[发明专利]一种测试光交换芯片模块性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种测试光交换芯片模块性能的方法。

背景技术

现代通信网中，先进的光纤通信技术以其高速，带宽的明显特征而为世人所瞩目。实现灵活智能的、具有高度生存性的大容量全光交换网络是下一代光纤通信网络的发展目标，主要依赖于光交换技术的演进。光交换矩阵单元是光交换节点技术的核心，通常由多个2×2开关组成。光交换矩阵单元的构建方式有多种，其中硅基光交换芯片模块是光交换矩阵单元在芯片层面上的实现，符合光通信器件的集成化发展趋势，越来越受到人们的重视。

目前，比较流行的光交换矩阵芯片是基于微环谐振器光开关单元或马赫-曾德尔光开关单元构建的，光交换芯片能够高速动态地进行光路由选择和切换，交换规模已经达到16×16以上。光交换芯片模块的设计、加工、制作、封装、测试等诸多环节共同决定了光交换芯片的性能优劣，目前还没有统一的测试方法，能够像光纤通信系统性能测试方法那样将光交换芯片的主要性能参数全部给出；多数性能参数的测试方法沿用了传统方法，没有针对性。例如，在串扰的测量中，采用关断待测光路输入信号的方式进行测量，没有考虑到光交换芯片中需要考虑的相干效应的影响，不能客观地评价光交换芯片正常工作时的性能；传统的测试方法也没能将光交换芯片的频谱特性与消光比等性能直接联系起来，不能准确地给出光交换芯片的工作带宽。另一方面，光交换芯片的性能很大程度上依赖于电路的性能，由于光交换芯片的尺寸微小，对驱动或控制电路要求很高；如何能够在光域上体现出电路的稳定性，也是一个具有挑战性的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有光交换芯片测试方法的缺点提供一种测试光交换芯片模块性能的方法，适用于各种光交换芯片模块进行测试，特别适合测试基于微环谐振器的光交换芯片。本发明提供的测试方法为光交换芯片的设计开发、模块化封装、性能测试等环节提供了有效的测试手段和评价依据，大大提高了芯片测试的科学性。

本发明的技术方案中，首先说明的是光交换芯片的工作状态中输入端与输出端为一一对应，因而本发明所述的测试方法也是针对一组指定的待测输入、输出端口进行说明的，具体技术方案为：一种测试光交换芯片模块性能的方法，包括以下步骤：

步骤1.初始化待测光交换芯片的开关单元配置状态：针对待测光交换芯片任一组指定待测输入、输出端口，“开”状态定义为待测输入端口与待测输出端口之间建立连通光路的状态，反之为“关”状态；同时定义“单端口输入”表示仅有待测输入端口输入光信号，“多端口输入”表示除待测输入端口外还有一个或一个以上输入端口输入光信号；同时，所有输入端口输入光信号为等功率的光信号；

步骤2.在“单端口输入”状态下，配置待测光交换芯片为“开”状态，测量得待测输出端口的输出光频谱曲线P₁(f)；再配置待测光交换芯片为“关”状态，测量得待测输出端口的输出光频谱曲线P₀(f)；并计算相应消光比曲线：ER_dB＝P_1dB(f)-P_0dB(f)，该消光比曲线以dB为单位，P_1dB(f)和P_0dB(f)分别由P₁(f)和P₀(f)单位转换得到；

步骤3.在“多端口输入”状态下，配置待测光交换芯片为“开”状态，测量得待测输出端口的输出光频谱曲线再配置待测光交换芯片为“关”状态，此时保持待测输出端口与所有输入端之间为“关”状态，测量得待测输出端口的输出光频谱曲线并计算相应消光比曲线：该消光比曲线以dB为单位，和分别由和单位转换得到；

步骤4.计算待测光交换芯片为“关”状态下，待测输出端的输出光功率增益曲线：该增益曲线以dB为单位；

步骤5.计算待测光交换芯片为“开”状态下，待测光交换芯片的串扰性能：CT_dB(f)≈10lg(G_0dB+ΔER_dB)-6.378，其中，