SF光模塊研發(fā)與測試方法

SFP光模塊研發(fā)與測試方法光接口的測試項目發(fā)送器眼圖模板TransmittedEyeMask平均光功率AverageOpticalPowerOFF發(fā)送器的平均發(fā)送光功率（OFFAveragePower）光調(diào)制幅度OpticalModulationAmplitude消光比測試ExtinctionRatio：中心波長CenterWavelength：RMS頻譜寬度RMSSpectralWidth：邊模抑制比SideModeSuppressionRatio相對強度噪聲RelativeIntensityNoiseOMA發(fā)送器色散與代價TransmissionDispersionandPenalty受壓的接收器靈敏度StressedReceiverSensitivityinOMA(Max)數(shù)據(jù)相關(guān)抖動DataDependentJitter受壓的眼圖抖動StressedEyeJitter垂直眼圖關(guān)閉代價VerticalEyeClosurePenalty誤碼率BitErrorRate2常見的光通信中的編碼方式NRZ/RZ(SONET/SDH,FiberChannel

GigabitEthernet,FDDI)AMI(E1/2/3,DS0/1/1A/1C/2/3,STS-1)CMI(E4,DS4,STM-1E,STS-3)3NRZ編碼NRZcoding:1用發(fā)光表示，0用熄滅表示。這種編碼通常只用于低于10Gbps速率光連接信號。目前也有逐漸被替代的趨勢.4NRZI編碼為了確保在數(shù)據(jù)傳輸時有足夠的跳變便于接收端穩(wěn)定的工作,大多數(shù)采用光纖傳輸?shù)臄?shù)字通訊系統(tǒng)采用Non-ReturntoZeroInverted(NRZI)coding.在NRZIcoding,0表示成線路上的信號狀態(tài)跳變,1表示成狀態(tài)不變.這種算法可以確保數(shù)據(jù)上有0串時不會出問題.5在RZ編碼里,

信號在每個單位時間里都會回到0狀態(tài)即熄滅無光狀態(tài).1也只是有一半的時間處于激光開狀態(tài).光通信基礎(chǔ)知識介紹-RZ編碼6NRZ和RZ兩種編碼的眼圖比較NRZ編碼眼圖，高功率電平為邏輯1，低功率電平為邏輯0，在兩高低兩階跳變。RZ編碼眼圖，底部有一根線為邏輯0，邏輯1顯示為脈沖。7NRZ和RZ兩種編碼的比較NRZ編碼長期在光纖傳輸中占據(jù)統(tǒng)治地位，但是這種局面已經(jīng)開始顯示終結(jié)。NRZ編碼更適合在傳統(tǒng)的Coppermedia中傳輸。目前主要通常在10Gbps及以下的速率長距系統(tǒng)中應(yīng)用。RZ比較NRZ碼而言，相同速率下具有較寬的頻譜范圍，更低的失真、更低的功耗、能更好地抑制非線性的影響。適合在大功率條件下工作，缺點是展寬了信號的頻譜，限制了信道的間隔。但對現(xiàn)代光纖傳輸系統(tǒng)而言帶寬已經(jīng)不再是限制條件，因此在高帶寬傳輸系統(tǒng)中普遍采用RZ碼.

目前在10Gbps以上系統(tǒng)中已經(jīng)開始采用RZ碼。8性能參數(shù)光通信比較關(guān)注的性能參數(shù)

OMA(OpticModulationAmplitude) ER(ExtinctionRatio)Q因子(Quality)OSNR(OpticSignaltoNoiseRatio)EyeOpening/EyeOpeningPenaltyBitErrorRateReciverSensitivity9光通信中的性能參數(shù)：OMA與ER邏輯1和邏輯0:

光功率高的狀態(tài)是邏輯1，反之則為邏輯0.

