CN109143036A - 一种光发射次模块的测试装置和测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光发射次模块的测试装置，其使得光发射次模块测试成本缩减80％，测试周期缩减一半以上，操作方便，性能可靠，传输稳定。其包括测试底座，所述测试底座设置有一上凸块，所述上凸块上设置有水平向插装槽，测试模组插装于水平向插装槽内，所述测试模组内置有驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述测试模组的外露部分设置有包括转接跳线接口、转接信号线接口，所述上凸块的上端面布置有测试平台，所述测试平台用于装夹待测试的光发射次模块，所述测试模组的外露端面还包括有对应的指示灯。

Description

一种光发射次模块的测试装置和测试方法

技术领域

本发明涉及光器件制造的技术领域，具体为一种光发射次模块的测试装 置，本发明还提供了一种光发射次模块的测试方法。

背景技术

目前市场上不同类型的光模块共计100多种，但是这些光模块的核心器 件都是光发射次模块。随着光通信产品的发展，要求光模块的速度越来越高, 成本越来越低，距离越来越长，灵敏度越来越高。然而满足这些特性的光发 射次模块生产、测试精度与数量存在严重矛盾，虽然经过科学家们多年的摸 索，但光发射次模块大规模加工问题一直是高速率、低成本以及长距离光模 块产能的瓶颈；且现有的光发射次模块的测试周期时间长，测试成本高，其 操作复杂。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种光发射次模块的测试装置，其使得光 发射次模块测试成本缩减80％，测试周期缩减一半以上，操作方便，性能可靠， 传输稳定。

一种光发射次模块的测试装置，其特征在于：其包括测试底座，所述测 试底座设置有一上凸块，所述上凸块上设置有水平向插装槽，测试模组插装 于水平向插装槽内，所述测试模组内置有驱动系统、放大系统、控制管理系 统，所述测试模组的外露部分设置有包括转接跳线接口、转接信号线接口， 所述上凸块的上端面布置有测试平台，所述测试平台用于装夹待测试的光发 射次模块，所述测试模组的外露端面还包括有对应的指示灯。

其进一步特征在于：

其还包括外接的PCB夹具、转接跳线、转接信号线，所述PCB夹具上安 装有对应的压板、探针，所述探针设置于所述压板上，所述压板位于所述PCB 夹具的上方，所述探针的位置与待测试的带引脚的光发射次模块的管角相对 应设置，所述PCB夹具通过压板、探针连接待测试的带引脚的光发射次模块， 所述PCB夹具驱动所述带引脚的光发射次模块发光，所述转接跳线用于把光 发射次模块发出的光引入所述测试模组的转接跳线接口内，进而通过测试模 组通过转换部分转换成电信号LIV曲线，进而准确测定待测试的带引脚的光发射次模块的性能；

所述测试平台上设置有插拔的夹具下板，所述夹具下板上设置有PCB基 板、跳线插口，所述PCB基板的金手指部分朝向上布置，所述测试底座上设 置有夹具锁紧装置，所述夹具锁紧装置的锁紧头位于所述夹具下板的正上方 布置，所述夹具下板上的跳线插口通过内部线路直接连接于所述测试模组的 转换部分，所述PCB基板的数据输入端通过内部线路直接连接于所述测试模 组的驱动系统，待检测的带软板的光发射模块的软板与所述金手指部分物理 接触后通过所述锁紧头下压固定位置，带软板的光发射次模块的光口直接插 入所述跳线插口；带软板的光发射次模块无需外接设备，可以直接进行测试；

所述PCB基板用于与PCB线路板上的测试点之间接触，其最小测试能力 可以达到0.05mm。

一种光发射次模块的测试方法，其特征在于：通过测试模组结合监控系 统用于激光二极管的挑选，测量光发射次模块的电和光的输出功率特性，测 试模组内部包括驱动系统、放大系统、控制管理部分，所述驱动系统主要由 驱动芯片及其配置的驱动电路构成，对系统内的EEPROM的指令进行执行；

其中所述驱动系统的所述驱动芯片电流损耗不大于75mA，能够改善所述 模块的热性能；

所述放大系统包括放大装置以及控制装置，所述放大装置用于放大施加 于所述放大器输入端上的信号，以产生一个放大器输出信号；所述控制装置 用于感测所述放大器输出信号，且在该输出信号有相对高的电平时，响应该 电平而控制施加于放大器输入端的电流，以保持所述放大装置处于一线性工 作状态；

