CN107246953B - 一种波长可调谐激光器的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测试装置及方法，属于光通信技术领域，具体是涉及一种波长可调谐激光器的测试装置及方法。本发明可用于多段可调激光器的开环驱动，内置温度传感和大功率制冷器装置，可实现快速升降温，为可调激光器测试提供了独立的解决方案。本装置的集成电源提供了7个独立可编程的输出电流/电压通道，并对可调激光器的各个控制单元提供了电流/电压控制，同时它还包含一个USB‑RS232接口，通过外接计算机可视化程序实现激光器区段的电流、波长等参数的读取和设置。该装置集高集成化与一体，操作简单，携带方便，可适用于可调器件批量测试。

Description

一种波长可调谐激光器的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测试装置及方法，属于光通信技术领域，具体是涉及一种波长可调谐激光器的测试装置及方法。

背景技术

为适应现代社会对信息的海量需求，光纤已经逐步取代电缆成为最主要的通信媒介。在不到十年的时间内，伴随着成本因素的不断改进，光纤通信系统的发展经历了从简单的点对点的链路到具有数百个节点的复杂网络的演进。因此，业务对激光器可调谐特性的需求的原动力正是来源于波长库存管理的方便性和灵活性，而DWDM系统的出现更是加速了业界对可调谐激光器的需求。随着波分复用/解复用技术的不断进步，如今DWDM系统的通道间隔一般为50GHz,这样一来在适用于光通信的C波段内就覆盖了100个通道。因此，相对于每个通道安装一个固定波长的激光器，使用可调谐激光器的好处是显而易见的：一个通用的可调谐激光器就能够适用于所有的DWDM通道：即使在已经安装了固定波长激光器的线路中，使用一个可调谐激光器就能充当所用固定波长激光器的备用器件，大大降低了系统运行和维护成本。

21世纪以来，由于因特网业务的爆炸式增长，世界对网络带宽的需求日益增加。作为信息承载和传输的光纤通信网络发展呈现两个明显的趋势；其中之一就是发展动态、具有可重构功能的光网络成为业界的共识。在网络中，通过可重构的光分插复用器(Reconfigurableopticaladd-dropmultiplexer,ROADM),在光网络中的任意节点可以加载/下载任意波长，这样避免了使用光-电-光的中继方式进行光交换，同时使得用户可以在网络中的任一端口对任一波长进行配置，为网络运营提供了许多便利。因此，在可重构光网路的端口处，使用可调谐激光器能够实现波长路由功能，大大节约了网络运营成本，而可调谐激光器也成为了可重构光网路中必不可少的使能器件。

在WDM-PON系统中，可调激光器作为用户侧OUN端光源可以使网络中的波长分配方案与策略对用户透明，极大的降低系统组网和商业销售的复杂度，降低器件成本。

综上所述，一个可调激光器一般包含有96个通道，在大批量制作过程中，如何实现快速测试就成了制作可调激光器的核心问题。通常情况下，给固定波长激光器加电,需将激光器固定在专用夹具上，并对激光器LD的正负极注入电流，将LC适配器连接到光功率计或光谱仪即可监测到平均光功率值，光谱等静态特征值。若测试指标包含眼图、误码率等特征值还需专门开发一块评估板进行射频性评估。静态特性和射频特性分开测试不仅增加了测试成本，也大大浪费了测试时间。本专利提出了一种针对可调谐激光器测试的整套独立解决装置能实现器件级静态和射频指标同时测试，大大提高了测试效率，降低了测试成本。

现有的可调激光器为了实现高低温下测试，传统做法是将待测器件连同测试装置一起放到高低温循箱里面进行测试。由于高低温循箱价格昂贵且升降温速度慢，给测试带来诸多不便。为了快速评估可调器件高低温下静态和射频特性，本专利提出的一种内置了温度传感以及大功率制冷器的装置，可实现-5℃～70℃范围内快递升降温测试。