光功率常用:dBm=10log(Power(mW)/1(mW))OMA:OpticalModulationAmplitude

邏輯1和邏輯0光功率差:OMA=P1-P0

有時也定義成:ER:ExtinctionRatio,消光比10消光光比比與與OMA對線線性性衰衰減減（（嚴(yán)嚴(yán)格格的的說說是是對對dB值呈呈線線性性衰衰減減））的的傳傳輸輸系系統(tǒng)統(tǒng),ER為常常數(shù)數(shù).但是是OMA是在在減減小小的的.這也也就就是是隨隨著著信信號號從從發(fā)發(fā)送送端端到到接接收收端端眼眼圖圖變變窄窄的的現(xiàn)現(xiàn)象象.OMA越高高,信號號在在光光纖纖中中就就能能傳傳輸輸?shù)牡母h(yuǎn)遠(yuǎn).ER越高高,傳輸輸系系統(tǒng)統(tǒng)對對外外部部噪噪聲聲的的抗抗敏敏感感度度越越高高,魯棒棒性性越越好好.11光通通信信中中的的性性能能參參數(shù)數(shù)：：Q因子子另外外一一個個重重要要術(shù)術(shù)語語就就是是Q因子子。。理理論論上上系系統(tǒng)統(tǒng)的的誤誤碼碼率率BER是完完全全由由光光信信號號的的信信噪噪(Signal-to-NoiseRatio)比決決定定的的，，也也就就是是Q因子子。。一一般般主主要要在在光光纖纖放放大大器器和和接接收收端端進進行行測測量量。。(σ為噪噪聲聲的的RMS值)12關(guān)于于光光信信號號眼眼圖圖測測試試模模板板光眼眼圖圖模模板板一一般般由由3個區(qū)區(qū)域域組組成成，，從從上上至至下下依依次次為為1#、2#、3#區(qū)域域模板板的的寬寬度度為為一一個個UI通常常1#、3#區(qū)域域為為長長方方形形，，2#區(qū)域域為為六六邊邊形形或或四四邊邊形形右圖圖模模板板上上所所有有的的數(shù)數(shù)值值均均為為百百分分比比而而非非絕絕對對的的時時間間與與光光功功率率，，因因此此我我們們通通常常稱稱之之為為“歸一化模模板”通常，光光眼圖模模板的時時間值是是固定的的，因為為我們知知道速率率是多少少，但是是光功率率是百分分比值13采樣示波波器如何何去自動動套用歸歸一化模模板？第一步：：檢測出出輸入信信號的平平均光功功率（AOP）第二步：：將歸一一化眼圖圖中的50％的百分分比光功功率值與與AOP對應(yīng)起來來，至此此眼圖模模板上的的縱軸百百分比數(shù)數(shù)值全部部可變換換為絕對對值。由由于數(shù)據(jù)據(jù)率我們們事先知知道，因因此橫軸軸就很容容易轉(zhuǎn)換換為絕對對值。第三步：：調(diào)整波波形在橫橫軸的位位置，將將眼圖調(diào)調(diào)整在模模板（示示波器屏屏幕）的的正中央央14眼圖測試試的方式式：RT與ET實時方式式單次觸發(fā)發(fā)，完成成數(shù)據(jù)采采集。軟軟件方法法進行波波形切割割與疊加加無需專門門的觸發(fā)發(fā)信號，，可以直直接使用用被測信信號進行行觸發(fā)樣點之間間的間隔隔受示波波器實時時采樣率率的限制制，目前前最小可可達25ps等效采樣樣方式多次觸發(fā)發(fā)，完成成數(shù)據(jù)采采集。硬硬件方式式進行波波形切割割與疊加加需要專門門的觸發(fā)發(fā)信號樣點之間間的間隔隔受示波波器等效效采樣率率限制，，目前最最小在1ps以下15ET-RTBasics:RTarchitecture-triggerondataandsampleinreal-timeArealtimescopedoesnotrequireaseparatesignaltotrigger:thesignalundertestcanactasthetriggerforinitiatingfastreal-timesamplingtoacquireawaveform.DatatriggertimevoltageMinimumtimebetweenreal-timesampledpointsisdeterminedbythefastestsampleratetherealtimescopeiscapableof.40GSamples/secresultsin25psbetweensampledpoints.