那么,作為消費者,我們該如何測試光模塊的性能參數呢?這不僅是確保所購產品滿足需求的關鍵,也是保障網絡穩定運行的必要步驟。
光收發器的發射端口是由光源和一系列精密電子電路共同構成的。在光源的選擇上,基于半導體的發光二極管(LED)和激光二極管常被用作光晶體管中的關鍵發光源。其中,LED和垂直腔面發射激光器(VCSEL)因其獨特的性能,通常被應用于本地和近程網絡中的發射機。而對于需要更高性能和更遠傳輸距離的城域網和長途網絡,法布里-珀羅(FP)激光器和分布式反饋(DFB)激光器則成為了首選。
在光通信中,光源的強度調制是一個至關重要的過程。這個過程通過向激光器施加不同的電流,來改變其輸出功率水平。值得注意的是,這里的“邏輯零”并非指完全無功率的狀態,而是由特定的、有限的功率電平來代表。

平均輸出光功率是衡量發射機性能的一個重要指標,它直接關系到整個模塊的通信質量。這一參數指的是在正常工作條件下,接收器所接收到的平均光功率。為了準確測量這一參數,我們可以使用光功率計來進行測試。特別是在遠距離傳輸的場景中,發射機的平均光功率往往會大于接收機的最大輸入光功率。
測量平均光功率時,我們通常采用optical power meter(光功率計)作為工具,而測量結果的單位則常用dBm來表示。這里,dBm是一個表示功率電平與1mW之間對數比的單位,能夠直觀地反映出光功率的大小。
在數字通(tong)(tong)信中(zhong),光(guang)(guang)發射(she)器(qi)的(de)(de)性能評估中(zhong),消光(guang)(guang)比扮演著(zhu)一個關鍵(jian)角(jiao)色。簡而言之(zhi),它衡量(liang)的(de)(de)是傳(chuan)輸邏(luo)輯電平“1”時(shi)所使用的(de)(de)能量(liang)(或功(gong)率)與傳(chuan)輸邏(luo)輯電平“0”時(shi)所使用的(de)(de)能量(liang)之(zhi)間的(de)(de)比值。為了更好地可視(shi)化這(zhe)一性能指標,我(wo)們通(tong)(tong)常借助(zhu)圖(tu)形工具,如眼圖(tu)(如圖(tu)2所示),來直觀地展示和解讀消光(guang)(guang)比所反(fan)映的(de)(de)光(guang)(guang)發射(she)器(qi)性能。
光調制幅度(OMA)是衡量光源在兩種不同狀態下產生的光功率電平差異的關鍵指標,具體來說,就是當光源開啟時(P1)與光源關閉時(P0)的光功率差異。在利用OMA時,可以根據實際需求選擇較低的減光比或較高的減光比,但前提是必須確保發射器的光信號不會對接收器的眼睛安全構成威脅,同時也不會導致接收器過載。
為了更好地理解OMA在光信號傳輸中的實際表現,我們可以通過光信號的受壓眼圖來直觀地描繪這一參數。

接收靈敏度是評估光光模塊接收設備性能的關鍵性參數。在進行接收靈敏度測試時,我們采用可編程的光衰減器來精確控制信號的功率衰減。通過誤差計,我們比較不同光功率下的誤碼率,以模擬光模塊接收不同功率信號的情況。
具體來說,接收靈敏度的高低直接決定了光模塊能夠接收到的最小光功率值。當接收靈敏度較好時,意味著光模塊能夠處理更低的光功率信號,即最小接收光功率較小。相反,如果接收靈敏度不佳,那么對光接收設備的要求就會相應提高,因為它需要更高的光功率才能確保信號的準確接收。
眼圖是一種強大工具,常用于分析發射機的輸出性能。它匯聚了關于發射機整體性能的豐富信息。在眼圖中,各種數據模式都在一個共享的時間軸上疊加展示,通常這一時間跨度小于兩個比特周期。如圖1所示,它描繪了一個具有穩定幅度和低抖動的信號。想象一下,眼圖是如何通過繪制八個可能的3位波形序列(000、001、...、110、111)在公共時間線上的重疊來構建的。
為了快速評估眼圖質量,我們可以采用眼圖模板測試。這種方法不需要多次測量,而是通過幾個多邊形組成的模板來指示波形不應進入的區域。如果波形始終保持在模板內部,我們稱之為“好”波形;一旦波形跨越或違反了模板的邊界,它就被認為是“壞”波形。從系統層面來看,一個清晰的眼圖(即“睜開的眼睛”)意味著接收機能夠輕松區分邏輯1和邏輯0;相反,如果眼圖閉合(即“閉上的眼睛”),那么出現錯誤的可能性就會增加。如圖2所示,它展示了一個容易通過眼圖模板測試的波形。
為了執行光學眼圖模板測試,我們可以使用寬帶示波器,這類儀器有時也被稱為數字通信分析儀。這些示波器能夠執行測試并判斷是否有任何波形樣本違反了模板的界限。
對于激光器制造商來說,他們期望自己的激光器能夠順利通過模板測試,并且沒有任何異常。他們還會尋求具有足夠余量的測量值,以確保產品的穩定性和可靠性。在設定模板尺寸時,他們會在確保沒有模板命中的前提下,盡可能擴大模板尺寸,以實現最佳的平衡。
