CN206132925U - 适用于光发射组件的多路piv测试系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光纤通信领域，具体公开了一种适用于光发射组件的多路PIV测试系统，该测试系统包括多个与待测光发射组件电性连接的PIV测试盒，及与该多个PIV测试盒通信联系的一上位机，所述每一PIV测试盒内均包括有可调电流源电路、光功率检测电路、背光PD电流检测电路，以及TEC温控电路；所述可调电流源电路及光功率检测电路均与待测光发射组件内的一激光二极管电性连接，背光PD电流检测电路与待测光发射组件内的一背光光电二极管电性连接，TEC温控电路与待测光发射组件内的半导体制冷片电性连接。本实用新型支持对光发射组件产品内部多路激光二激光及背光光电二极管同时测试，同时其提供TEC温控电路，用于稳定组件的内部工作温度，其测试过程较为简单方便，极大地降低了成本，适用于工业化大规模推广使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种适用于光发射组件的测试系统及其测试方法。
背景技术
在光纤通信系统中，用于产生载波光信号的激光二极管组件称之为发射组件，其内部通常包括如下部分：激光二极管(LD)：用于产生指定波长的激光；背光光电二极管(PD)：接收到部分LD的发射光后，产生响应光电流，用于监控封装内LD的工作情况；半导体制冷片(TEC)：根据所加电流极性，产生制冷或加热的效果，根据所加电流的强度，调整制冷或加热的强度，用于维持封装内的温度恒定，使封装内的器件在恒定温度的工作状态下，提供稳定的输出；以及热敏电阻(Thermistor)：当不同的环境温度作用于热敏电阻上时，其阻值发生改变，用于反馈封装内的工作温度。
随着光纤通信朝着高速率和长距离传输方向的发展，多路发射组件会被集成封装于一个器件内构成光发射组件，使其具有高集成度、低功耗、高宽带的特征。由于光发射组件是光纤通信系统中最重要的光器件之一，因此在产品大规模生产的实际制造/装配过程中，需要对光发射组件进行性能评估或测试。现有技术中采用的测试系统及装置大多价格较为昂贵，且测试过程较为复杂繁琐。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提出一种适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其极大地降低了成本，适用于工业化大规模推广使用。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其包括：多个与待测光发射组件电性连接的PIV测试盒，及与该多个PIV 测试盒通信联系的一上位机，所述每一PIV测试盒内均包括有可调电流源电路、光功率检测电路、背光PD电流检测电路，以及TEC温控电路；所述可调电流源电路及光功率检测电路均与待测光发射组件内的一激光二极管电性连接，背光PD电流检测电路与待测光发射组件内的一背光光电二极管电性连接，TEC温控电路与待测光发射组件内的半导体制冷片电性连接。
其中，所述PIV测试盒的数量与待测光发射组件内激光二极管、背光光电二极管的数量相对应，其中一PIV测试盒为主测试盒，其余PIV测试盒为从测试盒。
再者，所述PIV测试盒内还设有多路线性稳压电源。
具体的，所述PIV测试盒内包括有一单片机、分别与该单片机电性连接的数模转换芯片、模数转换芯片及热电制冷器控制芯片；所述数模转换芯片另一端与可调电流源电路电性连接；所述光功率检测电路通过一第一响应电流档位选择电路与模数转换芯片一端电性连接，该模数转换芯片还电性连接有一第二响应电流档位选择电路。
此外，所述单片机还电性连接有扩展存储器，以及与上位机通信连接的通信接口。
本实用新型适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其支持对光发射组件产品内部多路激光二激光及背光光电二极管同时测试，同时其提供TEC温控电路，用于稳定组件的内部工作温度，其测试过程较为简单方便，极大地降低了成本，适用于工业化大规模推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型适用于光发射组件的多路PIV测试系统一种具体实施例的模块框图；
图2为本实用新型中PIV测试盒一种具体实施例的模块框图；
图3为本实用新型中可调电流源电路一种可选择性实施例的电路图；
图4为本实用新型中光功率检测电路一种可选择性实施例的电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型中所述的PIV测试，其中P指代输出光功率(P)，为在给定的激光二极管驱动电流情况下，其所对应的输出光功率。I指代驱动电流(I)、背光电流(Im)以及阈值电流(Ith)，其中驱动电流(I)用于使激光二极管发光的正向电流，又称偏置电流；背光电流(Im)为在给定激光二极管驱动电流的情况下，置于组件内部的背光PD所产生的响应电流，用于反馈激光二极管的工作状态；阈值电流(Ith)为激光器由自发辐射转换到受激辐射状态时的驱动电流值，通俗理解即由无光输出到有光输出时那一点的电流值。V指代前向电压(Vf)，其为在给定激光二极管驱动电流的情况下，激光二极管阴阳极间的电压差值。PIV测试即为将激光二极管的驱动电流由0增加至指定上限的过程中，测出不同驱动电流(I)对应的输出光功率(P)，激光二极管的前向电压(Vf)，背光电流(Im)，将这几个参数描绘于同一张图表中，用于反应激光二极管在不同驱动电流下的工作参数特征。
