, an OSA is used to measure the local oscillator line and LOIENDization states during caliration.

Değişken Optik Attenuators (VOAs)

AİLD:0)VOA), alıcıya teslim edilen optik gücün kesin kontrolünü sağlar. Hassas testlerde, yüksek bir güç (düşük değerleme) ve BER'yi izleme sırasındaki gücü artırmak için değerlendirmeye başlarsınız. VOA yüksek çözünürlükte (0.01 dB adım) ve düşük seviyeli bir kayıp kaybı olmalıdır. Bazı VOAs motorize edilir ve otomatik test dizileri için programlanabilir ve programlanabilir.

Referans

Alıcı testi için, aritFLT:0)tference verici) iyi niyetli testlerle, verici çıktı gücü, yok edici oranı ve düşük jitter gerekli. referans vericisi, bilinen ve düşük gürültüyü (yüksek göz açma ve düşük gürültü) tanıtmak için temiz bir optik göz diyagramı olmalıdır.

Optik Güç ve Dalga Uzun Tunalı Filtre

Çok dalga uzunluğundaki testler, aritFLT:0)tunable bandpass filtresi[DÜT:1) bir WDM dan tek bir kanal seçebilirsiniz. Bu, alıcı haçlı ve seçici alıcılar için özellikle eş zamanlı sistemlerde kullanılan bir kanal için kullanışlıdır.

Karakterizasyon Teknikleri

Karakterizasyon basit geçiş / hatanın ötesine geçer; alıcının davranışının işletim aralığında derin bir anlayış sağlar. Aşağıdaki teknikler yaygın olarak kullanılır.

Hassasiyet Testleri

Hassasiyet, arsa tarafından ölçülmektedir.(0) vs. optik güç [Dönetici: 1) [FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=FONT=TRNT=S)))

  1. İstenen modulation ve veri oranına referans vericisini ayarlayın.
  2. Bir VOA ve optik güç dokunuşu aracılığıyla alıcıya bağlayın (bir kalibreli güç sayacı ile musluk limanını izlemek).
  3. Yüksek optik bir güçten başlayın (örneğin, - 10 dBm) alıcının düşük BER (<10^-12).
  4. 0,5 dB adımlarında (her güç seviyesinde BER'i kaydedin) ve güç sayacı okumalarının alıcı girişine atıfta bulunun.
  5. BER 10.-3 veya daha yüksek olana kadar devam edin (tipik olarak, alıcının performansı bu noktadan öteye doğru dikilir).
  6. Grafik log (BER) dBm'deki güç. Hassasiyet, belirtilen bir eşiğine geçilen güçtir, tipik olarak 10.-12 (eğer eğri şu ana kadar genişletilirse) veya 10.-5 gibi rahat bir eşiği genişletir.

APD alıcılar için, test başlamadan önce önyargı gerilimi optimize etmek önemlidir, çünkü en iyi kazanç sıcaklık ve giriş gücü ile değişir.

Band genişliği ölçüm

Alıcı bant genişliği genellikle optik-to-elektriksel dönüştürücü (O/E) modülü ile ölçülür. Alternatif olarak, alıcının fotodiode ve transimpedans yükseltici (TIA) ile doğrudan bir vektör ağı analizörü (VNA) ve osilatörlü (O/E) modülü bu amaçla kullanılır.

  1. VNA'yı test kablolarının ve O/E modülünün yanıtını kaldırmak için.
  2. VNA'nın çıkışından temiz frekans RF sinyali ile optik kaynağı indirmek.
  3. Moder edilmiş ışık DUT'a bağlanın. Alıcının elektrik çıkışı VNA girişine gider.
  4. Frekans ilgi yelpazesi üzerinde S21 (örneğin, DC'yi 50 Gbaud alıcı için 50 GHz'ye kadar).
  5. -3 dB bant genişliği, yanıtın düşük frekanslı değerine göre 3 dB tarafından düştüğü frekanstır.

