CN202019357U - 光发射组件测试工装及其应用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光发射组件测试工装及其应用电路，涉及光通信领域，尤其是一种用于测试光发射组件性能的工装。本实用新型旨在克服现有光发射组件测试技术的不足提供一种完整、独立的光发射组件测试工装及其应用电路。本实用新型的设计要点是：光发射组件测试工装主要包括微处理器单元、射频信号输入接口单元、光发射组件驱动单元等；微处理器单元用于控制整个测试工作的控制，采集测试参数；所述光发射组件驱动单元向被测试光发射组件提供工作必要的调制电流与偏置电压信号。光发射组件测试工装与数据采集分析存储单元、信号发生器与测试仪器构成光发射组件测试电路。本实用新型主要用于光发射组件工作性能与参数的测试、管理。

Description

光发射组件测试工装及其应用电路

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其是一种用于测试光发射组件性能的工装。

背景技术

TO-CAN：光电器件一种的封装形式。

10G光发射组件是应用在电信核心交换网，是XFP、SFP+的关键器件之一，此组件的作用是把电信号转换为光信号。10G光发射组件由TO-CAN、耦合件和连接软板三部分构成。调试光发射组件，使其耦合件与TO-CAN达到较好的配合状态，测试其调制、偏置电流及消光比等参数是在光发射组件的实际生产应用中必不可少的环节。考虑到以下三点原因：

1.当耦合件与TO-CAN配合不好时会产生强烈的光反射，当反射光进入激光器（激光器存在于耦合件中）的谐振腔或与发射光叠加时会引起眼图抖动变大导致眼图劣化，误码率增加，通讯失败。

2.当激光器发光时，激光器本身会有一定的阻抗，连接软板作为一个桥梁要完成激光驱动器（激光驱动器存在于光发射组件中）到激光器的连接，同时也要完成阻抗匹配的功能，如果有强烈的电信号反射也会影响眼图。

3.光眼图的好坏直接与光发射组件的工作状态（调制、偏置电流）、光发射组件本身及匹配电路等部分相关。

调试光发射组件过程中，人们最为关心的是光发射组件的光眼图。

现有的生产厂家都是依靠光发射组件生产厂家提供的测试报告，只能在设计好的产品电路PCB板上面利用信号发生器、测试仪器直接做光发射组件的消光比、光功率、眼图测试与调试的工作，并没有一套完整、独立的光发射组件评估测试平台。因而现有的光发射组件调试技术不能有效的对光发射组件进行管理，当更换评估测试厂家或是同一批次生产的光发射组件性能有差异时不能及时的做出评估、检测，而影响生产调试。研发和生产必须花费大量的时间重新匹配新的激光组件，调试效率低。同时缺乏对组件性能数据的收集，不能向生产厂家提出改进建议。研发部门没有组件测试平台，加大了研发的难度。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种完整、独立的光发射组件测试工装及其应用电路。

本实用新型采用的技术方案是这样的：光发射组件测试工装，包括外部信号接口单元、微处理器单元、射频信号输入接口单元、光发射组件驱动单元、光发射组件匹配单元、测试口与供电单元；

所述测试口具有调制电流输出接口、偏置电流输出接口、被测试光发射组件供电接口与反映光功率大小的信号接收接口；

所述供电单元具有三个电压输出端，所述三个电压输出端依次与微处理器单元的电源输入端、光发射组件驱动单元的电源输入端、测试口的被测试光发射组件供电接口连接；

所述微处理器单元与外部信号接口单元有信号线路连接；微处理器单元还具有反映光功率大小的信号接收端、偏置电压信号输出端、偏置电流监测信号输入端、调制电流控制信号输出端；所述反映光功率大小的信号接收端与测试口的反映光功率大小的信号接收接口连接；

