SF光模块研发与测试方法

SFP光模块研发与测试方法光接口的测试项目发送器眼图模板TransmittedEyeMask平均光功率AverageOpticalPowerOFF发送器的平均发送光功率（OFFAveragePower）光调制幅度OpticalModulationAmplitude消光比测试ExtinctionRatio：中心波长CenterWavelength：RMS频谱宽度RMSSpectralWidth：边模抑制比SideModeSuppressionRatio相对强度噪声RelativeIntensityNoiseOMA发送器色散与代价TransmissionDispersionandPenalty受压的接收器灵敏度StressedReceiverSensitivityinOMA(Max)数据相关抖动DataDependentJitter受压的眼图抖动StressedEyeJitter垂直眼图关闭代价VerticalEyeClosurePenalty误码率BitErrorRate2常见的光通信中的编码方式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编码NRZcoding:1用发光表示，0用熄灭表示。这种编码通常只用于低于10Gbps速率光连接信号。目前也有逐渐被替代的趋势.4NRZI编码为了确保在数据传输时有足够的跳变便于接收端稳定的工作,大多数采用光纤传输的数字通讯系统采用Non-ReturntoZeroInverted(NRZI)coding.在NRZIcoding,0表示成线路上的信号状态跳变,1表示成状态不变.这种算法可以确保数据上有0串时不会出问题.5在RZ编码里,

信号在每个单位时间里都会回到0状态即熄灭无光状态.1也只是有一半的时间处于激光开状态.光通信基础知识介绍-RZ编码6NRZ和RZ两种编码的眼图比较NRZ编码眼图，高功率电平为逻辑1，低功率电平为逻辑0，在两高低两阶跳变。RZ编码眼图，底部有一根线为逻辑0，逻辑1显示为脉冲。7NRZ和RZ两种编码的比较NRZ编码长期在光纤传输中占据统治地位，但是这种局面已经开始显示终结。NRZ编码更适合在传统的Coppermedia中传输。目前主要通常在10Gbps及以下的速率长距系统中应用。RZ比较NRZ码而言，相同速率下具有较宽的频谱范围，更低的失真、更低的功耗、能更好地抑制非线性的影响。适合在大功率条件下工作，缺点是展宽了信号的频谱，限制了信道的间隔。但对现代光纤传输系统而言带宽已经不再是限制条件，因此在高带宽传输系统中普遍采用RZ码.

目前在10Gbps以上系统中已经开始采用RZ码。8性能参数光通信比较关注的性能参数

OMA(OpticModulationAmplitude) ER(ExtinctionRatio)Q因子(Quality)OSNR(OpticSignaltoNoiseRatio)EyeOpening/EyeOpeningPenaltyBitErrorRateReciverSensitivity9光通信中的性能参数：OMA与ER逻辑1和逻辑0:

光功率高的状态是逻辑1，反之则为逻辑0.