**Onetriggercaninitiatethereal-timesamplingoftheentirerecordlength**Maximumresolutionishigherthroughinterpolation16ET-RTBasics:ET-one-sample-per-trigger,repetitivepatternrequiredforpulsestreamsAnequivalent-time8000seriessamplingoscilloscoperequiresatriggersignal:thisisgenerallyauser-suppliedclock,arecoveredclock,orapatternsyncsignalsynchronoustothesignal.DatatriggervoltagetimePatternSyncAtriggerisrequiredforEACHsampledpointinthehighbandwidthequivalent-time8000scopeMinimumtimebetweenequivalent-timesampledpointsonhighbandwidth8000scopecanbeadjustedtofractionsofapicosecondPrecisionvariabledelay17ET-RTBasics:ET––one-sample-per-trigger,nonrepetitivepatternokformasktestWhenaclocksignalisusedtotriggertheequivalent-time8200scopethesampledDATAsignalsgenerallycreateEYEPATTERNS(betweenclocktriggersthesampledDATAcouldbeeitheralogical1or0)DatatriggervoltagetimePrecisionvariabledelayAclocktriggercanbeuser-suppliedorrecoveredfromthedatatotriggertheequivalenttimesamplerClockEyepatternsarethecommonresultofclock-triggeringinEquivalenttimesampling:vectorsarenotdrawnsinceadjacentsamplescanjumpfromlogical1to0frequentlyMasktest18ET眼圖測試試：沒有有外觸發(fā)發(fā)信號時時時鐘恢復(fù)復(fù)單元：：CRU當(dāng)需要測測試一個個系統(tǒng)信信號眼圖圖時，無無法獲得得觸發(fā)時時鐘需要一個個時鐘恢恢復(fù)單元元，從被被測信號號中恢復(fù)復(fù)出時鐘鐘用于觸觸發(fā)事實上，，一個真真實的接接收機內(nèi)內(nèi)部就有有一個時時鐘恢復(fù)復(fù)單元CRU的要求內(nèi)置Golden-PLL，跟隨信信號的變變化并解解出時鐘鐘內(nèi)置針對對于信號號抖動的的低通濾濾波器，，濾除高高頻抖動動的影響響內(nèi)置抖動動濾波器器的帶寬寬為被測測數(shù)據(jù)率率的1/1667內(nèi)置抖動動濾波器器的滾降降特性滿滿足-20dB/Dec19eSerial:ClocklessSignalincludesbothdataandclockpathTx+-+-+-+-RcvDifferentialserialdataissentwithoutanyclocksignalacrosstheinterconnecttothereceiverCDRDATADATACLOCKAclockis“recovered””fromtheincomingdataatthereceiverthroughaclockanddatarecoverycircuit(CDR).20關(guān)于4階B-T濾波器直接調(diào)制制的光模模塊通常常有較大大的過沖沖和振鈴鈴高帶寬的的測試系系統(tǒng)能看看到此過過沖與振振鈴低帶寬的的測試系系統(tǒng)會掩掩蓋此過過沖與振振鈴業(yè)界的一一致性測測試要求求有統(tǒng)一一的測試試系統(tǒng)帶帶寬目前采用用標(biāo)準(zhǔn)參參考接收收機，即即O/E與電信號號示波器器組成的的系統(tǒng)該系統(tǒng)滿滿足協(xié)會會規(guī)定的的頻響特特性絕大多數(shù)數(shù)情況下下系測試試統(tǒng)頻響響應(yīng)遵循循4階B-T濾波器的的曲線帶寬為被被測試信信號速率率的0.75倍低帶寬的的測試系系統(tǒng)獲得得的結(jié)果果有意義義嗎？往往會出出現(xiàn)高帶帶寬測試試的結(jié)果果Fail而低帶寬寬測試結(jié)結(jié)果Pass參考接收收機是按按照現(xiàn)實實中的光光接收機機所設(shè)計計的21波長問題題目前，按按照光信信號在光光纖中的的傳播方方式有單單模與多多模之分分；其波波長也不不一樣。。