眼圖的交比,實際上是指眼圖中交點處的測量幅度與信號“1”和“0”位之間的相對關系。這種交比的不同狀態能夠明確地標識和傳達不同的信號位。對于標準的SFP光學收發器發射機而言,它通常具備50%的交叉比特性。這意味著,在比特周期內,光信號的邏輯'1'碼和邏輯'0'碼各自占據的時間或幅度是相等的,即各占整個比特周期的二分之一。這樣的設計確保了信號傳輸的穩定性和可靠性,同時簡化了信號的解碼過程。
抖動時間是指SFP光模塊發射器在傳輸光信號過程中產生的定時噪聲所占據的時間范圍。為了提升整體系統性能,我們需要致力于最大限度地減少SFP光收發器中的這種抖動時間。通過降低抖動時間,我們能夠確保光信號的穩定傳輸,減少數據錯誤和丟失,從而顯著提升系統的可靠性和效率。
為(wei)了確保激光(guang)LD(激光(guang)二極管)的(de)(de)(de)高速開關功能(neng)正常運(yun)作(zuo),必須為(wei)其施加一個直流(liu)偏(pian)置電(dian)流(liu)I_BIAS,該電(dian)流(liu)應(ying)略高于(yu)直接指(zhi)示的(de)(de)(de)閾值電(dian)流(liu)ITH。如果偏(pian)置電(dian)流(liu)I_BIAS設置得過(guo)大,可能(neng)會導致激光(guang)器的(de)(de)(de)加速部件過(guo)早老化(hua);而若偏(pian)置電(dian)流(liu)過(guo)小,則(ze)激光(guang)器將(jiang)無法維持其正常的(de)(de)(de)工作(zuo)狀(zhuang)態(tai)。因(yin)此,正確設置I_BIAS的(de)(de)(de)值對于(yu)激光(guang)LD的(de)(de)(de)穩(wen)定運(yun)行(xing)至關重要。
為了確保兩端設備上的光模塊能夠成功建立通信,它們必須發射相同或相近的波長。因此,制造商在光模塊出廠前會進行嚴格的波長測試,以保證其波長值在允許的偏差范圍內。這一過程中,光譜分析儀等高精度儀器被用來測量光模塊的中心波長。
通常,測得的光模塊中心波長會存在一定的偏差,但不同型號的光模塊具有不同的偏差標準。例如,SFP-1G-LX光模塊的中心波長標準值為1310nm,允許的偏差范圍為±50nm;而SFP-1G-SX光模塊的中心波長為850nm,允許的偏差僅為±10nm。對于10G-CWDM-SFP-ER光模塊,其中心波長為1470nm,允許的偏差為±7.5nm。
如果測試結果顯示光模塊的波長值與標準規格不符,超出允許的偏差范圍,那么該光模塊將被視為存在缺陷,需要進一步處理或調整,以確保其符合通信要求。這一嚴格的質量控制流程有助于保證光通信系統的穩定性和可靠性。
兼容性測試是專門用于評估光模塊與特定品牌設備之間的匹配程度。在此過程中,光模塊會被插入到相應品牌的設備開關中進行實際操作檢驗。若光模塊在設備中能夠順暢地實現通信功能,即表示該光模塊通過了兼容性測試;反之,若發生通信故障或無法建立連接,則表明該光模塊與當前設備存在不兼容問題。
光收發器的設計和類型呈現多樣化,包括SFP、SFP+、XFP、XENPAK、GBIC以及QSFP+等。其中,SFP、SFP+和XFP常采用LC連接器接口;XENPAK、1*9和GBIC則通常配備SC接口;而QSFP或QSFP28收發器則普遍擁有MPO/MTP或LC接口。
不論光纖的類型、應用場景還是數據速率如何,光的傳輸都需要一個清晰無阻礙的路徑以及一條完整的鏈路,這包括沿途可能存在的所有無源連接或接頭。光纖纖芯上哪怕是最微小的顆粒,都可能導致信號損耗和反射,進而引發高錯誤率和網絡性能下降。如圖1所示,光纖端面的污染也會對昂貴的光學設備接口造成不利影響,嚴重時甚至可能使設備無法正常工作。
因此,我們會對收發器的光端面進行細致檢查,以確認其是否存在污垢和劃痕。由于污染是導致光纖故障的主要原因之一,我們會在每個光模塊發貨前都進行嚴格的檢查,盡管這可能會增加一些時間和成本,但我們認為這是確保產品質量和客戶滿意度的必要步驟。
在(zai)發(fa)貨前對(dui)光學模塊(kuai)進(jin)行(xing)詳盡的(de)質量(liang)控制檢(jian)查是確(que)保產品質量(liang)的(de)關鍵步驟。這一流(liu)程涉及對(dui)每個模塊(kuai)的(de)外(wai)(wai)殼(ke)進(jin)行(xing)全面審查,檢(jian)查是否有劃(hua)痕、污垢、顏色(se)差異、光滑度問題,以及金手指是否有劃(hua)痕。此外(wai)(wai),還會仔細(xi)核對(dui)模塊(kuai)的(de)標簽信(xin)息。通常,外(wai)(wai)觀(guan)不佳的(de)光模塊(kuai)往往暗示著潛在(zai)的(de)性能缺陷,而(er)高質量(liang)的(de)光模塊(kuai)則具備整(zheng)潔、無暇的(de)外(wai)(wai)觀(guan)。