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

逻辑1和逻辑0光功率差:OMA=P1-P0

有时也定义成:ER:ExtinctionRatio,消光比10消光光比比与与OMA对线线性性衰衰减减（（严严格格的的说说是是对对dB值呈呈线线性性衰衰减减））的的传传输输系系统统,ER为常常数数.但是是OMA是在在减减小小的的.这也也就就是是随随着着信信号号从从发发送送端端到到接接收收端端眼眼图图变变窄窄的的现现象象.OMA越高高,信号号在在光光纤纤中中就就能能传传输输的的更更远远.ER越高高,传输输系系统统对对外外部部噪噪声声的的抗抗敏敏感感度度越越高高,鲁棒棒性性越越好好.11光通通信信中中的的性性能能参参数数：：Q因子子另外外一一个个重重要要术术语语就就是是Q因子子。。理理论论上上系系统统的的误误码码率率BER是完完全全由由光光信信号号的的信信噪噪(Signal-to-NoiseRatio)比决决定定的的，，也也就就是是Q因子子。。一一般般主主要要在在光光纤纤放放大大器器和和接接收收端端进进行行测测量量。。(σ为噪噪声声的的RMS值)12关于于光光信信号号眼眼图图测测试试模模板板光眼眼图图模模板板一一般般由由3个区区域域组组成成，，从从上上至至下下依依次次为为1#、2#、3#区域域模板板的的宽宽度度为为一一个个UI通常常1#、3#区域域为为长长方方形形，，2#区域域为为六六边边形形或或四四边边形形右图图模模板板上上所所有有的的数数值值均均为为百百分分比比而而非非绝绝对对的的时时间间与与光光功功率率，，因因此此我我们们通通常常称称之之为为“归一化模模板”通常，光光眼图模模板的时时间值是是固定的的，因为为我们知知道速率率是多少少，但是是光功率率是百分分比值13采样示波波器如何何去自动动套用归归一化模模板？第一步：：检测出出输入信信号的平平均光功功率（AOP）第二步：：将归一一化眼图图中的50％的百分分比光功功率值与与AOP对应起来来，至此此眼图模模板上的的纵轴百百分比数数值全部部可变换换为绝对对值。由由于数据据率我们们事先知知道，因因此横轴轴就很容容易转换换为绝对对值。第三步：：调整波波形在横横轴的位位置，将将眼图调调整在模模板（示示波器屏屏幕）的的正中央央14眼图测试试的方式式：RT与ET实时方式式单次触发发，完成成数据采采集。软软件方法法进行波波形切割割与叠加加无需专门门的触发发信号，，可以直直接使用用被测信信号进行行触发样点之间间的间隔隔受示波波器实时时采样率率的限制制，目前前最小可可达25ps等效采样样方式多次触发发，完成成数据采采集。硬硬件方式式进行波波形切割割与叠加加需要专门门的触发发信号样点之间间的间隔隔受示波波器等效效采样率率限制，，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眼图测试试：没有有外触发发信号时时时钟恢复复单元：：CRU当需要测测试一个个系统信信号眼图图时，无无法获得得触发时时钟需要一个个时钟恢恢复单元元，从被被测信号号中恢复复出时钟钟用于触触发事实上，，一个真真实的接接收机内内部就有有一个时时钟恢复复单元CRU的要求内置Golden-PLL，跟随信信号的变变化并解解出时钟钟内置针对对于信号号抖动的的低通滤滤波器，，滤除高高频抖动动的影响响内置抖动动滤波器器的带宽宽为被测测数据率率的1/1667内置抖动动滤波器器的滚降降特性满满足-20dB/Dec19eSerial:ClocklessSignalincludesbothdataandclockpathTx+-+-+-+-RcvDifferentialserialdataissentwithoutanyclocksignalacrosstheinterconnecttothereceiverCDRDATADATACLOCKAclockis“recovered””fromtheincomingdataatthereceiverthroughaclockanddatarecoverycircuit(CDR).20关于4阶B-T滤波器直接调制制的光模模块通常常有较大大的过冲冲和振铃铃高带宽的的测试系系统能看看到此过过冲与振振铃低带宽的的测试系系统会掩掩盖此过过冲与振振铃业界的一一致性测测试要求求有统一一的测试试系统带带宽目前采用用标准参参考接收收机，即即O/E与电信号号示波器器组成的的系统该系统满满足协会会规定的的频响特特性绝大多数数情况下下系测试试统频响响应遵循循4阶B-T滤波器的的曲线带宽为被被测试信信号速率率的0.75倍低带宽的的测试系系统获得得的结果果有意义义吗？往往会出出现高带带宽测试试的结果果Fail而低带宽宽测试结结果Pass参考接收收机是按按照现实实中的光光接收机机所设计计的21波长问题题目前，按按照光信信号在光光纤中的的传播方方式有单单模与多多模之分分；其波波长也不不一样。。主流的的波长有有780、850、1310、1550nm单模：9um光纤直径，波波长多为1310、1550nm多模：62.5um光纤直径，波波长多为780、850nm不同的模块有有不同的波长长！22灵敏度问题在所有的标准准中，都有对对发送器发送送光功率的最最小要求同时，要求接接收机能够在在此条件下正正常工作。既既接收机的灵灵敏度不低于于发送器的最最小发送光功功率测试仪器也是是一样的例如，10GBase-EW接口，要求接接收机最低能能接收-13dBm的光功率。