如图1所示，本实用新型提供一种适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其包括：多个与待测光发射组件10电性连接的PIV测试盒20，及与该多个PIV测试盒20通信联系的一上位机30，所述每一PIV测试盒20内均包括有可调电流源电路22、光功率检测电路24、背光PD电流检测电路26，以及TEC温控电路28；所述可调电流源电路22及光功率检测电路24均与待测光发射组件10内的一激光二极管电性连接，背光PD电流检测电路26与待测光发射组件10内的一背光光电二极管电性连接，TEC温控电路28与待测光发射组件10内的半导体制冷片12电性连接。其中，所述可调电流源电路22用于给待测光发射组件10内的激光二极管提供稳定可调节工作电流；光功率检测电路24用于读取待测光发射组件10内激光二极管在给定工作电流的情况下所发出的光功率大小；背光PD电流检测电路26用于读取待测光发射组件10内背光光电二极管所产生的响应电流；TEC温控电路28根据待测光发射组件10内热敏电阻反馈的腔体温度，调节待测光发射组件10内的腔体温度，使腔体温度达到并稳定在预设温度。本实用新型支持对光发射组件产品内部多路激光二激光及背光光电二极管同时测试，同时其提供TEC温控电路28，用于稳定组件的内部工作温度，其测试过程较为简单方便，极大地降低了成本，适用于工业化大规模推广使用。
在本实用新型中，所述PIV测试盒20的数量与待测光发射组件10内激光二极管、背光光电二极管的数量相对应。其中一PIV测试盒为主测试盒20’，其余PIV测试盒为从测试盒20”。在本实用新型具体实施例中，我们以集成了4路发射组件的用于40G/100G光纤通信系统中的光发射组件作为待测光发射组件10为例，该种待测光发射组件10内包括有四只激光二极管LD1、LD2、LD3、LD4、四只背光光电二极管PD1、PD2、PD3、PD4，以及一半导体制冷片12。当对其进行PIV测试时，需要四个PIV测试盒，其中一PIV测试盒为主测试盒20’，另外三个PIV测试盒为从测试盒20”。该主测试盒20’内的可调电流源电路22及光功率检测电路24均与待测光发射组件10内的激光二极管LD1电性连接，背光PD电流检测电路26与背光光电二极管PD1电性连接，TEC温控电路28与半导体制冷片12电性连接。另外三个从测试盒20”内的可调电流源电路及光功率检测电路分别与其对应的激光二极管LD2、LD3、LD4中的一个电性连接，背光PD电流检测电路分别对应与背光光电二极管PD2、PD3、PD4电性连接，TEC温控电路均连接至待测发射组件10内的半导体制冷片12处。
如图2所示，本实用新型所述PIV测试盒20内还设有多路线性稳压电源。在本实施例中，其包括三路线性稳压电源202、204、206，其均采用直流5V电压供电。该5V电压经线性稳压电源202输出一模拟3.3V电压；线性稳压电源204输出一数字3.3V电压，线性稳压电源206输出一通用3.3V电压。
具体的，所述PIV测试盒20内包括有一单片机210、分别与该单片机210电性连接的数模转换芯片211、模数转换芯片212及热电制冷器控制芯片213；所述数模转换芯片211另一端与可调电流源电路22电性连接；所述光功率检测电路24通过一第一响应电流档位选择电路214与模数转换芯片212一端电性连接，该模数转换芯片212还电性连接有一第二响应电流档位选择电路215。其中，所述模数转换芯片212采集激光二极管的前向电压；热电制冷器控制芯片213具体用于读取热敏电阻的模拟反馈，并对半导体制冷片12的输入电流进行控制；第一响应电流档位选择电路214与第二响应电流档位选择电路215均由单片机210控制，该第二响应电流档位选择电路215具体用于读取背光光电二极管所产生的响应电流。本实用新型中的可调电流源电路22可以采用但不仅限于图3中的电源电路，其中的BIAS为模拟输出电压，可调电流源电路22通过该BIAS端与数模转换芯片211电性连接，该可调电流源电路22可通过外部的连接器连接至待测光发射组件10。光功率检测电路24可以采用但不仅限于图4中的检测电路，其I_PD端为模拟电流输出，通过该I_PD端连接至第一响应电流档位选择电路214，该第一响应电流档位选择电路214可以具体为一模拟开关，模拟开关通过不同的响应电阻，依据电流的大小选择好相应的档位，同时将电流信号转换为电压信号，输送至模数转换芯片212。该光功率检测电路24另一端同样可通过外部的连接器与待测光发射组件10电性连接。
此外，所述单片机210还电性连接有用于存储测试数据的扩展存储器216，以及与上位机30通信连接的通信接口218。
进一步地，利用本实用新型适用于光发射组件的多路PIV测试系统进行PIV测试时，其包括如下步骤：