此外，本专利提所提出的装置还集成一套可视化自动控制软件，各控制单元通过测试板的USB-232串口与电脑连接，只需打开应用程序即可完成半自动测试,同时控制程序包含波长切换功能,可实现96个通道波长连续可调。

综上所述，现有的可调谐激光器测试装置设计复杂，测试时间长、成本高，给测试工艺带来了诸多不便，并不适用批量化测试。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的可调谐激光器测试装置设计复杂，测试时间长、成本高，给测试工艺带来了诸多不便，并不适用批量化测试的技术问题，提出了一种波长可调谐激光器的测试装置及使用方法。该装置及方法提供了独立测试可调谐激光器的整体方案与测试方法，弥补了现在测试设备操作不灵活、测试时间长、不利于批量化测试的不足。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种波长可调谐激光器的测试装置，包括：

TOSA安装夹具，其内设置温度传感器以及制冷器；

测试电路板，与所述TOSA安装夹具相邻设置，其上设置有直流连接口及射频连接口；

可调光发射次模块，其一端连接LC适配器，另一端与所述直流连接口及射频连接口相连。

优选的，上述的一种波长可调谐激光器的测试装置，所述TOSA安装夹具上设置有的USB串口，用于传递激光器直流信号给激光器发射端的DC直流电缆接口以及Case接口。

优选的，上述的一种波长可调谐激光器的测试装置，所述射频连接口通过Bias-TEE连接PPG发射的信号。

优选的，上述的一种波长可调谐激光器的测试装置，所述TOSA安装夹具上设置有用于安装所述可调光发射次模块的金属凸台。

一种利用上述任一权利要求所述的测试装置进行测试的方法，包括以下步骤：

步骤1，打开电源、控制板、电源、温度控制电路等装置；

步骤2，连接控制板通信口、光谱仪，若连接失败，则返回到第一步检查电源、控制板、电源装置是否正常，直到上述设备能正常工作为止；

步骤3，手动输入激光器各控制单元电流值及测试相关信息，并确定无误；

步骤4，通过串口发送指令到测试夹具上的控制芯片，控制芯片与可调器件直接通过PCB板上走线连接；将可调激光器的LC适配器与光谱仪连接，打调用存储在寄存器中的“波长-电流”数据查询表，通过调用数据查询表实现对可调激光器输出波长的控制，测试并记录和保存测试数据。

优选的，上述的一种波长可调谐激光器的测试方法，通过调用数据查询表实现对可调激光器输出波长的控制包括：

步骤4.1，获取初始SMSR数据，保留大于阈值的SMSR；

步骤4.2，保留满足ITU-T标准，并且连接可调的波长；

步骤4.2，将测试数据按波长分类，仅保留每类中SMSR最大的数据。

因此，本发明具有如下优点：将现有可调器件分立的静态特性、射频特性测试装置替换成高集成度、归一化的装置，并充分利用内置温度传感、大功率制冷器等装置，实现了快递高低温下可调器件测试，缩短了测试时间，提高了测试效率；同时通过自动化测试软件的应用，大大提高了器件的可生产性。

附图说明

图1为本发明实施实例示意图；

图2为本发明实施实例串口示意图；

图3为本发明实施实例内置温度传感器示意图；

图4为本发明实施实例中器件装配至测试装置示意图；

图5为本发明测试原理图；

图6为测试软件流程图；

图中，1、LC适配器；2、可调光发射次模块；3、压板；31-34、内螺I-IV；4、TOSA安装夹具；41、DC直流电缆接口；42、Power电源；43、USB串口；44、Case接口；45、温度传感器；46、制冷器；47、内置电路板；5、测试板；51、直流连接口CN1；52、SMA连接口CN2；53、SMA连接口CN3；54、直流连接口CN4；55～58、内螺V-VIII；6、Bias-Tee；7、激光器直流连接电缆；8、电源(线缆)；9、USB转RS232串口。