所述光发射组件驱动单元具有射频信号输入端、偏置电压信号输入端、偏置电流监测信号输出端、调制电流控制信号输入端、调制电流输出端、偏置电流输出端；所述射频信号输入端通过射频信号输入接口单元接收外部输入的差动射频信号；所述偏置电压信号输入端与微处理器单元的偏置电压信号输出端连接；所述偏置电流监测信号输出端与微处理器单元的偏置电流监测信号输入端连接；所述偏置电流输出端与测试口的偏置电流输出接口连接；所述调制电流控制信号输入端与微处理器单元的调制电流控制信号输出端连接；所述调制电流输出端通过光发射组件匹配单元与测试口的调制电流输出接口连接。

本实用新型的附加技术方案为：

优选地，所述光发射组件驱动单元具有自动关断信号输入端；微处理器单元的一个通用IO口引脚与所述自动关断信号输入端连接。

优选地，所述供电单元包括整板电源与3个相互独立的第一供电子单元、第二供电子单元以及第三供电子单元；所述3个供电子单元的电源输入端与整版电源连接；所述第一供电子单元输出端与微处理器单元电源输出端连接；所述第二供电子单元输出端与光发射组件驱动单元电源输入端；所述第三供电子单元输出端与测试口的被测试光发射组件供电接口连接。

优选地，微处理器单元具有电压AD采样端，所述电压AD采样端采集第三供电子单元输出电压。

优选地，还包括电压复位单元，电压复位单元具有电压检测端与复位信号输出端；所述电压检测端与所述的整板电源连接；电压复位单元复位信号输出端与微处理器单元的复位端连接。

优选地，所述外部信号接口单元包括USB接口单元与数据通讯单元；所述USB接口单元与数据通讯单元有信号连接；所述数据通讯单元与微处理器单元有信号连接。

优选地，所述光发射组件匹配单元包括4组电阻电容串联电路与2组阻抗匹配传输线；

所述第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路分别接于第一阻抗匹配传输线的两端；第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路的另一端均接地；第一阻抗匹配传输线与第一电阻电容串联电路的连接点与调制电流正相输出端连接；第一阻抗匹配传输线与第二电阻电容串联电路的连接点接至测试口；

所述第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路分别接于第二阻抗匹配传输线的两端；第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路的另一端均接地；第二阻抗匹配传输线与第三电阻电容串联电路的连接点与调制电流反相输出端连接；第二阻抗匹配传输线与第四电阻电容串联电路的连接点接至测试口。

优选地，所述阻抗匹配传输线阻抗大小为25欧姆。

本实用新型还公开了基于上述光发射组件测试工装的应用电路，其技术方案是：包括测试仪器、信号发生器、被测试光发射组件，所述测试仪器与被测试光发射组件连接，用于测试被测试光发射组件的消光比、光功率与眼图；其特征在于，还包括数据采集分析存储单元、光发射组件测试工装；

所述数据采集分析存储单元与信号发生器有信号连接；数据采集分析存储单元还与测试仪器有信号连接；

所述数据采集分析存储单元与所述的光发射组件测试工装通过USB接口通信；

所述信号发生器的射频信号输出端与光发射组件测试工装的射频信号输入接口单元连接；

所述光发射组件测试工装的测试口与被测试光发射组件连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、微处理器单元、测试仪器将测得的光发射组件的偏置电流、背光电流信号、消光比与光发射组件工作电压值传输至数据采集分析存储单元，便于光发射组件性能参数的采集、存储与管理。

2、光发射组件测试工装采用USB信号接口单元、SMA射频连接器与测试电路分别与数据采集分析存储单元、信号发生器及被测试光发射组件连接，具有很好的通用性。

3、光发射组件测试工装中的微处理器单元具有采集光发射组件工作电压的功能，可以测试光发射组件在不同的工作电压下的工作性能，从而得到光发射组件工作电压的极限范围。

4、为了避免整板电源波动时导致测试误差，光发射组件测试工装中的电压复位芯片在检测到工装整板电压减小时会复位微处理器单元，保证整个工作状态的稳定。

5、光发射组件数据的收集利于研发和生产掌握光发射组件的性能指标，为研发生产提供便利。

附图说明

图1是本实用新型中的光发射组件测试工装的电路框图。

图2是外部信号接口单元电路框图。

图3是电压复位芯片与微处理器单元的连接图。

图4是驱动和匹配耦合的电路结构。

图5是ONET1101L芯片引脚图。

图6是光发射组件测试工装与外围设备连接后的光发射组件测试电路。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示的光发射组件测试工装包括外部信号接口单元、微处理器单元、射频信号输入接口单元、光发射组件驱动单元、光发射组件匹配单元、测试口与供电单元。