所述控制管理部分由数字诊断芯片、存储器和报警装置组成。

其进一步特征在于：

将测试完毕的光发射次模块放置于存储样品盒内，所述样品盒包括样品 槽和样品盒盖，所述样品盒盖盖装于所述样品槽布置，所述样品槽用于放置 并固定测试完毕的光发射次模块，所述样品盒盖用于抑制静电的产生、加速 静电泄漏、进行静电中和；

具体测试步骤具体包括对于测试装置的在线校准和对于待检测光发射次 模块的在线测试，测试装置的在线校准具体包括执行光衰校准、Tx测试校准、 AIV/LIV暗电流清零、校准系数设置；对于待检测光发射次模块的在线测试 的测试结果数据包括Idp(暗电流)、Po(功率)、Ith(阈值)、Io(电流)、Rs(等 效电阻)、Vf(电压)、Se(斜效率)、Im(背光电流)、IKink(Kink电流)、PKink(Kink功率)、MaxKink(最大Kink比例)、StdevKink(标准差算法中标 准差值)；

对于测试装置的在线校准具体步骤如下：

启动光衰手动校准；

测试员选择光衰普通校准或E-Xtalk校准模式确定之后输入实际光功率 或硬件支持光功率计板卡选择相应通道点击《读取光功率》后点击确认后即 可生效；

之后点击该选项进入Tx测试校准界面，首先弹出下设置校准点电流、 波长，然后进入校准界面；用户在对应编辑框中输入实际功率、电压、背光、 阈值补偿值值后点击下一步->确定即可，若硬件支持光功率计板卡选择相应 通道后点击“读取”获取光功率值；

之后选择暗电流清零，激光器端测试线不接在器件上读取此时的暗电流 并保存下来。

采用上述技术方案后，其模拟了光发射次模块器件现实应用环境，自动 快速测试器件近20种性能参数的测试系统。可通过选项，单独进行LD器 件参数的测试，也可以单独进行误码测试；可快速实现灵敏度测试，也可以 实现误码率定点测试。整套系统还兼容不同类型的LD(3脚，4脚Vpd以及5 脚Mon)器件的各项参数测试。本系统模拟了器件的双工工作环境，显示激 光器扫描曲线图功率(红色)、电压(蓝色)、背光(黑色)、驱动电流(横坐标)； 产生光的同时用光功率计测量光功率来完成LIV特性测试，真实反映器件的 性能。

本装置采用插卡式组合方案，集成了15G误码仪、激光器综合测试分析 仪、光功率计以及控制单元等，支持不同管脚和速率的测试夹具，以及实现 测试参数可设置、数据显示与分析的上位机，具有高集成度，较快的测试速 度、较高的一致性和稳定性，可很好的提高产品的生产效率和产品的性能。

进行该调试方法的测试装置还包括样品架、测试夹具、光开关，所需的 测试设备数量少，不受周围环境、测试场地的限制，成本低，易进行，采用 这种加速测试的方法，不仅缩短了测试时间(只需常规测试时间的十分之一)， 提高了测试效率，而且能够测试到整个次模块的潜在故障，对耦合完毕的光 发射次模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场 的周期。

综上，其使得光发射次模块测试成本缩减80％，测试周期缩减一半以上， 操作方便，性能可靠，传输稳定。

附图说明

图1为本发明的光发射次模块的测试装置的立体图结构示意图；

图2是光发射次模块的测试平台；

图3是嵌入图2上的测试夹具。

图4是带引脚的光发射一体化次模块测试原理图

图5是光发射次模块测试界面具体测试截面图；

图中序号所对应的名称如下：

测试底座1、上凸块2、水平向插装槽3、测试模组4、转接跳线接口5、 转接信号线接口6、测试平台7、指示灯8、转接跳线9、转接信号线10、夹 具下板11、PCB基板12、跳线插口13、夹具锁紧装置14、锁紧头15、金手 指部分16。

具体实施方式

一种光发射次模块的测试装置，见图1-图5：其包括测试底座1，测试底 座1设置有一上凸块2，上凸块2上设置有水平向插装槽3，测试模组4插装 于水平向插装槽3内，测试模组4内置有驱动系统、放大系统、控制管理系 统，测试模组4的外露部分设置有包括转接跳线接口5、转接信号线接口6， 上凸块2的上端面布置有测试平台7，测试平台7用于装夹待测试的光发射次 模块，测试模组4的外露端面还包括有对应的指示灯8。

其还包括外接的PCB夹具、转接跳线9、转接信号线10，PCB夹具上安装 有对应的压板、探针，探针设置于压板上，压板位于PCB夹具的上方，探针 的位置与待测试的带引脚的光发射次模块的管角相对应设置，PCB夹具通过压 板、探针连接待测试的带引脚的光发射次模块，PCB夹具驱动带引脚的光发射 次模块发光，转接跳线9用于把光发射次模块发出的光引入测试模组4的转 接跳线接口5内，进而通过测试模组4通过转换部分转换成电信号LIV曲线， 进而准确测定待测试的带引脚的光发射次模块的性能；