换换言之，测试试仪器的灵敏敏度必须优于于-13dBm且测试仪器的的本底噪声很很小，否则测测得的信号将将湮没在噪声声中23小结特定的速率需需要特定的测测试系统带宽宽需要带宽为速速率0.75倍的4阶B-T滤波器的支持持特定的速率需需要特定的眼眼图模板需要标准的眼眼图模板不同的光模块块有不同的波波长要求希望一台测试试设备同时满满足单模、多多模的测试需需求测试设备需要要更高的灵敏敏度、更低的的噪声在低功率的光光接口测试中中，会得到更更准确、更漂漂亮的眼图24研发与生产测测试我们最关注什什么？测试结果准ER、OMA、Q因子的测试结结果准确测试速度快客户往往希望望厂商提供眼眼图，构成眼眼图的波形数数是眼图测试试可靠度的衡衡量参数。如如果波形处理理速度慢，在在使用相同的的波形数构建建眼图的时候候会消耗更多多的时间。反反言之，波形形处理速度慢慢，在相同的的测试时间内内构建眼图的的波形数就更更少，测试结结果更不可靠靠。稳定ER、OMA、Q因子的测试结结果应当具有有良好的重复复性26不！还有接收收端电眼图，，还有TDR测试接收端测试光模块不仅仅仅是E/O，还有O/E呢！因此，还有测测光接收端的的O/E输出电眼图差分TDR测试：Debug的重要手段10G光模块的输入入/输出电信号速速率实在是太太高了！必须考虑连接接器、内部PCB的阻抗连续性性显得非常重重要！串行光/电信号的抖动动测试：Debug的重要手段支持对高达10Gbps的信号进行皮皮秒级的抖动动测量与分析析注意！上述的的电信号测试试都是差分的的！！！27eSerial:DifferentialTDRisusedondifferentialinterconnects.+-+-RcvTimeVoltageSamplingScopedisplayoftwoTDRwaveformsTwoTDRsamplingchannelsallowthedifferentialimpedancebetweentheDATA+andDATA-eSerialpathstobemeasured.TDR(80E04)+-+-28eSerial:TDRiscommonlyusedindesignandmanufacturingtestofeSerialInterconnectsTimeVoltageSamplingScopedisplayofTDRwaveformsTDRcantestpassiveeSerialInterconnecttocharacterizewherepoorqualitywillexistwhenGbitDATAissentthroughit.MasktestTDRisakeytooltofindwherebadinterconnectsectionsmaycausepoorDATAquality.29泰克公司解决决方案示波器低速率光信号号测试（<2.5Gbps）实时示波器：：CSA7404B采样示波器：：CSA8200+80C07B高速率光信号号测试(>2.5Gbps)采样示波器：：CSA8200<4.25Gbps：80C12+80A0510Gbps：80C08C、80C11或80C12-10G+80A0540Gbps：80C1031CSA7404B采样率:RT20GSa/s,ET1000GSa/s带宽：电4GHz，光2.4GHz光接收范围：：700～1650nm，其中780、850、1310、1550nm经过严格校准准光接收灵敏度度：-17dBm(1310、1550nm)-14dBm(780、850nm)支持标准：2.5Gbps以下通信标准准32CSA8200主机：CSA8200通道数量：8Ch插槽数量：6采样率：200kS顺序采样波形处理：每每个通道均有有独立DSP进行处理33光测试模块光接收模块：：80C07B波长范围：700～1650nm（780，850，1310，1550nm经过严格校准准）光接收灵敏度度：-22dBmRMS噪声(最大)：-28dBm滤波器：155Mbps～2.5Gbps时钟恢复：内内置应用：<2.5Gbps低速接口光接收模块：：80C08C波长范围：700～1650nm（780，850，1310，1550nm经过严格校准准）光接收灵敏度度：-15dBmRMS噪声(最大)：-25dBm滤波器：9.953Gbps～11.1Gbps时钟恢复：内内置应用：10Gbps接口34光测试模块光接收模块：：80C12/80C12-10G波长范围：700～1650nm（780，850，1310，1550nm经过严格校准准）光接收灵敏度度：-15dBm/-12dBmRMS噪声(最大)：-25dBm/-22dBm滤波器：155Mbps～4.25Gbps/9.953Gbps～11.1Gbps时钟恢复：外外置，与80A05匹配应用：<4.5Gbps接口或10Gbps接口时钟恢复模块块：80A05输入形式：差差分/单端（SMA50欧姆）支持时钟恢复复标准速率：：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用户自定义时时钟恢复速率率：50Mbps～2.7Gbps(连续)，3.0Gbps～3.188Gbps（连续）光插入损耗：：无35采样示波器的的电眼图测试试使用TektronixCSA8200需要那些配置置？