主流的的波長有有780、850、1310、1550nm單模：9um光纖直徑，波波長多為1310、1550nm多模：62.5um光纖直徑，波波長多為780、850nm不同的模塊有有不同的波長長！22靈敏度問題在所有的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中，都有對對發(fā)送器發(fā)送送光功率的最最小要求同時，要求接接收機能夠在在此條件下正正常工作。既既接收機的靈靈敏度不低于于發(fā)送器的最最小發(fā)送光功功率測試儀器也是是一樣的例如，10GBase-EW接口，要求接接收機最低能能接收-13dBm的光功率。換換言之，測試試儀器的靈敏敏度必須優(yōu)于于-13dBm且測試儀器的的本底噪聲很很小，否則測測得的信號將將湮沒在噪聲聲中23小結(jié)特定的速率需需要特定的測測試系統(tǒng)帶寬寬需要帶寬為速速率0.75倍的4階B-T濾波器的支持持特定的速率需需要特定的眼眼圖模板需要標(biāo)準(zhǔn)的眼眼圖模板不同的光模塊塊有不同的波波長要求希望一臺測試試設(shè)備同時滿滿足單模、多多模的測試需需求測試設(shè)備需要要更高的靈敏敏度、更低的的噪聲在低功率的光光接口測試中中，會得到更更準(zhǔn)確、更漂漂亮的眼圖24研發(fā)與生產(chǎn)測測試我們最關(guān)注什什么？測試結(jié)果準(zhǔn)ER、OMA、Q因子的測試結(jié)結(jié)果準(zhǔn)確測試速度快客戶往往希望望廠商提供眼眼圖，構(gòu)成眼眼圖的波形數(shù)數(shù)是眼圖測試試可靠度的衡衡量參數(shù)。如如果波形處理理速度慢，在在使用相同的的波形數(shù)構(gòu)建建眼圖的時候候會消耗更多多的時間。反反言之，波形形處理速度慢慢，在相同的的測試時間內(nèi)內(nèi)構(gòu)建眼圖的的波形數(shù)就更更少，測試結(jié)結(jié)果更不可靠靠。穩(wěn)定ER、OMA、Q因子的測試結(jié)結(jié)果應(yīng)當(dāng)具有有良好的重復(fù)復(fù)性26不！還有接收收端電眼圖，，還有TDR測試接收端測試光模塊不僅僅僅是E/O，還有O/E呢！因此，還有測測光接收端的的O/E輸出電眼圖差分TDR測試：Debug的重要手段10G光模塊的輸入入/輸出電信號速速率實在是太太高了！必須考慮連接接器、內(nèi)部PCB的阻抗連續(xù)性性顯得非常重重要！串行光/電信號的抖動動測試：Debug的重要手段支持對高達10Gbps的信號進行皮皮秒級的抖動動測量與分析析注意！上述的的電信號測試試都是差分的的！??！27eSerial:DifferentialTDRisusedondifferentialinterconnects.+-+-RcvTimeVoltageSamplingScopedisplayoftwoTDRwaveformsTwoTDRsamplingchannelsallowthedifferentialimpedancebetweentheDATA+andDATA-eSerialpathstobemeasured.TDR(80E04)+-+-28eSerial:TDRiscommonlyusedindesignandmanufacturingtestofeSerialInterconnectsTimeVoltageSamplingScopedisplayofTDRwaveformsTDRcantestpassiveeSerialInterconnecttocharacterizewherepoorqualitywillexistwhenGbitDATAissentthroughit.MasktestTDRisakeytooltofindwherebadinterconnectsectionsmaycausepoorDATAquality.29泰克公司解決決方案示波器低速率光信號號測試（<2.5Gbps）實時示波器：：CSA7404B采樣示波器：：CSA8200+80C07B高速率光信號號測試(>2.5Gbps)采樣示波器：：CSA8200<4.25Gbps：80C12+80A0510Gbps：80C08C、80C11或80C12-10G+80A0540Gbps：80C1031CSA7404B采樣率:RT20GSa/s,ET1000GSa/s帶寬：電4GHz，光2.4GHz光接收范圍：：700～1650nm，其中780、850、1310、1550nm經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)準(zhǔn)光接收靈敏度度：-17dBm(1310、1550nm)-14dBm(780、850nm)支持標(biāo)準(zhǔn)：2.5Gbps以下通信標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)32CSA8200主機：CSA8200通道數(shù)量：8Ch插槽數(shù)量：6采樣率：200kS順序采樣波形處理：每每個通道均有有獨立DSP進行處理33光測試模塊光接收模塊：：80C07B波長范圍：700～1650nm（780，850，1310，1550nm經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)準(zhǔn)）光接收靈敏度度：-22dBmRMS噪聲(最大)：-28dBm濾波器：155Mbps～2.5Gbps時鐘恢復(fù)：內(nèi)內(nèi)置應(yīng)用：<2.5Gbps低速接口光接收模塊：：80C08C波長范圍：700～1650nm（780，850，1310，1550nm經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)準(zhǔn)）光接收靈敏度度：-15dBmRMS噪聲(最大)：-25dBm濾波器：9.953Gbps～11.1Gbps時鐘恢復(fù)：內(nèi)內(nèi)置應(yīng)用：10Gbps接口34光測試模塊光接收模塊：：80C12/80C12-10G波長范圍：700～1650nm（780，850，1310，1550nm經(jīng)過嚴(yán)格校準(zhǔn)準(zhǔn)）光接收靈敏度度：-15dBm/-12dBmRMS噪聲(最大)：-25dBm/-22dBm濾波器：155Mbps～4.25Gbps/9.953Gbps～11.1Gbps時鐘恢復(fù)：外外置，與80A05匹配應(yīng)用：<4.5Gbps接口或10Gbps接口時鐘恢復(fù)模塊塊：80A05輸入形式：差差分/單端（SMA50歐姆）支持時鐘恢復(fù)復(fù)標(biāo)準(zhǔn)速率：：155,622,1063,1250,2125,2488,2500,3.125G,3.188G,3.32G,4.25GwithOPT10G：9.953G,10.31G,10.51G,10.66G,10.71G,11.10G用戶自定義時時鐘恢復(fù)速率率：50Mbps～2.7Gbps(連續(xù))，3.0Gbps～3.188Gbps（連續(xù)）光插入損耗：：無35采樣示波器的的電眼圖測試試使用TektronixCSA8200需要那些配置置？配置電采樣模塊（（足夠的帶寬寬）帶寬至少為DUT數(shù)據(jù)率的1.5倍(3次諧波)，如果在DUT數(shù)據(jù)率的2.5倍以上（5次諧波）則更更佳時鐘恢復(fù)單元元/模塊(CRU)可以恢復(fù)DUT數(shù)據(jù)率相對應(yīng)應(yīng)的時鐘，且且該CRU具有帶寬為DUT數(shù)據(jù)率1/1667的低通濾波器器37電眼圖測試FAQ什么時候需要要CRU？測試一個系統(tǒng)統(tǒng)的串行接口口指標(biāo)時（如如Xenpak的電輸出信號號）沒有外部觸發(fā)發(fā)信號提供時時電CRU需要具備帶寬寬為速率/1667的濾波器嗎？？需要，因為同同樣需要模擬擬一個真實的的電接收機電眼圖測試模模塊需要類似似于光眼圖測測試的4階B-T濾波器嗎？不需要38采樣示波器的的TDR測試使用TektronixTDS/CSA8200需要那些配置置？配置TDR電采樣模塊（（80E04）帶寬20GHz，上升沿17.5ps，雙通道靜電保護模塊塊(80A02)單通道TDR探頭（P8018）帶寬20GHz，上升沿17.5ps4080E04：真正的差分分TDR測試10G光模塊的輸入入/輸出高速電信信號均為差分分信號差分PCB走線一定要進進行真正的差差分TDR測量何謂真正的差差分TDR測量？高速的TDR正負(fù)脈沖同時時從測試模塊塊發(fā)出另一家公司的的TDR正負(fù)脈沖不是是同時從測試試模塊發(fā)出，，雖然能做到到視覺上的對對齊，但是經(jīng)經(jīng)不起示波器器的觀測，謂謂之偽差分TDR偽差分TDR其實相當(dāng)于單單獨測試正負(fù)負(fù)向的阻抗然然后進行運算算得出測試結(jié)結(jié)果，但這是是有偏差的真差分TDR同時發(fā)出TDR脈沖沖，，獲獲得得最最真真實實的的測測試試結(jié)結(jié)果果41更多多的的Debug手段段DTG5334：數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)定定時時發(fā)發(fā)生生器器高達達3.35Gbps速率率支持持PRBS5～PRBS23支持持抖抖動動注注入入頻率率高高達達250MHz，幅幅度度240ps支持持?