所述供电单元用于向微处理器单元与光发射组件驱动单元供电，供电单元还通过测试口提供被测试光发射组件电源。

所述测试口具有调制电流输出接口、偏置电流输出接口、被测试光发射组件供电接口与反映光功率大小的信号接收接口。

微处理器单元具有反映光功率大小的信号接收端、偏置电压信号输出端、偏置电流监测信号输入端、调制电流控制信号输出端；微处理器单元的一个电流AD采样端作为反映光功率大小的信号接收端连接至测试口，用于在测试过程中采集被测试光发射组件的输出的反应其光功率大小的信号，例如：光发射组件的背光电流信号，根据被测试光发射组件输出的反映光功率大小的信号调整偏置电压信号与调制电流控制信号大小，所述微处理器单元通过外部信号接口单元将被测试光发射组件输出的反映光功率大小的信号输出；

所述光发射组件驱动单元具有射频信号输入端、偏置电压信号输入端、偏置电流监测信号输出端、调制电流控制信号输入端、调制电流输出端、偏置电流输出端。

所述射频信号输入端通过射频信号输入接口单元接收外部输入的差动射频信号，所述调制电流控制信号输入端接收微处理器单元调制电流控制信号输出端输出的调制电流控制信号光发射组件驱动单元，光发射组件驱动单元用于将接收的射频信号转换为调制电流，根据微处理器单元输出的调制电流控制信号调整调制电流大小，调制电流由调制电流输出端通过光发射组件匹配单元传输给测试口的调制电流输出接口。

光发射组件驱动单元的偏置电压信号输入端接受微处理器单元偏置电压信号输出端输出的偏置电压信号，光发射组件驱动单元将偏置电压信号转换为偏置电流，并向测试口的偏置电流输出接口输出偏置电流，所述偏置电流监测信号输出端向微处理器单元的偏置电流监测信号输入端输出偏置电流监测信号；

微处理器单元通过另一电流AD采样接口作为偏置电流监测信号输入端接收光发射组件驱动单元输出的偏置电流监测信号，并根据偏置电流监测信号调整偏置电压信号大小，以确保光发射组件驱动单元输出的偏置电流稳定；

测试口用于将所述的调制电流与所述的偏置电流输出给被测试光发射组件，还用于给被测试光发射组件供电，并将被测试光发射组件输出的反映光功率大小的信号反馈给微处理器单元。

如图2，外部信号接口单元电路由USB接口单元与数据通讯单元组成。所述外部信号接口单元的作用是使得微处理器单元能够与外界的设备，如与计算机进行USB信号通讯。所述USB接口单元为USB连接器；所述数据通讯单元由USB转换器实现，用于将微处理器单元传输给外部设备的信号转换为USB信号。所述USB转换器可以是但并不局限于是USB转RS-232转换器。

所述的电压复位单元可以但不限于采用电压复位芯片来实现。电压复位芯片与微处理器单元连接关系如图3所示。所述电压复位芯片的电压检测端与所述的整板电源连接；当电压复位芯片检测到整板电源电压下降时其复位信号输出端输出一个控制脉冲至微处理器单元的复位端，从而引起微处理器单元产生复位动作。

图4是光发射组件驱动单元和匹配单元的电路结构。发射组件驱动单元输出的调制电流需要同过发射组件匹配单元输出至测试口。所述光发射组件匹配单元包括4组电阻电容串联电路与2组阻抗匹配传输线；其中的第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路分别接于第一阻抗匹配传输线的两端；第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路的另一端均接地；第一阻抗匹配传输线与第一电阻电容串联电路的连接点与调制电流正相输出端连接；第一阻抗匹配传输线与第二电阻电容串联电路的连接点接至测试口；

