一:消光比的定義:
ER (Extinction Ratio) 為光模塊發(fā)射邏輯“1” 時(shí)的平均光功率和發(fā)送邏輯“0”時(shí)的平均光功率之比.一般用對(duì)數(shù)表示,,ER 對(duì)于一個(gè)線性衰減的系統(tǒng),消光比應(yīng)該是一個(gè)常數(shù),,消光比越高,,傳輸系統(tǒng)對(duì)外部噪聲的抗敏感度越高,魯棒性越好
– 在光眼圖的中心的20%的位置測(cè)量直方圖的平均值
圖1
下面是其中一個(gè)9.953Gbps光眼圖和消光比測(cè)試的實(shí)例圖片:
圖2
二:消光比應(yīng)該在什么范圍內(nèi)才是合理的呢?
一般來(lái)說(shuō),,信號(hào)速率越高,,信號(hào)的消光比就會(huì)越低,因?yàn)樾盘?hào)速率高了以后,,信噪比更加難控制,,同時(shí)由于光信號(hào)的衰減以及傳輸中的損耗的差異也會(huì)導(dǎo)致消光比變低,所以2.5Gbps的光信號(hào)可以做到17-18dB,,但10Gbps的光信號(hào)能做到13-14dB已經(jīng)很不錯(cuò)了,。但消光比并不是要求無(wú)限大,,越高越好的。ER 可以說(shuō)明有多少光被浪費(fèi) (相對(duì)暗電平的偏置的光功率沒(méi)有承載任何信息),,在ER小于5dB后光功率損耗急劇加大,也就是說(shuō)額外還需要光功率,,但如果ER大于15以后,,則消光比對(duì)性能影響就非常小了。所以如果你將產(chǎn)品的消光比定義要求為大于20dB,,其實(shí)是沒(méi)有太大意義的,,只會(huì)無(wú)辜增加調(diào)試難度和產(chǎn)品成本而并沒(méi)有提高多少產(chǎn)品的性能。這從下面這個(gè)圖表可以看出:
圖3
三,,哪些因素會(huì)影響到消光比的測(cè)試呢,?
1.儀器和光模塊的本底噪聲。因?yàn)楸镜自肼晻?huì)影響到P1/P0的準(zhǔn)確計(jì)算,。所以主機(jī)和模塊的溫度補(bǔ)償校準(zhǔn)是必須的,,有時(shí)候光模塊使用時(shí)間長(zhǎng)了以后,會(huì)有一些灰塵,,所以輸入光纖和被測(cè)光纖都可以使用無(wú)塵試紙擦拭,,可以提高消光比的測(cè)試精度。
2.直流電平的校準(zhǔn),,或者我們稱(chēng)為暗電平(Dark level)校準(zhǔn),,ER: ,
因?yàn)镻0是作為分母的,所以如果P0有任何的細(xì)微偏移,,都會(huì)造成測(cè)試結(jié)果有較大的差異,,因此模塊的暗電平校準(zhǔn)是必不可少的。
3.光模塊的頻率響應(yīng)曲線,,在光信號(hào)測(cè)試中,,按照規(guī)范要求不同速率的光信號(hào)需要使用不同帶寬的4階貝瑟爾-湯姆遜濾波器(Bassel-Thompson),我們通常稱(chēng)其為光參考接收機(jī),,因?yàn)楣庑盘?hào)的接收端都會(huì)使用這一光參考接收機(jī),,所以儀器也必須使用同一標(biāo)準(zhǔn)的參考接收機(jī)來(lái)保證儀器所“看到”的信號(hào)跟真正的光接收端“看到”的信號(hào)是一致的。但是濾波器的頻響曲線在規(guī)范中是有一定容限的,,即便儀器廠家號(hào)稱(chēng)自己的光模塊是符合規(guī)范的,,也有可能其不同模塊的頻響曲線有一定的差異,所以頻響曲線的一致性是比較難保證的,。
傳統(tǒng)上,,一個(gè)模塊中要支持不同的速率,必須將不同的濾波器進(jìn)行級(jí)聯(lián),,并且切換不同的級(jí)聯(lián)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的帶寬,,由于多極級(jí)聯(lián)的硬件很難保證不同的模塊的響應(yīng)曲線的一致性,,下圖是泰克的測(cè)試40Gbps的光模塊80C10B的頻響曲線可以實(shí)現(xiàn)下面的頻響曲線效果,可以看到14個(gè)不同的光模塊的頻響曲線非常的一致,,整個(gè)曲線在很小的一個(gè)范圍內(nèi)變化,。這是因?yàn)樘┛瞬捎昧艘粋€(gè)專(zhuān)利的濾波器實(shí)現(xiàn)技術(shù)。通過(guò)精確調(diào)節(jié)采樣頭的脈寬來(lái)實(shí)現(xiàn)帶寬和頻響曲線,。由于采樣脈寬是精確可調(diào),,所以能夠嚴(yán)格控制其頻率響應(yīng)曲線。
圖4
傳統(tǒng)的光測(cè)試模塊濾波器的實(shí)現(xiàn)方法
圖5
泰克的最新80C10B光模塊的實(shí)現(xiàn)方法,。
圖6
4:光模塊的瞬態(tài)響應(yīng)特性也會(huì)影響到測(cè)試精度和一致性:
下面是泰克比較舊的光模塊的響應(yīng)特性,,可以看到,不同的模塊的響應(yīng)特性的差異會(huì)影響到1電平和0電平的計(jì)算結(jié)果,,從而影響到測(cè)試差異,。
圖7
四:如果我想得到很精確的消光比測(cè)試結(jié)果如何實(shí)現(xiàn)呢?
泰克可以提供一個(gè)ER calibration選項(xiàng),,這時(shí)在示波器" title="示波器">示波器的測(cè)試項(xiàng)目中會(huì)多加一個(gè)選項(xiàng),,如下圖,Extinction Ratio(dB)-Calibrated.提供經(jīng)過(guò)ER校準(zhǔn)后的測(cè)量結(jié)果,。那這個(gè)ER校準(zhǔn)的結(jié)果是如何得到的呢,?在泰克美國(guó)總部有美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室提供的標(biāo)準(zhǔn)光源,它可以輸出不同的已知的消光比的光信號(hào),,然后由DSA8200+相應(yīng)的光模塊進(jìn)行測(cè)試,,然后將不同消光比下測(cè)出的偏差填進(jìn)光模塊中進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償,就可以得到和標(biāo)準(zhǔn)光源所對(duì)應(yīng)的準(zhǔn)確的消光比的測(cè)量值了,。
圖8
經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)后的消光比測(cè)試可以提供非常好的可重復(fù)性和測(cè)試精度:
圖9
圖10