测试平台上设置有插拔的夹具下板11，夹具下板11上设置有PCB基板 12、跳线插口13，PCB基板12的金手指部分16朝向上布置，测试底座1上 设置有夹具锁紧装置14，夹具锁紧装置14的锁紧头15位于夹具下板11的正 上方布置，夹具下板11上的跳线插口13通过内部线路直接连接于测试模组4 的转换部分，PCB基板12的数据输入端通过内部线路直接连接于测试模组4 的驱动系统，待检测的带软板的光发射模块的软板与金手指部分16物理接触 后通过锁紧头15下压固定位置，带软板的光发射次模块的光口直接插入跳线 插口13；带软板的光发射次模块无需外接设备，可以直接进行测试；

PCB基板12用于与PCB线路板上的测试点之间接触，其最小测试能力可 以达到0.05mm。

一种光发射次模块的测试方法：通过测试模组结合监控系统用于激光二 极管的挑选，测量光发射次模块的电和光的输出功率特性，测试模组内部包 括驱动系统、放大系统、控制管理部分，驱动系统主要由驱动芯片及其配置 的驱动电路构成，对系统内的EEPROM的指令进行执行；

其中驱动系统的驱动芯片电流损耗不大于75mA，能够改善模块的热性能；

放大系统包括放大装置以及控制装置，放大装置用于放大施加于放大器 输入端上的信号，以产生一个放大器输出信号；控制装置用于感测放大器输 出信号，且在该输出信号有相对高的电平时，响应该电平而控制施加于放大 器输入端的电流，以保持放大装置处于一线性工作状态；

控制管理部分由数字诊断芯片、存储器和报警装置组成。

将测试完毕的光发射次模块放置于存储样品盒内，样品盒包括样品槽和 样品盒盖，样品盒盖盖装于样品槽布置，样品槽用于放置并固定测试完毕的 光发射次模块，样品盒盖用于抑制静电的产生、加速静电泄漏、进行静电中 和；

具体测试步骤具体包括对于测试装置的在线校准和对于待检测光发射次 模块的在线测试，测试装置的在线校准具体包括执行光衰校准、Tx测试校准、 AIV/LIV暗电流清零、校准系数设置；对于待检测光发射次模块的在线测试 的测试结果数据包括Idp(暗电流)、Po(功率)、Ith(阈值)、Io(电流)、Rs(等 效电阻)、Vf(电压)、Se(斜效率)、Im(背光电流)、IKink(Kink电流)、 PKink(Kink功率)、MaxKink(最大Kink比例)、StdevKink(标准差算法中标 准差值)；

对于测试装置的在线校准具体步骤如下：

启动光衰手动校准；

测试员选择光衰普通校准或E-Xtalk校准模式确定之后输入实际光功率 或硬件支持光功率计板卡选择相应通道点击《读取光功率》后点击确认后即 可生效；

之后点击该选项进入Tx测试校准界面，首先弹出下设置校准点电流、 波长，然后进入校准界面；用户在对应编辑框中输入实际功率、电压、背光、 阈值补偿值值后点击下一步->确定即可，若硬件支持光功率计板卡选择相应 通道后点击“读取”获取光功率值；

之后选择暗电流清零，激光器端测试线不接在器件上读取此时的暗电流 并保存下来。

对于待检测光发射次模块的在线测试，其包括LD耦合参数设置、校准、 产品装夹、LD耦合参数设置，其具体步骤如下：

点击设置名称，输入可以新建设置。字符无改动，则会在名称保存设置；

上方计算方式默认情况下保持不变，最关键的设置参数位于下方，最小 值和最大值；

在耦合时，需要根据产品的发射性能要求进行设置，功率要求跟据产品 的要求进行设置；

在操作界面左上角点击常用设置调出系统校准按钮进入校准；

输入标准件的标准电流(Ith+20mA)，输入标准件的光功率值，点击校准 按钮即可进入校准；校准时一定要先清洁好光纤端面和耦合机光接口，校准 后用另一个标准件检测校准结果；

产品装夹包括下件装夹与上件装夹，下件装夹时将LD插入下夹件Socket 内，LD的Case脚需对应标记孔，往下压至与夹具平齐，按一次下夹头松紧下 件锁死,如需松开，再按一次即可；上件装夹时将尾纤或插芯插入到上夹头的 夹持孔中，按下上夹头松紧，上夹头锁死，上装夹完成，如需松开，再按一 次即可；

