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【小龙说】Mux/Demux工艺生产测试

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【小龙说】Mux/Demux工艺生产测试

2019/12/17

在高速发展的光纤通信系统中,光模块的应用越来越广泛。光模块不仅有光电转换功能,还集成了很多信号处理功能,如Mux/Demux,CDR等功能。

图1 Mux/Demux功能示意图

WDM是将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束,沿着单根光纤传输;在发送端经复用器(亦称合波器,MulTIplexer)汇合在一起,并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输;在接收端,经解复用器(亦称分波器或称去复用器,DemulTIplexer)将各种不同波长的光信号分开,然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息,称为光波分复用技术,简称WDM。
 
Mux/Demux是WDM系统使用中不可或缺的两种元件。WDM使光纤网络能同时传送数个波长的光信号,Mux是负责将数个波长汇集至一起的元件,Demux则是负责将汇集至一起的波长分开的元件。
 
目前Mux/Demux主要有几种类型:介质薄膜干涉型、平面波导光栅型、熔融拉锥耦合型、光纤布拉格光栅型。介质薄膜干涉型是利用涂覆在玻璃片上的多层不同折射率的介质薄膜来组合或者分离WDM中的特定波长,独立于光纤的性能,可根据系统的要求来制作,不同的薄膜层数可以得到不同的滤波器,优点是插入损耗很小,隔离度较高,但是想实现信道间隔小于0.8nm的WDM系统比较困难;平面波导光栅型是在同一基片上涂覆平面波导和平面衍射光栅,优点在于其平面特性,如可再现性,易与光纤连接等;熔融拉锥型是利用单模熔融拉锥耦合器的波谱特性来获得所需性能的Mux/Demux,它的结构简单,成本低,器件的隔离度典型值较好,与光栅型波分复用器相比,器稳定性,可靠性,以及插损都有较大改善,但是隔离度稍差;光纤光栅型是利用光纤材料的光敏性,通过紫外曝光的方法将入射光相干场图样写入纤芯,在纤芯内产生沿纤芯轴向的折射率周期性变化,从而形成光栅。通过改善光栅周期和折射率调制可以获得不同的谐振波长和反射带宽,来适用于不同的WDM系统,缺点是成本与信道数成正比。
图2 光模块里的Mux/Demux结构
 
图3 CWDM器件
 
Mux/Demux的工艺生产测试尤为重要,该器件属于光学无源器件,详细可以参考之前文章光学无源器件自动化测试系统。测试系统包括光谱仪、宽带光源或可调光源、高速光功率计、待测Mux/Demux、光开关等。宽带光源发射光经光开关切换后进入待测Mux/Demux,由光谱仪进行分析,可以提高测试效率。此外根据器件带宽的差异,对于DWDM器件可以选用可调光源加高速光功率计组合。测试过程中高速光功率计同步触发,与可调光源联动,实现同步探测,计算机可以通过控制软件读取每个步进点的功率值,并描绘成光谱曲线。
 
图4 测试系统
 
在实际工艺生产测试中,测试软件扮演着“指挥中枢”的角色,软件的操作性和稳定性直接决定了测试的效率。为此,伽蓝特公司专门研发了一套适合自动化测试的软件——TestBot。TestBot是一款功能十分强大的测试软件,具有稳定可靠,容易操作,适合自动化测试的特点,可广泛应用于各类光无源器件如分路器、WDM、光纤光栅等测试。
 
》》》软件介绍
 
 
图5 软件介绍图
 
软件操作步骤:主界面→设备连接→测试参数设置→设置数据存储路径→光谱归零→器件测试。软件界面简洁明了,操作步骤简单易学。
 
》》》测试指标
 
 
图6 测试指标图
 
可调光源的步进值根据器件带宽差异设置:CWDM测试一般为0.1nm,DWDM测试一般为0.01nm。接入测试产品前,根据功率计采集的每个步进点的数值,设为背景曲线,即为A线;接入测试产品后,执行扫描功能,得出实测曲线,即为B线;测试参数的逻辑计算基于C=A-B。(注:以上指标均可自主添加、删除、修改)