配置电采样模块（（足够的带宽宽）带宽至少为DUT数据率的1.5倍(3次谐波)，如果在DUT数据率的2.5倍以上（5次谐波）则更更佳时钟恢复单元元/模块(CRU)可以恢复DUT数据率相对应应的时钟，且且该CRU具有带宽为DUT数据率1/1667的低通滤波器器37电眼图测试FAQ什么时候需要要CRU？测试一个系统统的串行接口口指标时（如如Xenpak的电输出信号号）没有外部触发发信号提供时时电CRU需要具备带宽宽为速率/1667的滤波器吗？？需要，因为同同样需要模拟拟一个真实的的电接收机电眼图测试模模块需要类似似于光眼图测测试的4阶B-T滤波器吗？不需要38采样示波器的的TDR测试使用TektronixTDS/CSA8200需要那些配置置？配置TDR电采样模块（（80E04）带宽20GHz，上升沿17.5ps，双通道静电保护模块块(80A02)单通道TDR探头（P8018）带宽20GHz，上升沿17.5ps4080E04：真正的差分分TDR测试10G光模块的输入入/输出高速电信信号均为差分分信号差分PCB走线一定要进进行真正的差差分TDR测量何谓真正的差差分TDR测量？高速的TDR正负脉冲同时时从测试模块块发出另一家公司的的TDR正负脉冲不是是同时从测试试模块发出，，虽然能做到到视觉上的对对齐，但是经经不起示波器器的观测，谓谓之伪差分TDR伪差分TDR其实相当于单单独测试正负负向的阻抗然然后进行运算算得出测试结结果，但这是是有偏差的真差分TDR同时发出TDR脉冲冲，，获获得得最最真真实实的的测测试试结结果果41更多多的的Debug手段段DTG5334：数数据据定定时时发发生生器器高达达3.35Gbps速率率支持持PRBS5～PRBS23支持持抖抖动动注注入入频率率高高达达250MHz，幅幅度度240ps支持持数数据据通通道道之之间间的的延延时时注注入入延时时分分辨辨率率高高达达0.2ps43如果果您您需需要要进进行行高高阻阻探探测测探头头接接口口转转换换模模块块：：80A03支持持实实时时示示波波器器的的高高阻阻探探头头在在CSA8200上进进行行连连接接与与测测试试44如果果您您需需要要进进行行高高阻阻探探测测P7380/P7313差分分探探头头，，典典型型带带宽宽大大于于8GHz/12.5GHz完全全支支持持XAUI接口口的的LiveTest！45高阻阻差差分分测测试试46PoP:皮秒秒级级的的抖抖动动分分析析与与测测量量工工具具ThiseyeisNOTthesameeyeasonthescopescreen.TheseareNOTsamplehitsplotted,thisEyedoesNOTclosewithmoreacq.time.Rather,thiseyeshowstheprobabilitycontoursbasedonpreciseunderstandingoftheunderlyingnoiseandjitterPDFs.47SamplingJitterMeasurementsJitterAnalysisbackgroundTotalJitterCorrelatedDataDependentJitter(DDJ)UncorrelatedInter-SymbolInterference(ISI)DutyCycleDistortionDCDPeriodicJitter(PJ)RandomJitter(RJ)(Unbound)Availableintoday’’spackage48谢谢谢大大家家！！5051529、静静夜夜四四无无邻邻，，荒荒居居旧旧业业贫贫。。。。2023/1/42023/1/4Wednesday,January4,202310、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。2023/1/42023/1/42023/1/41/4/202310:58:15PM11、以我我独沈沈久，，愧君君相见见频。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Jan-2304-Jan-2312、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Wednesday,January4,202313、乍见翻疑疑梦，相悲悲各问年。。。2023/1/42023/1/42023/1/42023/1/41/4/202314、他乡生白白发，旧国国见青山。。。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、行动出成果果，工作出财财富。。2023/1/42023/1/404January202317、做前前，能能够环环视四四周；；做时时，你你只能能或者者最好好沿着着以脚脚为起起点的的射线线向前前。。。2023/1/42023/1/42023/1/42023/1/49、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。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结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。2023/1/42023/1/42023/1/41/4/202310:58:16PM11、成功功就是是日复复一日日那一一点点点小小小努力力的积积累。。。2023/1/42023/1/42023/1/4Jan-2304-