三件式产品装夹时需要加调节环，当上件与下件都装好后，将调节环装 入上件的插芯或尾纤，用左手扶住调节环，并用右手按下控制面板的执行按 键，Z轴缓缓下降，下降完成时，再将扶住的手松开；扶持住调节环时，手一 定要扶在边缘部分，下降完成时迅速拿开，避免在下降过程中夹到手指；遇 到紧急情况，可按下停止按键，使Z轴上抬；二件式直接按下执行键进行下 一步；

按下执行按键后，程序自动执行，并找到标准范围内的最佳值，程式自 动停止，并提示是否焊接，此时需按下执行按键进行确认焊接；在焊接前， 先行观察焊枪光标位置是否在焊接位置上，如果不在中心点上，需要调节焊 枪项部的旋钮进行手动调整，使焊点中心在焊缝上。观察组件之间是否有较 大缝隙，大缝隙不可焊接；

若光功率值没有达到焊接规格值，Z轴会自动上升并停止耦合；如要再次 耦合，请点击执行，Z轴下降并重新搜值，这时可以稍转动Z轴，方便找光。

自动机台找到光会停止，提示焊接；如若再次找不到光，仍然后弹起， 这时候可以替换光纤或组件重新耦合；最终判定的不良品放入不良品区域， 待技术员分析原因；如果连续多只耦合不合格，直接通知技术员处理；

焊接好Z轴后，自动耦合机台会继续搜寻XY轴的最大值后停止，在点击 执行按键前，同样要观察：1.焊接是否位于焊缝中心；2.是否有较大焊缝；出 现上述情况需要重新耦合格调整后再焊接；

Z轴搜值到最大之后，提示是否焊接，点击执行后，焊接自动完成，并松 开上夹头与下夹头，取下产品并进行分类：1.焊接后功率在合格范围之内， 放入良品区；2.焊接后功率提示不合格，放入不良品区域；

作业完成后，将产品有序的放置在物料盒中，在随工单或流程卡上签上 名字，并填上机台号，良品随流程单流入下一工序。

其模拟了光发射次模块器件现实应用环境，自动快速测试器件近20种 性能参数的测试系统。可通过选项，单独进行LD器件参数的测试，也可以 单独进行误码测试；可快速实现灵敏度测试，也可以实现误码率定点测试。 整套系统还兼容不同类型的LD(3脚，4脚Vpd以及5脚Mon)器件的各项 参数测试。本系统模拟了器件的双工工作环境，显示激光器扫描曲线图功率 (红色)、电压(蓝色)、背光(黑色)、驱动电流(横坐标)；产生光的同时用光功率计测量光功率来完成LIV特性测试，真实反映器件的性能。

本装置采用插卡式组合方案，集成了15G误码仪、激光器综合测试分析 仪、光功率计以及控制单元等，支持不同管脚和速率的测试夹具，以及实现 测试参数可设置、数据显示与分析的上位机，具有高集成度，较快的测试速 度、较高的一致性和稳定性，可很好的提高产品的生产效率和产品的性能。

进行该调试方法的测试装置还包括样品架、测试夹具、光开关，所需的 测试设备数量少，不受周围环境、测试场地的限制，成本低，易进行，采用 这种加速测试的方法，不仅缩短了测试时间(只需常规测试时间的十分之一)， 提高了测试效率，而且能够测试到整个次模块的潜在故障，对耦合完毕的光 发射次模块质量与可靠性的提高，起到了极大的作用，缩短了产品投放市场 的周期。

经一段时间的应用，承载业务运行稳定，一种光发射一体化次模块测试 合格率明显上升。通过现网应用说明该项目在光器件研发业务、一种光发射 一体化次模块测试装置和测试方法不仅能测试该一体化次模块，同时随着生 产业务扩大以及其他型号光发射次模块,光收发器件的测试业务等方面具有 广阔的应用前景,可有效提升业务开通效率，节省人力成本，实现大规模对光 发射一体化次模块的测试，解决了客户对光发射一体化次模块测试的多样性 以及效率、产能等问题。

综上，其使得光发射次模块测试成本缩减80％，测试周期缩减一半以上， 操作方便，性能可靠，传输稳定。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的 较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造 申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种光发射次模块的测试装置，其特征在于：其包括测试底座，所述测试底座设置有一上凸块，所述上凸块上设置有水平向插装槽，测试模组插装于水平向插装槽内，所述测试模组内置有驱动系统、放大系统、控制管理系统，所述测试模组的外露部分设置有包括转接跳线接口、转接信号线接口，所述上凸块的上端面布置有测试平台，所述测试平台用于装夹待测试的光发射次模块，所述测试模组的外露端面还包括有对应的指示灯。

