Oddajno-sprejemne enote optičnega modula zahtevajo kalibracijo

 

Zakaj je umerjanje pomembnejše, kot bi si mislili

 

Videl sem inženirje, ki so pod pritiskom proizvodnje preskočili korake kalibracije. Slaba ideja. Modul bi morda dobro deloval na preskusni mizi pri sobni temperaturi, ko bi bil videti popolnoma zdrav. Potem se pošlje. Namesti se v omaro podatkovnega centra, kjer se temperature okolice gibljejo med 15 stopinj in 45 stopinj, odvisno od hladilne obremenitve. Takrat se začnejo težave.

Stvar ooptični sprejemnikije, da so njihove laserske diode izjemno občutljiva bitja. Razmerje med prednapetostnim tokom in izhodno močjo ni linearno v temperaturnih območjih-se premika, premika in zahteva kompenzacijo. Brez ustrezne tovarniške kalibracije vezje za samodejno krmiljenje moči ne ve, kje je optimalna delovna točka. TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly) na koncu deluje ali prevroče, kar pospeši razgradnjo, ali prehladno, kar proizvede nezadostno izhodno moč za proračun povezave.

Kalibracija občutljivosti sprejemnika predstavlja svoje izzive. Odzivnost fotodetektorja se razlikuje med enotami-včasih dramatično-zaradi proizvodnih toleranc v procesu epitaksialne rasti. Modul morda potrebuje 0,85 A/W, da doseže specifikacije, medtem ko njegov sosed na proizvodni liniji potrebuje 0,92 A/W. Splošne iskalne tabele preprosto ne delujejo.

 

Test očesnega diagrama

 

Vsakdo, ki je delal pri testiranju oddajnikov, ve, da je očesni diagram vse. Ali vsaj tako se zdi med kvalifikacijami. Standardi MSA opredeljujejo masko-, ki je v bistvu prepovedano območje v obliki šesterokotnika ali romba-, v katerega sledi signala ne morejo vstopiti. Če se vaša valovna oblika dotakne te maske, modul ne uspe. Pika. Brez pogajanj.

Kaj se dejansko zgodi med kalibracijo očesnega diagrama, je bolj niansirano, kot nakazuje binarno število uspešno/neuspešno. Tehnik-ali vse pogosteje avtomatizirana programska oprema za umerjanje-iterativno prilagaja modulacijski tok in prednapetostno točko ter opazuje, kako se oko odpre ali zapre z vsako spremembo parametra. Širše oko pomeni boljšo mejo signala-do-šuma. Več prostora za sprejemnika za razlikovanje med logičnimi enicami in ničlami. Točka križanja bi morala biti točno pri 50 %, kar kaže na enak čas, porabljen v vsakem logičnem stanju.

Tresenje se kopiči. To je grd del. Celo majhne časovne negotovosti se povečajo prek povezave in zajedajo to dragoceno odprtino za oko, dokler na sprejemniku ne ostane komaj kaj. Kalibracija ujame module s čezmernim intrinzičnim tresenjem, preden postanejo problem nekoga drugega.

 

Temperaturno cikliranje

 

Kalibracija DDM in kaj te številke dejansko pomenijo

 

Specifikacija SFF-8472 je revolucionirala spremljanje oddajnikov z definiranjem standardiziranih pomnilniških zemljevidov za diagnostične podatke. Temperatura, napajalna napetost, prednapetostni tok laserja, moč TX, moč RX – vse je dostopno prek preprostega vmesnika I²C na naslovu A2h. Toda specifikacija ne poudarja dovolj: ti odčitki so tako natančni kot tovarniška kalibracija, ki je ustvarila pretvorbene koeficiente.

Notranje kalibrirani moduli shranjujejo neobdelane vrednosti ADC in uporabljajo fiksne faktorje skaliranja. Formula je videti enostavna: Calibrated_Value=Slope × Raw_ADC + Offset. Vendar določanje teh vrednosti naklona in odmika zahteva sledljivo merilno opremo-umerjene optične merilnike moči, natančne vire toka,-temperaturno nadzorovane komore. En proizvajalec mi je povedal, da samo njihova kalibracijska postaja stane več kot letna plača tehnika, ki jo upravlja. Jaz jim verjamem.

Zunanje kalibrirani moduli potisnejo to zapletenost gostitelju in shranijo polinomske koeficiente za bolj sofisticirano prilagajanje krivulje. Natančnost se izboljša, a tudi računska obremenitev. Večina omrežnih stikal to danes dobro obvlada. Običajna oprema ima včasih težave.

Praktična posledica za omrežne skrbnike: ko vaš nadzorni sistem poroča o moči TX pri -3,2 dBm, je ta številka popolnoma odvisna od kakovosti kalibracije zadevnega modula. Poceni oddajniki-sprejemniki pogosto kažejo odstopanje od dejanske moči za ±1,5 dB. Premium moduli držijo ±0,5 dB. Zelo pomembno, ko odpravljate težave z obrobno povezavo.

 

Kalibracija valovne dolžine za aplikacije DWDM

 

Gosto multipleksiranje z delitvijo valovnih dolžin spremeni vse glede zahtev za umerjanje. Nenadoma nimate opravka s tolerancami ±50 nm, ki so sprejemljive v eno-modulih SR/LR. Kanali DWDM delujejo na 100 GHz ali celo 50 GHz ITU omrežjih. Pri 1550 nm to pomeni približno 0,8 nm razmika. Zgrešite svojo ciljno valovno dolžino za več kot ±0,1 nm in krvavite v sosednje kanale, kar ustvarja preslušavanje, ki se širi skozi celoten sistem.

