CN105634589A - 短距离传输万兆光模块的综合测试系统及应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统，包括：第一评估板，其上设置有待测万兆光模块，所述待测万兆光模块的接收端与一误码仪连接，输出端通过一光分路器分别连接至光功率计和第二评估板，且所述光分路器与第二评估板之间还设置有一第一光衰减器，以构成待测光模块发端的测试模块；其中，所述第二评估板上设置有一标准万兆光模块，以通过一第二光衰减器连接至第一评估板，进而通过所述第一评估板与误码仪连接，构成成待测光模块收端的测试模块。本发明提供一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统及应用方法，其引入了算法优化的方式，将传统的4个调测试步骤整合为1个，工艺流程显著减少，生产效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种在光模块生产或测试情况下使用的调试系统。更具体地说，本发明涉及一种用在光模块生产或测试情况下的短距离传输万兆光模块的综合测试系统。
背景技术
万兆光模块中的万兆SR(短距离)光模块，其指的是万兆850nm波长全双工光收发模块，是目前短距离(300m以内)传输的主流光模块，其广泛应用于企业级的以太网网络中。
对于目前的万兆SR光模块生产工艺来说，主要包括光模块的组装及后期参数的测试，而测试又分为发端调试、发端测试、收端调试、收端测试四个步骤，每个步骤都要采用独立的仪器以对相应的指标进行测试和控制，其主要指标及所需仪器如下表所示：
对于当前主流的光模块制造商，仍采用上述传统的生产工艺来进行光模块的生产，同时采用分四步的方法完成万兆SR产品的调测试，其发端测试、调试时各器件工位搭建的连接示意图如图1所示，而收端测试、调试时各器件工位搭建的连接示意图如图2所示。但是传统生产工艺虽被业界广泛采用，工艺流程也较完善，但具有如下劣势：
1、工艺流程较多，生产效率不够理想；
2、使用了成本高昂的“光示波器”，生产线搭建成本较高；
3、多工位独立，所需仪器数量成倍增加，且各工位引入的仪器误差会产生累积；
4、光示波器采集波形需要等待较长时间，限制了生产的高效运行。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统，其将传统的4个调测试步骤整合为1个，以待测模块与标准模块之间的实际通讯效果作为判断依据，取代低效的眼图质量测试，工艺流程显著减少，生产效率得到大大提高，且避免了误差的累积；同时因其采用标准模块配合调测试，保证生产模块的产品性能参数良好。
本发明还有一个目的是通过应用综合测试系统的方法，提高测试的效率，同时因其采用算法来实现光功率、消光比的调试，不必使用成本高昂的光示波器，具有成本可控，稳定性好，效率提高的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统，包括：
第一评估板，其上设置有待测万兆光模块，所述待测万兆光模块的接收端与一误码仪连接，输出端通过一光分路器分别连接至光功率计和第二评估板，且所述光分路器与第二评估板之间还设置有一第一光衰减器，以构成待测光模块发端的测试模块；
其中，所述第二评估板上设置有一标准万兆光模块，以通过一第二光衰减器连接至第一评估板，进而通过所述第一评估板与误码仪连接，构成成待测光模块收端的测试模块。
优选的是，其中，所述第一评估板及第二评估板上分别设置有PC控制板。
本发明的目的还可以进一步地由一种应用综合测试系统的方法实现，包括：
测试准备：将所述待测万兆光模块插入第一评估板中，所述第一评估板中的PC控制板基于待测万兆模块的预定光功率进行相应计算，以将得到相应的技术参数写入到待测万兆模块中；
发端测试：所述误码仪发送一电信号至待测万兆光模块，所述待测万兆光模块基于其内的技术参数产生相应的第一光信号，以通过待测万兆光模块与标准万兆光模块之间的通信效果以及光功率计上的读数，进而判断待测万兆光模块的发端性能；
收端测试：所述标准万兆光模块发送一第二光信号至待测万兆光模块，以通过所述待测万兆光模块进行光电转换后输出至误码仪，进而判断测万兆光模块的收端性能。
优选的是，其中，在准备阶段，还包括对测试系统中各器件进行的测试、点检并记录相关的参数。
优选的是，其中，所述测试包括对各链接光路的插损参数测试，所述点检包括对各仪器与标准仪器测试时得到的差异参数，所述参数包括插损参数、差异参数、及标准万兆光模块的性能参数。
优选的是，其中，所述技术参数包括：激光器工作时的偏置电流Ibias；
光模块在传输“1”信号和“0”信号时所产生的交流电流Imod；
光模块的信号丢失阈值Los。
优选的是，其中，所述偏置电流Ibias基于以下公式获得：
AOP＝SE*Ibias
其中，SE为激光器发光效率所对应的一常量，Ibias为偏置电流，AOP为预定光功率。
优选的是，其中，所述交流电流Imod基于以下公式获得：
ER＝10*log((Ibias+1/2*Imod)/(Ibias–1/2*Imod))