所述第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路分别接于第二阻抗匹配传输线的两端；第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路的另一端均接地；第二阻抗匹配传输线与第三电阻电容串联电路的连接点与调制电流反相输出端连接；第二阻抗匹配传输线与第四电阻电容串联电路的连接点接至测试口。

作为一种优选方案，所述阻抗匹配传输线阻抗大小为25欧姆。

光发射组件驱动单元接收微处理单元输出的偏置电压信号与调制电流控制信号，并根据所述的控制信号分别调整其输出的偏置电流与调制电流。

所述光发射组件驱动单元可以选用激光二极管驱动芯片来实现。本实用新型的一个实施例选用的是ONET1101L 芯片，见图5。ONET1101L芯片的DIN+、DIN-引脚通过射频信号输入接口单元接收差动射频信号，MOD+、MOD-输出调制电流，BAIS引脚向测试口输出偏执电流，MONB引脚输出偏置电流监测信号，微处理器单元通过电流AD采样端采集偏执电流监测信号。

微处理器单元对采集的被测试光发射组件的输出的反应其光功率大小的信号进内部判断后通过2-wire接口对ONET1101L芯片输出偏置电压信号与调制电流控制信号。ONET1101L芯片接收到这两个信号后会输出对应的偏置电流和调制电流到测试口。

微处理器单元的一个通用IO口引脚与ONET1101L芯片的DIS引脚连接，当微处理器单元检测到被测试光发射组件输出的反映光功率大小的信号不稳定时关断所述光发射组件驱动单元输出的偏置电流和调制电流。

发射组件驱动单元向微处理单元反馈的偏置电流监控信号大小相当所述偏置电流大小的于1%。

所述测试口采用有机玻璃把被测试光发射组件和所述的调制电流输出接口、所述的偏置电流输出接口、被测试光发射组件供电接口与反映光功率大小的信号接收接口压接连接。

光发射组件测试工装与外围设备连接后的光发射组件测试电路见图6。外部设备包括数据采集分析存储单元、信号发生器、测试仪器。

测试仪器一般是采用Infiniium DCA-J Agilent 86100C宽带示波器完成光发组件眼图的测试，测试参数包括光功率、消光比、抖动、Q因子、信噪比、上升下降时间等重要参数。该仪器内部自带有一台经校准过的标准参考接收机，所有的测试误差都已被修正，因此能准确的测试被测光发射组件的性能参数。

所述光发射组件测试工装的外部信号接口单元将采集到的第三供电子单元输出电压（即光发射组件工作电压）、偏置电流监控信号、被测试光发射组件输出的反映光功率大小的信号传输至外部的数据采集分析存储单元；所述光发射组件测试工装的射频信号输入接口单元与信号发生器的射频信号输出端与连接。

被测试光发射组件通过测试口与光发射组件测试工装连接；被测试光发射组件同时通过连接光纤接与测试仪器连接。

所述数据采集分析存储单元与信号发生器有信号连接，用于向信号发生器发出启动指令；数据采集分析存储单元还与测试仪器有信号连接，接收测试仪器输出的被测试光发射组件的光功率大小、消光比、眼图等参数。

所述数据采集分析存储单元可以由计算机实现。所述光发射组件测试工装通过USB接口与所述数据采集分析存储单元连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.光发射组件测试工装，其特征在于，包括外部信号接口单元、微处理器单元、射频信号输入接口单元、光发射组件驱动单元、光发射组件匹配单元、测试口与供电单元；

所述测试口具有调制电流输出接口、偏置电流输出接口、被测试光发射组件供电接口与反映光功率大小的信号接收接口；

所述供电单元具有三个电压输出端，所述三个电压输出端依次与微处理器单元的电源输入端、光发射组件驱动单元的电源输入端、测试口的被测试光发射组件供电接口连接；

所述微处理器单元与外部信号接口单元有信号线路连接；微处理器单元还具有反映光功率大小的信号接收端、偏置电压信号输出端、偏置电流监测信号输入端、调制电流控制信号输出端；所述反映光功率大小的信号接收端与测试口的反映光功率大小的信号接收接口连接；