Optik modülasyon derinliğinin lineer bölgesinde faaliyet gösteren küçük tutulmasına izin verin; aksi takdirde, ölçülen bant genişliği sıkıştırma nedeniyle yapay olarak daraltılabilir.

Gürültü Şekil Analizi

Gürültü rakam (NF) alıcı tarafından kaynaklanan sinyal-to-noise oranında bozulmayı ölçmektedir. Optik alıcılar için, NF genellikle giriş-redilmiş gürültü akımı yoğunluk (pA/pilot) kullanarak ifade edilir.

  1. Bir kalibreli gürültü kaynağına (bilinçli yoğunluk gürültü veya termal gürültü standardı) alıcıya bağlayın.
  2. Bir spektrum analizörü kullanarak elektrik gürültü çıktısını ölçün ( dBm/Hz birimleri).
  3. Kaynak bilinen gürültünün alıcının kendi gürültülerini çıkarmak için katkısı.
  4. Gürültü enerjisini bir giriş-günümüzdeki gürültü akımına dönüştürür, sonra formülü kullanarak NF = 10 log10 ( i eq^2 / (4 kT/R) , i eq şu anda gürültünün bulunduğu yer, k Boltzmann'ın sabit olduğu, T'nin sıcaklığıdır ve R alıcının yük direncidir.

Eş zamanlı alıcılar için, gürültü rakam fotodetektörlerden, yerel osilatörden ve transimpedans yükselteçlerinden gelen katkıları içerir ve genellikle bir kalibreli referans sinyali ve fotodiode köprüsü kullanılarak ölçülür.

Linearity ve Lig

Bir alıcıda ahenklim ve intermodülasyon ürünleri olarak ortaya çıkıyor. İki yaygın ölçümler lineerlik:0)1-dB sıkıştırma noktası (P1dB)) ve [[Dönem:2) Üçüncü siparişi (OIP3)).

  1. İki tane lazerten veya bir dış modülatör ile iki RF tones (f1 ve f2) tarafından yönlendirilen bir tek lazerten iki yakın uzaylı optik ton kullanın.
  2. Alıcıya iki ton sinyalini enjekte edin ve RF spektrum analizörü kullanarak elektrik çıktısını ölçmek.
  3. Temel tonları ve üçüncü sipariş intermodülasyon ürünlerini kaydetmek (2f1-f2 ve 2f2-f1).
  4. Temel ve intermodülasyon gücü vs. giriş optik gücü (veya RF sürücü gücü)
  5. OIP3 ve P1dB arsalardan.

Yüksek lineerlik PAM4 modulation için kritiktir, çünkü dört amplif seviyesi eşit derecede uzaylı olmalıdır.PAM4 alıcıları karakterize ederken, verici ve alıcıyı bir bağlantı olarak ölçmek tavsiye edilir, ancak bileşen düzeyindeki karakterizasyon için, iki-kırık test, eşit derecede standarttır.

Gelişmiş Karakterizasyon: Coherent ve PAM4 Alıcılar

Modern optik ağlar giderek koherent algılamaya (90 derece hibrit ve dengeli fotodiodes) ve PAM4 sinyallendirme (bu alıcılara iki miktar daha fazla karmaşıklık sağlar: Bu alıcılar daha karmaşıklık sağlar:

  • [FONT:0]Koherent alıcılar: [DSP] Doğal IQ dengesizliği, faz gürültü toleransı, yerel oscillator gücü bağımlılığı ve kutuplaşma bağımlı kazançlarından sonra bir eşanlayıcı kullanır. Testler bilinen bir hata ve gerçek zamanlı oscilloskopi dijital sinyal işleme (DSP) yakalamalıdır.
  • [FONT=0]PAM4 alıcıları:[Dönetici ve bant genişliğine ek olarak PAM4 alıcıları, her seviyedeki yanlış eşleştirme, göz simetri oranı ve verici dağıtım göz kapanması (TDECQ) eşitleştirmeden sonra test edilmelidir.