其中，ER为光模块的消光比，Ibias为基于预定光功率计算得出的偏置电流。
优选的是，其中，在所述发端测试中，所述光分路器基于从待测光模块处接收到的光信号，一路通过光纤传递给光功率计，以读取一最终光功率值以确定待测万兆光模块发光功率是否正常；
另一路通过第一光衰减器连接至第二评估板上的标准万兆光模块，并通过调整第一光衰减器的衰减大小，以使输出至标准万兆模块的光功率值接近标准万兆光模块的灵敏度值，以通过标准万兆光模块能否收到光信号进而判断待测万兆光模块的消光比是否在预定范围内。
优选的是，其中，在所述收端测试中，所述标准万兆光模块在PC控制板的控制下发出第二光信号至待测万兆光模块，并通过调整第二光衰减器的衰减大小，通过误码仪测试待测万兆光模块的过载，灵敏度，信号丢失阈值。
本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明的综合测试系统，其将传统的4个调测试步骤整合为1个综合测试系统，工艺流程显著减少，大幅度提高生产效率，且同时避免了多个工位的相互独立，带来的测试误差。
其二，本发明的综合测试系统，其引进了标准模块进行配合调测试，保证生产模块的产品性能参数良好，并以待测模块与标准模块之间的实际通讯效果作为判断依据，取代低效的眼图质量测试，大大提高了效率。
其三，本发明应用综合测试系统的方法中，其采用算法优化的生产工艺，采用算法来实现光功率、消光比的调试，而不必使用成本高昂的光示波器，具有成本可控，稳定性好，效率提高的效果。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为传统的万兆光模块发端调试、测试时工位搭建的连接示意图；
图2为传统的万兆光模块收端调试、测试时工位搭建的连接示意图；
图3为本发明的一个实施例中短距离传输万兆光模块的综合测试系统中各器件的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图3示出了根据本发明的一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统实现形式，包括：
第一评估板1，其上设置有待测万兆光模块2，所述待测万兆光模块的接收端与一误码仪3连接，输出端通过一光分路器4分别连接至光功率计5和第二评估板6，且所述光分路器与第二评估板之间还设置有一第一光衰减器7，以构成待测光模块发端的测试模块；
其中，所述第二评估板上设置有一标准万兆光模块8，以通过一第二光衰减器9连接至第一评估板，进而通过所述第一评估板与误码仪连接，构成成待测光模块收端的测试模块。采用这种方案在工位设计时，需要测试光模块发端、收端总体性能，本方案采用已知性能的标准光模块，通过其与待测试光模块两者之间的通讯，作为判决依据，这在最大程度上模拟了光模块的实际使用环境，具有极高的准确性和可靠性；同时因本综合测试系统将传统的发端调测系统和收端调测系统综合成一个测试系统，其工艺流程大幅度减少，生产效率得到提高，且杜绝了传统多工位调测引起的误差累积，具有稳定性，可实施性强，稳定性好，精度度的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，所述第一评估板及第二评估板上分别设置有PC控制板10。采用这种方案只是其中的一种优选方式，以使其控制可控，可以进行适当的替换，具有可实施效果好，可控性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
上述方案中综合测试系统应用方法的实现形式，包括：
测试准备：将所述待测万兆光模块插入第一评估板中，所述第一评估板中的PC控制板基于待测万兆模块的预定光功率进行相应计算，以将得到相应的技术参数写入到待测万兆模块中，因万兆SR光模块采用的是850nm波段的垂直腔面发射激光器VCSEL，该激光器与常规FP或DFB激光器的差异在于：VCSEL具有很小的阈值电流(Ith)，故工程认为，常温条件下VCSEL的Ith值小于0.5mA，而FP或DFB激光器的Ith值大于10mA，基于此差异，可以采用算法的方式来实现万兆SR光模块的光功率和消光比调试；
发端测试：所述误码仪发送一电信号至待测万兆光模块，所述待测万兆光模块基于其内的技术参数产生相应的第一光信号，以通过待测万兆光模块与标准万兆光模块之间的通信效果以及光功率计上的读数，进而判断待测万兆光模块的发端性能，其通过光功率计的计数判断光功率是否正常，通过待测模块与标准模块之间的实际通信效果来判断消光比是否在可控制的范围内，进而实现对待测模块发端的调试和测试；