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)據(jù)通通道道之之間間的的延延時時注注入入延時時分分辨辨率率高高達達0.2ps43如果果您您需需要要進進行行高高阻阻探探測測探頭頭接接口口轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換模模塊塊：：80A03支持持實實時時示示波波器器的的高高阻阻探探頭頭在在CSA8200上進進行行連連接接與與測測試試44如果果您您需需要要進進行行高高阻阻探探測測P7380/P7313差分分探探頭頭，，典典型型帶帶寬寬大大于于8GHz/12.5GHz完全全支支持持XAUI接口口的的LiveTest！45高阻阻差差分分測測試試46PoP:皮秒秒級級的的抖抖動動分分析析與與測測量量工工具具ThiseyeisNOTthesameeyeasonthescopescreen.TheseareNOTsamplehitsplotted,thisEyedoesNOTclosewithmoreacq.time.Rather,thiseyeshowstheprobabilitycontoursbasedonpreciseunderstandingoftheunderlyingnoiseandjitterPDFs.47SamplingJitterMeasurementsJitterAnalysisbackgroundTotalJitterCorrelatedDataDependentJitter(DDJ)UncorrelatedInter-SymbolInterference(ISI)DutyCycleDistortionDCDPeriodicJitter(PJ)RandomJitter(RJ)(Unbound)Availableintoday’’spackage48謝謝謝大大家家??！5051529、靜靜夜夜四四無無鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。2023/1/42023/1/4Wednesday,January4,202310、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。2023/1/42023/1/42023/1/41/4/202310:58:15PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Jan-2304-Jan-2312、故人人江海海別，，幾度度隔山山川。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Wednesday,January4,202313、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。2023/1/42023/1/42023/1/42023/1/41/4/202314、他鄉(xiāng)生白白發(fā)，舊國國見青山。。。04一月月20232023/1/42023/1/42023/1/415、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。。一月232023/1/42023/1/42023/1/41/4/202316、行動出成果果，工作出財財富。。2023/1/42023/1/404January202317、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時時，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點的的射線線向前前。。。2023/1/42023/1/42023/1/42023/1/49、沒沒有有失失敗敗，，只只有有暫暫時時停停止止成成功功??！。。2023/1/42023/1/4Wednesday,January4,202310、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。2023/1/42023/1/42023/1/41/4/202310:58:16PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點點點小小小努力力的積積累。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Jan-2304-