步骤a，将多个PIV测试盒20与待测光发射组件10及一上位机30相连接，该PIV测试盒20的数量与待测光发射组件10内激光二极管、背光光电二极管的数量相对应。具体的，所述PIV测试盒20内内包括有一单片机210、分别与该单片机210电性连接的数模转换芯片211、模数转换芯片212及热电制冷器控制芯片213；所述数模转换芯片211另一端与可调电流源电路22电性连接；所述光功率检测电路24通过一第一响应电流档位选择电路214与模数转换芯片212一端电性连接，该模数转换芯片212还电性连接有一第二响应电流档位选择电路215。此外，所述单片机210还电性连接有扩展存储器216，以及与上位机30通信连接的通信接口218。
步骤b，先由一PIV测试盒读取待测光发射组件10内的热敏电阻所反馈的腔体温度，同时开启TEC温控电路28，使腔体内温度恒定在一设定值。作为本实用新型的一种可选择性实施例，我们可以设定腔体温度恒定在55摄氏度。
步骤c，待温度稳定度达到设定值±1℃后，开启全部PIV测试盒的可调电流源电路，为待测光发射组件10内的激光二极管提供工作电流，设定该工作电流的最大阈值与单步增量。在本实用新型可选择性实施例中，待温度稳定度达到55±1℃(约耗时15秒)后，开启全部4个PIV测试盒的可调电流源电路，为待测光发射组件10内的4路激光二极管提供工作电流，该工作电流由0mA逐步增加至100mA，单步增量可以设为0.05mA(共2000步)。
步骤d，在电流逐步增加过程中，测量出在每个电流工作点上待测光发射组件的光功率P，前相电压Vf，背光电流Im。
步骤e，绘制出相应的PIV测试曲线，再由所描绘出的曲线推导出对应激光二极管的阈值电流Ith，即完成对一只光发射组件的PIV测试。
本实用新型具体实施例中，所述待测光发射组件10与PIV测试盒20连接好后，热电制冷器控制芯片213依据待测光发射组件10内热敏电阻的反馈电压，控制输出电流大小及方向，使待测光发射组件10的腔体温度达到设定值(即热敏电阻反馈电压恒定)。随后单片机210控制数模转换芯片211逐步提高其输出电压，使可调电流源电路22的输出电流按预设的单步增量逐渐增大，即使待测光发射组件10内的激光二极管的驱动电流逐步增大。
在对应的某一激光二极管驱动电流之下，激光二极管所产生的光经由PIV测试盒20内的光功率检测电路24转换为响应电流，再经过第一响应电流档位选择电路214转换为对应的电压，模数转换芯片212将此电压转换为数字量传递给单片机210，单片机210将此数据存储于扩展存储器216之中。
在上述驱动电流之下，由第二响应电流档位选择电路215将激光二极管内的背光光电二极管所产生的响应电流转换为相应的电压，再由模数转换芯片212将此电压转换为数字量上报给单片机210，单片机210将此数据存储于扩展存储器216之中。同时，模数转换芯片212也对此时的激光二极管前向电压进行采集，传递给单片机210后再储存于扩展存储器216之中。
本实用新型在驱动电流逐渐增大的过程中，单片机210将每一步驱动电流对应的数据加以存储收集，在完成全部的PIV测试后，上位机30经由通信接口218，通过单片机210，将全部的测试数据一次性读取出来，再在上位机30端进行数据的整理及分析，从而完成一只光发射组件的PIV测试。
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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其特征在于，包括多个与待测光发射组件电性连接的PIV测试盒，及与该多个PIV测试盒通信联系的一上位机，所述每一PIV测试盒内均包括有可调电流源电路、光功率检测电路、背光PD电流检测电路，以及TEC温控电路；所述可调电流源电路及光功率检测电路均与待测光发射组件内的一激光二极管电性连接，背光PD电流检测电路与待测光发射组件内的一背光光电二极管电性连接，TEC温控电路与待测光发射组件内的半导体制冷片电性连接。
2.如权利要求1所述的适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其特征在于，所述PIV测试盒的数量与待测光发射组件内激光二极管、背光光电二极管的数量相对应，其中一PIV测试盒为主测试盒，其余PIV测试盒为从测试盒。
3.如权利要求1所述的适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其特征在于，所述PIV测试盒内还设有多路线性稳压电源。
4.如权利要求1所述的适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其特征在于，所述PIV测试盒内包括有一单片机、分别与该单片机电性连接的数模转换芯片、模数转换芯片及热电制冷器控制芯片；所述数模转换芯片另一端与可调电流源电路电性连接；所述光功率检测电路通过一第一响应电流档位选择电路与模数转换芯片一端电性连接，该模数转换芯片还电性连接有一第二响应电流档位选择电路。
5.如权利要求4所述的适用于光发射组件的多路PIV测试系统，其特征在于，所述单片机还电性连接有扩展存储器，以及与上位机通信连接的通信接口。
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