图7为数据处理操作流程图

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1所示，整个装置由9个部分构成：LC适配器1、可调光发射次模块2、压板3、TOSA安装夹具4、测试电路板5、T型偏置器6、激光器直流连接电缆7、电源(线缆)8、USB转RS232串口9。

如图2所示，该装置有四个电气连接点。USB串口43用于连接电脑和RS232串口。Power电源42的DB15公头用来连接电源。DC直流电缆接口41的DB15母头用于传递激光器直流信号给激光器发射端。为了防止静电荷的累积，标记了一个Case接口44，并通过香蕉插头与地连接。

如图3所示，装置上装配有一个金属散热凸台，用于放置器件。装置内置温度传感器45，通过温度传感探头探测器件的工作温度，并通过控制装置内部的制冷器46的正反向电流，来调节器件的工作温度,温度控制的主控芯片置于电路板47上。

如图4所示，将带有器件的测路板5放置于TOSA安装夹具4的正上方。将测试板5四周均匀分布的四个圆孔与待测板的四个螺纹孔一一对应，并安装螺丝固定。将器件放置于金属散热凸台上，将压块3放置于TOSA2上，同时将压块3四周均匀分布的圆孔和金属散热凸台上的四个螺纹孔一一对应，并安装螺丝固定，为避免加载在器件上的压力过大，将螺丝不要拧的过紧。将LC适配器连接到器件的尾管处。

图5所示,测试板5上安置有四个输入端口，中间两个端口用SMA头引入高频信号分量并提供给测试板上的TOSA2，两边的两个端口通过测试板引入SOA电流给TOSA。将直流电缆线连接到测试板5上的CN1，CN4处,将T型偏置器6连接到测试板5的CN2和CN3处,将USB转RS232串口的电缆9连接到计算机上一个未使用的端口，如果还没有出现合适的驱动程序，等待USB到串行适配器的指令出现。注意，为消除地面回路信号并提供低噪声的信号给器件，需要在USB到RS232转换器之间增加光学隔离元件来抑制光学性能的劣化。打开电源，将直流电源连接到控制器上，将交流电源连接置对应的控制器。加载激光器的各控制单元电流，驱动器件正常工作，将PPG信号通过T型偏置器6引入CN2和CN3的SMA头，加载到可调光发射次模块2上，并将LC适配器1的一端接到器件另一端连接到光谱仪等待测设备，打开电脑上的软件应用程序，程序通过串口发送指令到测试夹具上的控制芯片，控制芯片通过电路板上的走线与可调激光器连接，从而实现进行程序与可调器件之间的连接、控制。更进一步，该程序分三段式对可调激光器进行电流扫描、采集、分析其输出光谱，生成可调激光器的“波长-电流”数据查询表，并且通过调用数据查询表，可找到波长和电流之间的一一对应关系，从而实现对激光器输出波长的控制。

图6所示，测试软件流程为第一步打开电源、控制板、电源、温度控制电路等装置。第二步连接控制板通信口、光谱仪。若连接失败，则返回到第一步检查电源、控制板、电源装置是否正常，直到上述设备能正常工作为止。第三步手动输入激光器各控制单元电流值及测试相关信息，并确定无误。第四步开始测试，第五步记录测试数据并保存为EXCEL文件。最后一步结束测试。

采用上述结构后，配合该装置同步开发的自动化测试软件与测试板之间通过USB-RS232串口连接，应用程序通过串口发送指令到测试夹具上的控制芯片，控制芯片与可调器件直接通过PCB板上走线连接。将可调激光器的LC适配器与光谱仪连接，打开应用程序的自动测试按键，即可调用存储在寄存器中的“波长-电流”数据查询表，通过调用数据查询表，即可实现对可调激光器输出波长的控制。

如图7所示，生成的数据查询表满足以下两个准则：1.激光器输出的边模抑制比高(满足SMSR大于35dB),并且输出波长与电流组合之间满足一一对应关系。2.输出波长符合ITU-T要求，并实现连续可调。