Nastavljivi oddajniki-sprejemniki dodajo še eno plast kompleksnosti. Umerjanje mora upoštevati-od valovne dolžine odvisne variacije moči v celotnem območju uglaševanja. Modul lahko proizvede -1 dBm pri 1530 nm, vendar le -2,5 dBm pri 1565 nm. Notranje iskalne tabele, ki kompenzirajo to vedenje, zahtevajo karakterizacijo na več točkah valovnih dolžin med proizvodnjo.

Izgubil sem štetje, koliko težav pri uvajanju DWDM izvira iz neustrezne kalibracije valovne dolžine. Simptomi so na začetku vedno zmedeni-občasne napake, nepojasnjeni skoki BER,-odvisno vedenje od temperature, ki izgine, ko modul prinesete nazaj v laboratorij na testiranje.

 

 

Trenutno vprašanje pristranskosti

Laserski prednapetostni tok si zasluži posebno pozornost. To je parameter, ki najbolj kaže na zdravje modula skozi čas. Pravilno kalibriran modul začne delovati s prednapetostnim tokom precej pod alarmnim pragom, kar pušča prostor za neizogibno povečanje, ko se laser stara. Kvantna učinkovitost se poslabša. Zanka APC kompenzira s potiskanjem večjega toka skozi diodo. Sčasoma prednapetostni tok doseže visok-opozorilni prag-vaš signal, da naročite zamenjavo, preden povezava prekine.

Brez natančne kalibracije ta napovedna sposobnost izgine. Prijavljen prednapetostni tok bi lahko znašal 35 mA, ko je dejanski tok 42 mA. Opozorila ne boste videli pravočasno.

 

Produkcijska resničnost

 

Sodobne tovarne oddajnikov dnevno umerijo na tisoče modulov. Avtomatizacija obravnava večino tega-robotski upravljalci, ki vstavljajo module v testne plošče, programske algoritme optimizirajo parametre, samodejne odločitve o uspešnosti/neuspehu na podlagi mask skladnosti MSA. Človeško posredovanje se zgodi predvsem takrat, ko gre kaj narobe ali ko na linijo vstopi nova različica izdelka.

Sama kalibracijska postaja je običajno zgrajena okoli referenčnega sprejemnika z znanimi značilnostmi, visoko{0}}osciloskopa s pasovno širino, zmožnega analize očesnega diagrama, BERT-a (Tester stopnje bitnih napak) za meritve občutljivosti in analizatorja optičnega spektra za preverjanje valovne dolžine. Sistemi za določanje temperature pihajo natančno nadzorovan zrak po modulih med parametričnim testiranjem. Nič ni prepuščeno razmeram v okolju.

Stopnje donosa se zelo razlikujejo glede na kompleksnost izdelka. Preprosti moduli 1G SFP lahko dosežejo 95 %++ uspešnost umerjanja prvega-prehoda. Visokohitrostni-moduli 400G QSFP-DD z modulacijo PAM4? Slišal sem številke, ki so bližje 70 % za nekatere modele, čeprav proizvajalci skrbno varujejo te številke. Okvarjene enote se predelajo-ponovno-s spajkanjem povezav, zamenjajo sumljive komponente-ali pa se v celoti odstranijo, če je napaka bistvena.

Stroškovni pritisk žene nekatere prodajalce k rezkanju. Manj temperaturnih točk med kalibracijo. Slabša merila sprejemanja. Hitrejši časi ciklov. Moduli tehnično še vedno delujejo. Enostavno se ne obnesejo tako dobro ob robu in pod stresom prej propadejo.

 

 

Kaj to pomeni za javna naročila

 

Pri ocenjevanju dobaviteljev oddajnikov in oddajnikov bi morali pri vaši odločitvi upoštevati prakse umerjanja,-vendar se redko pojavljajo v podatkovnih listih. Povprašajte o sledljivosti njihove kalibracijske opreme. Zahtevajte informacije o temperaturnih točkah, uporabljenih med karakterizacijo. Ugotovite, ali izvajajo 100-odstotno testiranje ali se zanašajo na vzorčenje. Odgovori razkrijejo več o kakovosti modulov, kot bi kadarkoli lahko tržne specifikacije.

Tukaj-združljivi sprejemniki in oddajniki tretjih oseb zasedajo zanimiv prostor. Nekateri proizvajalci veliko vlagajo v kalibracijsko infrastrukturo in izdelujejo module, ki ustrezajo ali presegajo kakovost OEM. Drugi ... ne. Sama cena vam ne pove, kateri je kateri. Zmogljivost v temperaturnem razponu in dolgoročna-zanesljivost sta resnična razlikovalna dejavnika, ki sta neposredno povezani s kakovostjo umerjanja med proizvodnjo.

Temeljna resnica ostaja nespremenjena: optični oddajnik-sprejemnik je dober le toliko, kolikor je dober njegov umerjanje. Fizika fotonskih naprav to zahteva. Temperaturne odvisnosti to zahtevajo. To zahteva skladnost z MSA. Kdorkoli vam reče, da je kalibracija neobvezna, bodisi ne razume tehnologije ali pa mu ni mar za čas delovanja vašega omrežja. Nobeno ni sprejemljivo.