收端测试：所述标准万兆光模块发送一第二光信号至待测万兆光模块，以通过所述待测万兆光模块进行光电转换后输出至误码仪，进而判断测万兆光模块的收端性能。对于光模块收端性能，生产过程主要关注如下指标：过载、灵敏度、信号告警/去告警，由于上述三个指标均由接收激光器性能决定，因此在生产时无需做出任何调试，仅需要根据目标指标对齐测试即可，其通过误码仪接收待测模块发送的电信号，进而对其过载、灵敏度进行相应的判断，进而实现对待测模块收端的调试和测试，采用这种方案因其引进了算法优化的方式进行光模块发端调测，采用算法来实现光功率、消光比的调试，而不必使用成本高昂的光示波器，具有成本可控，稳定性好，效率提高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，在准备阶段，还包括对测试系统中各器件进行的测试、点检并记录相关的参数。采用这种方案对系统中各器件的性能参数、测试误差进行高度，使得其后期的测试精度可控，具有更好的可实施性、精度更高的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，所述测试包括对各链接光路的插损参数测试，所述点检包括对各仪器与标准仪器测试时得到的差异参数，所述参数包括插损参数、差异参数、及标准万兆光模块的性能参数。采用这种方案只是对综合测试系统中对测试精度有影响的进行测试，只是其中的一种优选方案，实际操作可以并不只是仅仅上述的测试，具有可控性强，可实施效果好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，所述技术参数包括：激光器工作时的偏置电流Ibias；
光模块在传输“1”信号和“0”信号时所产生的交流电流Imod，P1为光模块传输“1”信号时的光功率，P0为光模块传输“0”信号时的光功率，其调制电流即产生P1和P0时的交流电流Imod；
光模块的信号丢失阈值Los。采用这种方案对待测光模块的发光效果及实际使用环境进行模拟，以使其后期测得的结果精准度更高，具有可实施效果好，稳定性强，可控性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，所述偏置电流Ibias基于以下公式获得：
AOP＝SE*Ibias
其中，SE为激光器发光效率所对应的一常量，Ibias为偏置电流，AOP为预定光功率。光功率的理论计算式为：AOP＝SE*(Ibias–Ith)SE为激光器发光效率，VCSEL的SE值约为0.125mW/mA，不同生产厂商的激光器SE值有所差异，但离散度很小，故可以将SE值视作常量，而Ibias为激光器工作时的偏置电流，由光模块设定其大小，Ith值因激光器特性，可以忽略不计，因此，简化后的光功率计算式为：AOP＝SE*Ibias。采用这种方案具有可实施效果好，稳定性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，所述交流电流Imod基于以下公式获得：
ER＝10*log((Ibias+1/2*Imod)/(Ibias–1/2*Imod))
其中，ER为光模块的消光比，Ibias为基于预定光功率计算得出的偏置电流。消光比的理论计算式为：
ER＝10*log(P1/P0)
其中，P1为光模块传输“1”信号时的光功率，P0为光模块传输“0”信号时的光功率，其调制电流即产生P1和P0的交流电流Imod，因此可以得出：
P1＝SE*(Ibias+1/2*Imod)
P0＝SE*(Ibias–1/2*Imod)
带入消光比计算式，可以得到：
ER＝10*log((Ibias+1/2*Imod)/(Ibias–1/2*Imod))
在理论计算时，可以根据光模块的目标光功率计算得到Ibias，再利用该值计算得到Imod，在无任何仪器条件下，即可得到光模块所需设定的Ibias和Imod值，实现发端快速调试。采用这种方案进行发端高度的环境模拟，以使其测试的结果精准度更高，具有可实施效果好，稳定性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，在所述发端测试中，所述光分路器基于从待测光模块处接收到的光信号，一路通过光纤传递给光功率计，以读取一最终光功率值以确定待测万兆光模块发光功率是否正常；
另一路通过第一光衰减器连接至第二评估板上的标准万兆光模块，并通过调整第一光衰减器的衰减大小，以使输出至标准万兆模块的光功率值接近标准万兆光模块的灵敏度值，以通过标准万兆光模块能否收到光信号进而判断待测万兆光模块的消光比是否在预定范围内，当第一光衰减器的衰减为最大时，其达到了标准光模块的灵敏度时，若待测模块与标准模块的通信还能够进行时，则代表发端的消光比处于正常的范围内。其减少了光示波器的使用，成本可控，工作效率得到提升，采用这种方案对具有发端进行调测，具有可实施效果好，可控性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
在另一种实例中，在所述收端测试中，所述标准万兆光模块在PC控制板的控制下发出第二光信号至待测万兆光模块，并通过调整第二光衰减器的衰减大小，通过误码仪测试待测万兆光模块的过载，灵敏度，信号丢失阈值，当第二光衰减器的衰减值为最小时，误码仪测得的值为过载，反之则为灵敏度。采用这种方案以实现收端的调测，具有可实施效果好，工艺简单，工作效率高，有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和修改。
实施例：
综上，采用本发明的综合测试系统完成万兆光模块的生产，只需要按照如下流程即可实现快速生产：