该装置具备图6所示的激光器输出信息采集以及图7所示的波长、数据处理功能，进而可实现96个通道波长的自动扫描、光谱，输出光功率、眼图的读取、保存功能，实现器件的半自动化测试。

本发明与现有测试装置不同之处在于：现有测试需要使用两个测试装置来分别实现可调器件的静态和射频指标性能评估，而本发明仅用一套测试装置即可完成可调器件所有静态和射频指标性能评估；该装置采用了两块电路板的设计，电路板1放置于夹具正上方，主要集成了高频走线、SMA连接头、激光器直流电缆等装置，可调激光器与该电路板通过焊接方式连接，将激光器的LC适配器与光示波器连接，外部信号通过CN1、CN2的SMA头引入调制到器件上，可实现可调激光器的眼图等射频指标评估。当评估激光器直流特性时，电流通过CN1、CN2引用到器件上，将LC适配器连接到光谱仪，功率计即可进行光谱、平均光功率等静态特性测试。电路2置于该测试装置内部，主要分布了温度、电源、控制单元的电芯片。该设计不仅节省了空间，还使得测试装置便携，方便转运。现有的测试装置是通过高低温循箱来实现器件高低温下性能评估，而本发明通过内置温度传感器和大功率制冷器的方式，可实现器件快速升降温测试。现有的测试均用手动操作来完成，而本发明装置配套开发的自动控制软件可实现半自动测试。下位机通过烧写器写入到控制芯片，编写的应用程序有一个自动程序，该控制程序是对可调激光器进行了电流扫描、采集，生产了可调激光器的“波长-电流”数据查询表，并储存于寄存器中，通过调用数据查询表，实现了激光器输出波长的控制。并通过给控制器发送命令控制可调激光器，进而实现可调激光器96个通道切换、光谱、输出光功率静态特性，以及光眼图等射频特性读取记录功能。

本发明相对现有可调器件测试装置优势在于：本发明将现有可调器件分立的静态特性、射频特性测试装置替换成高集成度、归一化的装置，并充分利用内置温度传感、大功率制冷器等装置，实现了快递高低温下可调器件测试，缩短了测试时间，提高了测试效率。同时通过自动化测试软件的应用，大大提高了器件的可生产性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (4)

1.一种波长可调谐激光器的测试装置，其特征在于，包括：

TOSA安装夹具(4)，其内设置温度传感器(45)以及制冷器(46)；

测试电路板(5)，与所述TOSA安装夹具(4)相邻设置，其上设置有直流连接口(CN1，CN4)及射频连接口(CN2,CN3)；

可调光发射次模块(2)，其一端连接LC适配器(1)，另一端与所述直流连接口及射频连接口相连；

TOSA安装夹具正上方放置第一电路板，第一电路板集成了高频走线、SMA连接头、激光器直流电缆装置，可调激光器与测试电路板通过焊接方式连接，将激光器的LC适配器与光示波器连接，直流信号通过直流接口CN1、射频接口CN2的SMA头引入调制到待测试器件上，可实现可调激光器的眼图等射频指标评估，当评估激光器直流特性时，电流通过直流接口CN1、射频接口CN2引用到待测试器件上，将LC适配器连接到光谱仪，功率计即可进行光谱、平均光功率静态特性测试；

所述波长可调谐激光器的测试装置内部设置第二电路，所述第二电路分布了温度、电源、控制单元的电芯片。

2.根据权利要求1所述的一种波长可调谐激光器的测试装置，其特征在于，所述TOSA安装夹具(4)上设置有的USB串口(43)，用于传递激光器直流信号给激光器发射端的DC直流电缆接口(41)以及Case接口(44)。

3.根据权利要求1所述的一种波长可调谐激光器的测试装置，其特征在于，所述射频连接口通过Bias-TEE连接PPG发射的射频信号。

4.根据权利要求1所述的一种波长可调谐激光器的测试装置，其特征在于，所述TOSA安装夹具(4)上设置有用于安装所述可调光发射次模块(2)的金属凸台。