[发明专利]测试光模块性能的装置

说明书

本发明公开的一种测试光模块性能的装置，旨在提供一种方便快捷的测试环境。本发明通过下述技术方案予以实现：PC机通过RJ45网线相连服务器，通过USB数据线相连光模块性能测试板，通过RS232串口线相连光功率计，光功率计通过光纤分光器相连ROSA光器件，被测光模块通过金手指插槽接入测试板，被测光模块的TX端的平均光功率通过光纤分光器之后一分为二，一路送入ROSA光器件，另一路送入光功率计，PC机获取光功率计所测得的被测光模块的平均光功率值，然后通过服务器已配置好的光功率阈值进行比较，通过比较结果确定被测光模块的平均光功率值是否在正常的范围内。告警灯直观地显示被测光模块的各种性能测试结果。

技术领域

本发明涉及光通信网络领域中主要用于光电转换功能的光模块性能测试装置。

背景技术

在现在的光通信网络中，光模块是光纤通信中重要的器件之一，作为重要器件之一的光收发一体模块（光模块）被广泛应用在同步光纤网络（SONET）、同步数字体系（SDH）、异步传输模式（ATM）、光纤分布数据接口（FDDI）以及快速以太网和千兆以太网等系统中。光模块在光纤通信中主要的作用是光电转换，把发送过来的电信号转换成光信号；通过光纤再把光信号转换成电信号进行传输。光收发模块分为两部分：发射模块和接收模块。将一定速率的电信号输入给光发射模块内部的驱动芯片，使驱动器产生电流来驱动半导体激光二极管（LD），以使激光器发射出相应速率的光信号，激光驱动器内置有自动功率控制电路，使输出的光功率保持稳定；从激光器发出的带有一定码率的光信号传送到光接收模块，光电探测二极管对光信号进行探测后转换为电信号，再经前置放大器后输出相应码率的电信号。光收发一体模块的前端由光电探测器和前置放大器组成，它们的性能决定了光模块的接收灵敏度。未来光模块的传输速率也会越来越高，容量越来越大，类型也越来越多，从封装上来说有SFP、SFF、GBIC、SFP+、XFP、QSFP、QSFP+等模块，从速率上来说，SFP速率可达4Gbps，XFP速率可高达10Gbps，可用在万兆以太网，QSFP速率可达100Gbps，用在更高速的以太网中。不同的网络中所需要的光收模块的种类也不相同，为了满足各种系统的需求，光模块的种类将会越来越多，性能也会越来越高。这些光模块的物理尺寸都比较小，其宽度和高度一般在15mm左右，并且支持热插拔，在通信设备中使用较多，比如交换机等。光模块的热插拔特性和协议对其上电时序的要求比较严格，多源协议要求光模块的控制线和状态线的时序，以保证在电路出现异常时不损坏激光器。在光纤通信中，光收发模块是很重要的器件，影响着光纤通信系统性能的好坏。光模块性能测试包括它的电性能的测试，以及整个光模块的测试，测试参数包括上升/下降时间、消光比、平均光功率、电眼图和光眼图等。I2C（Inter-Integrated）总线是一个通用的串行总线，可以在很多领域中应用。I2C总线在通信过程中，数据线（ＳＤＡ）上的信号流动方向是不断变化的，如：主机正在写数据时，ＳＤＡ的方向为主机到从机，ＳＤＡ为输出，写完一个字节后，要接收应答时，ＳＤＡ的方向变为从机到主机，对于主机ＳＤＡ为输入。微控制器MCU模拟I2C总线的主机，其实是用软件控制微控制器MCU的GPIO引脚输出高低电平，从而产生I2C总线的各种时序。总线协议规定，各主节点进行通信时都要有起始、结束、发送（或者接收）数据和应答信号，这些信号都是通信过程中的基本单元。总线传送的每１帧数据均是１个字节，每当发送完１个字节后，接收节点就相应给出应答信号。该协议规定，在启动总线后的第１个字节的高７位是对从节点的寻址地址，第８位为方向读写操作位Ｒ/Ｗ（０表示主节点对从节点的写操作；１表示主节点对从节点的读操作），其余的字节为操作数据。I2C总线可以工作在主模式和从模式这两种模式。光模块的I2C接口是作为从模式来使用的。I2C总线必须由主机（通常为微控制器）控制。I2C总线在电子系统设计中是十分普遍的一种接口技术，大部分的通信设备，比如交换机、服务器等会通过I2C接口来读取或者写入被测光模块的内部信息，比如被测光模块的类型、生产商名称、条形码、版本号等。由于通信设备对被测光模块的I2C接口的操作过程存在一定的随意性，因此被测光模块的I2C接口性能必须要满足使用环境的要求。被测光模块的另一个性能指标就是眼图质量，眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形，它包含了丰富的信息，从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响，体现了数字信号整体的特征，从而估计系统优劣程度，因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰，改善系统的传输性能。相关的眼图参数有很多，如眼高、眼宽、眼幅度、眼交叉比、“1”电平、“0”电平、消光比、Q因子、平均功率等，其中消光比和平均功率是评价被测光模块性能的两个重要参数。被测光模块的消光比定义为眼图中“1”电平与“0”电平的统计平均的比值，其计算公式可以是如下的三种：Ratio=Ptop/Pbase、Ratio%=100*Ptop/Pbase、Ratio=100㏒Ptop/Pbase(dB)，消光比在光通信发射源的量测上是相当重要的参数，它的大小决定了通信信号的品质。消光比越大，代表在接收机端会有越好的逻辑鉴别率；消光比越小，表示信号较易受到干扰，系统误码率会上升。消光比直接影响光接收机的灵敏度，从提高接收机灵敏度的角度希望消光比尽可能大，有利于减少功率代价。但是，消光比也不是越大越好，如果消光比太大会使激光器的图案相关抖动增加。一般建议被测光模块的实际消光比与最低要求消光比大0.5~1.5dB。被测光模块的平均功率定义为眼图中“1”电平的光功率与“0”电平的光功率的算术平均值，其计算公式Pavg=(P0+P1)/2。通过眼图反映的平均光功率，即是整个数据流的平均值。综上所述，在光模块生产的过程中，有必要设计一种测试光模块性能的装置，用以评估被测光模块的性能，以保证光模块的合格率。