2.如权利要求1所述的一种光发射次模块的测试装置，其特征在于：其还包括外接的PCB夹具、转接跳线、转接信号线，所述PCB夹具上安装有对应的压板、探针，所述探针设置于所述压板上，所述压板位于所述PCB夹具的上方，所述探针的位置与待测试的带引脚的光发射次模块的管角相对应设置，所述PCB夹具通过压板、探针连接待测试的带引脚的光发射次模块，所述PCB夹具驱动所述带引脚的光发射次模块发光，所述转接跳线用于把光发射次模块发出的光引入所述测试模组的转接跳线接口内，进而通过测试模组通过转换部分转换成电信号LIV曲线，进而准确测定待测试的带引脚的光发射次模块的性能。

3.如权利要求1所述的一种光发射次模块的测试装置，其特征在于：所述测试平台上设置有插拔的夹具下板，所述夹具下板上设置有PCB基板、跳线插口，所述PCB基板的金手指部分朝向上布置，所述测试底座上设置有夹具锁紧装置，所述夹具锁紧装置的锁紧头位于所述夹具下板的正上方布置，所述夹具下板上的跳线插口通过内部线路直接连接于所述测试模组的转换部分，所述PCB基板的数据输入端通过内部线路直接连接于所述测试模组的驱动系统，待检测的带软板的光发射模块的软板与所述金手指部分物理接触后通过所述锁紧头下压固定位置，带软板的光发射次模块的光口直接插入所述跳线插口。

4.如权利要求3所述的一种光发射次模块的测试装置，其特征在于：所述PCB基板用于与PCB线路板上的测试点之间接触，其最小测试能力可以达到0.05mm。

5.一种光发射次模块的测试方法，其特征在于：通过测试模组结合监控系统用于激光二极管的挑选，测量光发射次模块的电和光的输出功率特性，测试模组内部包括驱动系统、放大系统、控制管理部分，所述驱动系统主要由驱动芯片及其配置的驱动电路构成，对系统内的EEPROM的指令进行执行；

其中所述驱动系统的所述驱动芯片电流损耗不大于75mA，能够改善所述模块的热性能；

所述放大系统包括放大装置以及控制装置，所述放大装置用于放大施加于所述放大器输入端上的信号，以产生一个放大器输出信号；所述控制装置用于感测所述放大器输出信号，且在该输出信号有相对高的电平时，响应该电平而控制施加于放大器输入端的电流，以保持所述放大装置处于一线性工作状态；

所述控制管理部分由数字诊断芯片、存储器和报警装置组成。

6.如权利要求5所述的一种光发射次模块的测试方法，其特征在于：将测试完毕的光发射次模块放置于存储样品盒内，所述样品盒包括样品槽和样品盒盖，所述样品盒盖盖装于所述样品槽布置，所述样品槽用于放置并固定测试完毕的光发射次模块，所述样品盒盖用于抑制静电的产生、加速静电泄漏、进行静电中和。

7.如权利要求5所述的一种光发射次模块的测试方法，其特征在于：具体测试步骤具体包括对于测试装置的在线校准和对于待检测光发射次模块的在线测试，测试装置的在线校准具体包括执行光衰校准、Tx测试校准、AIV/LIV暗电流清零、校准系数设置；对于待检测光发射次模块的在线测试的测试结果数据包括Idp(暗电流)、Po(功率)、Ith(阈值)、Io(电流)、Rs(等效电阻)、Vf(电压)、Se(斜效率)、Im(背光电流)、IKink(Kink电流)、PKink(Kink功率)、MaxKink(最大Kink比例)、StdevKink(标准差算法中标准差值)。

8.如权利要求7所述的一种光发射次模块的测试方法，其特征在于，对于测试装置的在线校准具体步骤如下：

启动光衰手动校准；

测试员选择光衰普通校准或E-Xtalk校准模式确定之后输入实际光功率或硬件支持光功率计板卡选择相应通道点击《读取光功率》后点击确认后即可生效；

之后点击该选项进入Tx测试校准界面，首先弹出下设置校准点电流、波长，然后进入校准界面；用户在对应编辑框中输入实际功率、电压、背光、阈值补偿值值后点击下一步->确定即可，若硬件支持光功率计板卡选择相应通道后点击“读取”获取光功率值；

之后选择暗电流清零，激光器端测试线不接在器件上读取此时的暗电流并保存下来。