[發(fā)明專利]測(cè)試光模塊性能的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810103794.2
• 申請(qǐng)日: 2018-02-01
• 公開（公告）號(hào): CN108365888A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賀海誠(chéng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川泰瑞創(chuàng)通訊技術(shù)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04B10/073
• 分類號(hào): H04B10/073
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開的一種測(cè)試光模塊性能的裝置，旨在提供一種方便快捷的測(cè)試環(huán)境。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：PC機(jī)通過(guò)RJ45網(wǎng)線相連服務(wù)器，通過(guò)USB數(shù)據(jù)線相連光模塊性能測(cè)試板，通過(guò)RS232串口線相連光功率計(jì)，光功率計(jì)通過(guò)光纖分光器相連ROSA光器件，被測(cè)光模塊通過(guò)金手指插槽接入測(cè)試板，被測(cè)光模塊的TX端的平均光功率通過(guò)光纖分光器之后一分為二，一路送入ROSA光器件，另一路送入光功率計(jì)，PC機(jī)獲取光功率計(jì)所測(cè)得的被測(cè)光模塊的平均光功率值，然后通過(guò)服務(wù)器已配置好的光功率閾值進(jìn)行比較，通過(guò)比較結(jié)果確定被測(cè)光模塊的平均光功率值是否在正常的范圍內(nèi)。告警燈直觀地顯示被測(cè)光模塊的各種性能測(cè)試結(jié)果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中主要用于光電轉(zhuǎn)換功能的光模塊性能測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

在現(xiàn)在的光通信網(wǎng)絡(luò)中，光模塊是光纖通信中重要的器件之一，作為重要器件之一的光收發(fā)一體模塊（光模塊）被廣泛應(yīng)用在同步光纖網(wǎng)絡(luò)（SONET）、同步數(shù)字體系（SDH）、異步傳輸模式（ATM）、光纖分布數(shù)據(jù)接口（FDDI）以及快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)等系統(tǒng)中。光模塊在光纖通信中主要的作用是光電轉(zhuǎn)換，把發(fā)送過(guò)來(lái)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)；通過(guò)光纖再把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸。光收發(fā)模塊分為兩部分：發(fā)射模塊和接收模塊。將一定速率的電信號(hào)輸入給光發(fā)射模塊內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)芯片，使驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生電流來(lái)驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光二極管（LD），以使激光器發(fā)射出相應(yīng)速率的光信號(hào)，激光驅(qū)動(dòng)器內(nèi)置有自動(dòng)功率控制電路，使輸出的光功率保持穩(wěn)定；從激光器發(fā)出的帶有一定碼率的光信號(hào)傳送到光接收模塊，光電探測(cè)二極管對(duì)光信號(hào)進(jìn)行探測(cè)后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)前置放大器后輸出相應(yīng)碼率的電信號(hào)。光收發(fā)一體模塊的前端由光電探測(cè)器和前置放大器組成，它們的性能決定了光模塊的接收靈敏度。未來(lái)光模塊的傳輸速率也會(huì)越來(lái)越高，容量越來(lái)越大，類型也越來(lái)越多，從封裝上來(lái)說(shuō)有SFP、SFF、GBIC、SFP+、XFP、QSFP、QSFP+等模塊，從速率上來(lái)說(shuō)，SFP速率可達(dá)4Gbps，XFP速率可高達(dá)10Gbps，可用在萬(wàn)兆以太網(wǎng)，QSFP速率可達(dá)100Gbps，用在更高速的以太網(wǎng)中。不同的網(wǎng)絡(luò)中所需要的光收模塊的種類也不相同，為了滿足各種系統(tǒng)的需求，光模塊的種類將會(huì)越來(lái)越多，性能也會(huì)越來(lái)越高。這些光模塊的物理尺寸都比較小，其寬度和高度一般在15mm左右，并且支持熱插拔，在通信設(shè)備中使用較多，比如交換機(jī)等。光模塊的熱插拔特性和協(xié)議對(duì)其上電時(shí)序的要求比較嚴(yán)格，多源協(xié)議要求光模塊的控制線和狀態(tài)線的時(shí)序，以保證在電路出現(xiàn)異常時(shí)不損壞激光器。