准备阶段：
1，选择标准SR模块，记录其参数。
2，测试各链接光路的插损，记录其参数。
3，点检各仪器与标准仪器的测试差异，记录其参数。
发端、收端的生产调试、测试阶段：
1、插入装配完成的万兆SR光模块，根据算法，写入计算得到的Ibias、Imod、Los阈值等参数。
2，读取光功率计的测试值，确认待测试SR光模块发光功率正常。
3，调整光衰减器A，使得输出值接近标准SR模块的灵敏度值。
4，调整光衰减器B，通过误码仪，分别测试待测试SR光模块的过载、灵敏度、Los阈值。
5，写入待测试SR光模块的发端、收端校准参数。
6，生产调试、测试阶段完成，记录数据。
综上，本发明提供的是一种快速高可靠性的万兆SR光模块生产中的综合测试系统，其采用算法优化生产工艺，整合了传统的调测试工序，大幅度提高生产效率；不必使用成本高昂的光示波器，并通过工序精简，达到降低产线仪器成本的目的；采用标准模块配合调测试，保证生产模块的产品性能参数良好。其虽然以实际通讯效果作为判断依据，取代低效的眼图质量测试，但若客户有眼图质量方面的测试需求，则需要将光分路器改为1分3结构，同时测试光信号眼图质量。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的短距离传输万兆光模块的综合测试系统及应用方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种短距离传输万兆光模块的综合测试系统，其特征在于，包括：
第一评估板，其上设置有待测万兆光模块，所述待测万兆光模块的接收端与一误码仪连接，输出端通过一光分路器分别连接至光功率计和第二评估板，且所述光分路器与第二评估板之间还设置有一第一光衰减器，以构成待测光模块发端的测试模块；
其中，所述第二评估板上设置有一标准万兆光模块，以通过一第二光衰减器连接至第一评估板，进而通过所述第一评估板与误码仪连接，构成成待测光模块收端的测试模块。
2.如权利要求1所述的短距离传输万兆光模块的综合测试系统，其特征在于，所述第一评估板及第二评估板上分别设置有PC控制板。
3.一种应用如权利要求1-2任一项所述的综合测试系统的方法，其特征在于，包括：
测试准备：将所述待测万兆光模块插入第一评估板中，所述第一评估板中的PC控制板基于待测万兆模块的预定光功率进行相应计算，以将得到相应的技术参数写入到待测万兆模块中；
发端测试：所述误码仪发送一电信号至待测万兆光模块，所述待测万兆光模块基于其内的技术参数产生相应的第一光信号，以通过待测万兆光模块与标准万兆光模块之间的通信效果以及光功率计上的读数，进而判断待测万兆光模块的发端性能；
收端测试：所述标准万兆光模块发送一第二光信号至待测万兆光模块，以通过所述待测万兆光模块进行光电转换后输出至误码仪，进而判断测万兆光模块的收端性能。
4.如权利要求3所述的应用方法，其特征在于，在准备阶段，还包括对测试系统中各器件进行的测试、点检并记录相关的参数。
5.如权利要求4所述的应用方法，其特征在于，所述测试包括对各链接光路的插损参数测试，所述点检包括对各仪器与标准仪器测试时得到的差异参数，所述参数包括插损参数、差异参数、及标准万兆光模块的性能参数。
6.如权利要求3所述的应用方法，其特征在于，所述技术参数包括：激光器工作时的偏置电流Ibias；
光模块在传输“1”信号和“0”信号时所产生的交流电流Imod；
光模块的信号丢失阈值Los。
7.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述偏置电流Ibias基于以下公式获得：
AOP＝SE*Ibias
其中，SE为激光器发光效率所对应的一常量，Ibias为偏置电流，AOP为预定光功率。
8.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，所述交流电流Imod基于以下公式获得：
ER＝10*log((Ibias+1/2*Imod)/(Ibias–1/2*Imod))
其中，ER为光模块的消光比，Ibias为基于预定光功率计算得出的偏置电流。
9.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，在所述发端测试中，所述光分路器基于从待测光模块处接收到的光信号，一路通过光纤传递给光功率计，以读取一最终光功率值以确定待测万兆光模块发光功率是否正常；
另一路通过第一光衰减器连接至第二评估板上的标准万兆光模块，并通过调整第一光衰减器的衰减大小，以使输出至标准万兆模块的光功率值接近标准万兆光模块的灵敏度值，以通过标准万兆光模块能否收到光信号进而判断待测万兆光模块的消光比是否在预定范围内。
10.如权利要求6所述的应用方法，其特征在于，在所述收端测试中，所述标准万兆光模块在PC控制板的控制下发出第二光信号至待测万兆光模块，并通过调整第二光衰减器的衰减大小，通过误码仪测试待测万兆光模块的过载，灵敏度，信号丢失阈值。
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