所述光发射组件驱动单元具有射频信号输入端、偏置电压信号输入端、偏置电流监测信号输出端、调制电流控制信号输入端、调制电流输出端、偏置电流输出端；所述射频信号输入端通过射频信号输入接口单元接收外部输入的差动射频信号；所述偏置电压信号输入端与微处理器单元的偏置电压信号输出端连接；所述偏置电流监测信号输出端与微处理器单元的偏置电流监测信号输入端连接；所述偏置电流输出端与测试口的偏置电流输出接口连接；所述调制电流控制信号输入端与微处理器单元的调制电流控制信号输出端连接；所述调制电流输出端通过光发射组件匹配单元与测试口的调制电流输出接口连接。

2.根据权利要求1所述的光发射组件测试工装，其特征在于，所述光发射组件驱动单元具有自动关断信号输入端；微处理器单元的一个通用IO口引脚与所述自动关断信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述的光发射组件测试工装，其特征在于，所述供电单元包括整板电源与3个相互独立的第一供电子单元、第二供电子单元以及第三供电子单元；所述3个供电子单元的电源输入端均与整版电源连接；所述第一供电子单元输出端与微处理器单元电源输出端连接；所述第二供电子单元输出端与光发射组件驱动单元电源输入端；所述第三供电子单元输出端与测试口的被测试光发射组件供电接口连接。

4.根据权利要求3所述的光发射组件测试工装，其特征在于，微处理器单元具有电压AD采样端，所述电压AD采样端采集第三供电子单元输出电压。

5.根据权利要求3所述的光发射组件测试工装，其特征在于，还包括电压复位单元，电压复位单元具有电压检测端与复位信号输出端；所述电压检测端与所述的整板电源连接；所述复位信号输出端与微处理器单元的复位端连接。

6.根据权利要求1或3所述的光发射组件测试工装，其特征在于，所述外部信号接口单元包括USB接口单元与数据通讯单元；所述USB接口单元与数据通讯单元有信号连接；所述数据通讯单元与微处理器单元有信号连接。

7.根据权利要求1所述的光发射组件测试工装，其特征在于，所述光发射组件匹配单元包括4组电阻电容串联电路与2组阻抗匹配传输线；

所述第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路分别接于第一阻抗匹配传输线的两端；第一电阻电容串联电路与第二电阻电容串联电路的另一端均接地；第一阻抗匹配传输线与第一电阻电容串联电路的连接点与调制电流正相输出端连接；第一阻抗匹配传输线与第二电阻电容串联电路的连接点接至测试口；

所述第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路分别接于第二阻抗匹配传输线的两端；第三电阻电容串联电路与第四电阻电容串联电路的另一端均接地；第二阻抗匹配传输线与第三电阻电容串联电路的连接点与调制电流反相输出端连接；第二阻抗匹配传输线与第四电阻电容串联电路的连接点接至测试口。

8.根据权利要求7所述的光发射组件测试工装，其特征在于，所述阻抗匹配传输线阻抗大小为25欧姆。

9.基于权利要求1~8任意一项所述的光发射组件测试工装的应用电路，包括测试仪器、信号发生器、被测试光发射组件，所述测试仪器与被测试光发射组件连接，用于测试被测试光发射组件的消光比、光功率与眼图；其特征在于，还包括数据采集分析存储单元、光发射组件测试工装；

所述数据采集分析存储单元与信号发生器有信号连接；数据采集分析存储单元还与测试仪器有信号连接；

所述数据采集分析存储单元与所述的光发射组件测试工装通过USB接口通信；

所述信号发生器的射频信号输出端与光发射组件测试工装的射频信号输入接口单元连接；

所述光发射组件测试工装的测试口与被测试光发射组件连接。

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