Bu gelişmiş testler genellikle test yöneticisi yazılımı tarafından kontrol edilen birden çok enstrümanı birleştiren otomatik test bankları gerektirir (örneğin Python senaryoları veya MATLAB). Birçok test cihazı satıcısı, eşan ve PAM4 alıcı üretim testi için uygun olarak tasarlanmış entegre çözümler sunar.

Sorun Ortak Konuları Sorun Gidermek

En iyi uygulamalarla bile mühendisler bazen anormal sonuçlarla karşılaşırlar. Aşağıdakiler sık sık sık çukurlar ve bunları nasıl ele alır.

Optik Overload ve Saturation

Alıcı aşırı değişkeninin üzerinde bir giriş gücüne maruz kalırsa, TIA saturates, pul bozulmasına neden olur, BER arttı ve potansiyel olarak kalıcı hasarlar. Belirtiler, düzleştirilmiş bir üst veya alt ile asimetrik bir göz diyagramı içerir.Her zaman alıcıya maksimum optik güç veri tablo sınırlarını aşmıyorsa, yüksek güç test etmeniz gerekir, yüksek güçlere yüksek hızlı bir optik attenuator kullanın veya yerine başlangıç gücünü ayarlar.

Desen-Dependent Jitter

Alıcılar, jitter'i bant sınırlamaları veya yansımaları nedeniyle veri kalıbıyla farklılaştırır. Bu özellikle PRBS31 gibi uzun desenlerle fark edilir. Patlayıcıya bağımlı jitter, sonuçları daha kısa desenlerle karşılaştırır (PRBS7, PRBS9) ve bir DCA'yı jitter histogram ölçmek için kullanabilir.Eğer desenler önemliyse, alıcının grubu gecikme ve yansımaları elektrik yolunda inceler.

Polarizasyon Hassasiyet

Bazı alıcılar, özellikle kutuplaşma duyarlı modüller kullananlar (örneğin, bütünleşik koherent alıcılar), kutuplaşma bağımlı bir kaybı (PDL) veya hassaslığı etkileyen yanıt verebilir. kutuplaşma (SOP) durumunu değiştirmek ve alınan güç veya göz önünde bulundurmak için kutuplaşma kontrolörü kullanın. Tüm SOP'lar arasında 0,5 dB'den daha fazla hassasiyet gösterirse, alıcı bir PDL sorunu olabilir.In coherent systems, DSP kutuplaşma değişiklikleri için telafi edilebilir.

Elektromanyetik Müdahale (EMI)

Yüksek hızlı devreler, EMI'ye çevreleyen ekipmandan hassastır. DUT etrafındaki bir Faraday kafesi, alıcının çıktısına karşı kırılabilir, tüm test ekipmanlarını kontrol edin, kalkan kabloları kullanın ve DUT'u motorlardan uzak tut, anahtarlar ve güç malzemeleri tutabilirsiniz. DUT etrafındaki bir Faraday kafesi, radyasyondan gelen alıcıyı izole etmenize yardımcı olabilir.

Improper Tesih ve Bias

Farklı çıktılarla alıcılar için, bir dengesiz sonlandırma veya bir BERT veya oscilloskop gibi tek uçlu bir araç sağlamamak için, APD önyargıları doğru bir yükle veya bir balun içinde olmalıdır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Optik alıcılara test etmek ve karakterize etmek, hem metodoloji hem de enstrümantasyona dikkat gerektiren çok yönlü bir disiplindir. Temel parametreleri ustalaştırmak - nahoş, bantlama, çevresel kontrol ve ayrıntılı belgeler gibi, mühendisler, bu alıcının buluşma sistemi gerekliliklerini güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayabilir ve optik güç metreleri kullanarak, BERTs, osiloskoplar ve diğer test ekipmanlarını kullanarak, yeni bir makale test araçları ile doğru şekilde şekillendirir.