在光纖通信中，光收發(fā)模塊是很重要的器件，影響著光纖通信系統(tǒng)性能的好壞。光模塊性能測(cè)試包括它的電性能的測(cè)試，以及整個(gè)光模塊的測(cè)試，測(cè)試參數(shù)包括上升/下降時(shí)間、消光比、平均光功率、電眼圖和光眼圖等。I2C（Inter-Integrated）總線是一個(gè)通用的串行總線，可以在很多領(lǐng)域中應(yīng)用。I2C總線在通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)線（ＳＤＡ）上的信號(hào)流動(dòng)方向是不斷變化的，如：主機(jī)正在寫數(shù)據(jù)時(shí)，ＳＤＡ的方向?yàn)橹鳈C(jī)到從機(jī)，ＳＤＡ為輸出，寫完一個(gè)字節(jié)后，要接收應(yīng)答時(shí)，ＳＤＡ的方向變?yōu)閺臋C(jī)到主機(jī)，對(duì)于主機(jī)ＳＤＡ為輸入。微控制器MCU模擬I2C總線的主機(jī)，其實(shí)是用軟件控制微控制器MCU的GPIO引腳輸出高低電平，從而產(chǎn)生I2C總線的各種時(shí)序。總線協(xié)議規(guī)定，各主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)都要有起始、結(jié)束、發(fā)送（或者接收）數(shù)據(jù)和應(yīng)答信號(hào)，這些信號(hào)都是通信過(guò)程中的基本單元。總線傳送的每１幀數(shù)據(jù)均是１個(gè)字節(jié)，每當(dāng)發(fā)送完１個(gè)字節(jié)后，接收節(jié)點(diǎn)就相應(yīng)給出應(yīng)答信號(hào)。該協(xié)議規(guī)定，在啟動(dòng)總線后的第１個(gè)字節(jié)的高７位是對(duì)從節(jié)點(diǎn)的尋址地址，第８位為方向讀寫操作位Ｒ/Ｗ（０表示主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的寫操作；１表示主節(jié)點(diǎn)對(duì)從節(jié)點(diǎn)的讀操作），其余的字節(jié)為操作數(shù)據(jù)。I2C總線可以工作在主模式和從模式這兩種模式。光模塊的I2C接口是作為從模式來(lái)使用的。I2C總線必須由主機(jī)（通常為微控制器）控制。I2C總線在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是十分普遍的一種接口技術(shù)，大部分的通信設(shè)備，比如交換機(jī)、服務(wù)器等會(huì)通過(guò)I2C接口來(lái)讀取或者寫入被測(cè)光模塊的內(nèi)部信息，比如被測(cè)光模塊的類型、生產(chǎn)商名稱、條形碼、版本號(hào)等。由于通信設(shè)備對(duì)被測(cè)光模塊的I2C接口的操作過(guò)程存在一定的隨意性，因此被測(cè)光模塊的I2C接口性能必須要滿足使用環(huán)境的要求。被測(cè)光模塊的另一個(gè)性能指標(biāo)就是眼圖質(zhì)量，眼圖是一系列數(shù)字信號(hào)在示波器上累積而顯示的圖形，它包含了豐富的信息，從眼圖上可以觀察出碼間串?dāng)_和噪聲的影響，體現(xiàn)了數(shù)字信號(hào)整體的特征，從而估計(jì)系統(tǒng)優(yōu)劣程度，因而眼圖分析是高速互連系統(tǒng)信號(hào)完整性分析的核心。另外也可以用此圖形對(duì)接收濾波器的特性加以調(diào)整，以減小碼間串?dāng)_，改善系統(tǒng)的傳輸性能。相關(guān)的眼圖參數(shù)有很多，如眼高、眼寬、眼幅度、眼交叉比、“1”電平、“0”電平、消光比、Q因子、平均功率等，其中消光比和平均功率是評(píng)價(jià)被測(cè)光模塊性能的兩個(gè)重要參數(shù)。被測(cè)光模塊的消光比定義為眼圖中“1”電平與“0”電平的統(tǒng)計(jì)平均的比值，其計(jì)算公式可以是如下的三種：Ratio=Ptop/Pbase、Ratio%=100*Ptop/Pbase、Ratio=100㏒Ptop/Pbase(dB)，消光比在光通信發(fā)射源的量測(cè)上是相當(dāng)重要的參數(shù)，它的大小決定了通信信號(hào)的品質(zhì)。消光比越大，代表在接收機(jī)端會(huì)有越好的邏輯鑒別率；消光比越小，表示信號(hào)較易受到干擾，系統(tǒng)誤碼率會(huì)上升。消光比直接影響光接收機(jī)的靈敏度，從提高接收機(jī)靈敏度的角度希望消光比盡可能大，有利于減少功率代價(jià)。但是，消光比也不是越大越好，如果消光比太大會(huì)使激光器的圖案相關(guān)抖動(dòng)增加。一般建議被測(cè)光模塊的實(shí)際消光比與最低要求消光比大0.5~1.5dB。被測(cè)光模塊的平均功率定義為眼圖中“1”電平的光功率與“0”電平的光功率的算術(shù)平均值，其計(jì)算公式Pavg=(P0+P1)/2。通過(guò)眼圖反映的平均光功率，即是整個(gè)數(shù)據(jù)流的平均值。綜上所述，在光模塊生產(chǎn)的過(guò)程中，有必要設(shè)計(jì)一種測(cè)試光模塊性能的裝置，用以評(píng)估被測(cè)光模塊的性能，以保證光模塊的合格率。