硅光第四篇：光衰減器

在光通信系統(tǒng)中，光接收設(shè)備必須接收在其設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的光信號(hào)強(qiáng)度，以確保正常工作。若接收的光功率過強(qiáng)或過弱，都會(huì)影響設(shè)備的工作性能。當(dāng)接收到的光功率過高時(shí)，可以通過使用光衰減器來調(diào)整，將光功率降低到合適的范圍內(nèi)，從而保障設(shè)備的正常運(yùn)行并可能延長其使用壽命。傳統(tǒng)上，光衰減器能夠根據(jù)具體需求對(duì)光功率進(jìn)行精確的衰減。這樣做不僅防止了光接收機(jī)發(fā)生飽和失真，還滿足了光線路測(cè)試中的特定要求，例如執(zhí)行靈敏度測(cè)試等。此外，它還可以用于均衡多路傳輸路徑中的光功率差異，確保各支路之間的平衡。

光衰減器主要分為兩類：可調(diào)光衰減器和固定光衰減器。它們的關(guān)鍵性能指標(biāo)包括工作波長、回波損耗、衰減量及其精度（涵蓋衰減范圍和分辨率）以及工作溫度等。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估系統(tǒng)的損耗及執(zhí)行各種測(cè)試至關(guān)重要。接下來，讓我們一同探索是德科技（Keysight Technologies）的光衰減器系列產(chǎn)品，了解更多詳情。

新一代C系列光衰減器

是德科技 N7752C和N776XC系列可變衰減器能夠精確控制進(jìn)入被測(cè)件的輸入功率，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性。新一代C系列光衰減采用統(tǒng)一的機(jī)電和觸發(fā)設(shè)計(jì)，能夠提高系統(tǒng)搭建的效率，提高設(shè)備空間利用率。特別說明，新一代衰減器采用內(nèi)置圖形用戶界面，無需安裝軟件即可輕松控制儀表，可通過LAN和USB接口連接訪問設(shè)備。

小貼士

N7752C是單模、雙通道光衰減器，并配備兩個(gè)獨(dú)立光功率計(jì)。

N7764C是單模、四通道光衰減器。

N7768C是多模、四通道光衰減器。

功能篇

在光器件測(cè)量系統(tǒng)中，光衰減器可以在兩種模式下工作：衰減模式和功率控制模式。在衰減模式下，光衰減器用于調(diào)整輸入到被測(cè)設(shè)備的光功率，適用于如光壓力眼接收靈敏度測(cè)試等場(chǎng)景。而在功率控制模式下，它則確保輸入到被測(cè)設(shè)備的光功率保持穩(wěn)定。N77XXC系列設(shè)備具體支持以下兩種工作模式：

? 功率控制模式

N77XXC系列可變光衰減器配備了功率設(shè)置模式，允許用戶精確設(shè)定衰減器輸出端的光功率水平。該設(shè)備內(nèi)置了高精度功率計(jì)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和精準(zhǔn)控制輸出端的光功率。當(dāng)功率控制功能激活時(shí)，儀器能夠自動(dòng)補(bǔ)償輸入功率的波動(dòng)，確保所設(shè)定的輸出功率水平維持在±0.02 dB的典型重復(fù)性范圍內(nèi)。這一特性保障了測(cè)試條件的高度穩(wěn)定性和可靠性。

衰減器輸出功率監(jiān)控

此外，N7752C型號(hào)配備了兩個(gè)獨(dú)立的功率計(jì)，能夠測(cè)量來自外部光纖的絕對(duì)光功率，這有助于校準(zhǔn)衰減器輸出監(jiān)控器的偏移量，并修正由于外部連接器、開關(guān)和耦合器引入的插入損耗。同時(shí)，該衰減器提供模擬電壓輸出，可為諸如探針自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)等應(yīng)用提供必要的反饋，從而支持精確的探針自動(dòng)對(duì)齊操作。這一功能集大大提升了測(cè)試設(shè)置的準(zhǔn)確性和效率。

?衰減模式

在衰減設(shè)置模式下，用戶可以直接設(shè)定以dB為單位的衰減值，此操作無需依賴功率監(jiān)控。當(dāng)衰減器不具備功率監(jiān)控功能，或者其功率監(jiān)控讀數(shù)受到干擾（例如由于信號(hào)調(diào)制、其他波長信號(hào)或反向信號(hào)的影響），該功能顯得尤為有用。通過這種方式，即使在復(fù)雜信號(hào)環(huán)境下，也能確保精確設(shè)置衰減水平，不受外部因素干擾。

在測(cè)試對(duì)功率變化敏感的設(shè)備時(shí)，可以通過在儀器上設(shè)置特定的變化率，并將其應(yīng)用于衰減模式，以確保測(cè)試的精確性和可控性。對(duì)于N7768C型號(hào)，其變化率可設(shè)定在0.1至80 dB/s或最高達(dá)1000 dB/s；而N7752C和N7764C型號(hào)則支持從0.1至1000 dB/s的更廣范圍調(diào)整。N77XXC系列衰減器還具備編程每個(gè)衰減步進(jìn)斜率的功能，允許用戶定義每個(gè)步進(jìn)的停留時(shí)間，既能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的步進(jìn)衰減，也能與外部觸發(fā)器同步操作。此外，這一系列的衰減器還提供了外部觸發(fā)輸出功能，增強(qiáng)了測(cè)試過程中的靈活性和控制能力。

光壓力眼測(cè)試方案

在IEEE 802.3規(guī)范中，針對(duì)數(shù)據(jù)中心和云計(jì)算等應(yīng)用場(chǎng)景，定義了一系列高速接口標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)從早期的10G和40G以太網(wǎng)規(guī)范，發(fā)展到如今的100G和400G以太網(wǎng)規(guī)范，乃至正在制定中的800G和1.6T以太網(wǎng)規(guī)范，每一步都包含了對(duì)接收機(jī)壓力靈敏度測(cè)試的重要要求。

壓力容限測(cè)試的含義是測(cè)試接收機(jī)在惡劣的輸入信號(hào)情況下，是否能夠正常工作。具體的測(cè)試原理是使用測(cè)試儀表產(chǎn)生一個(gè)劣化的光眼圖信號(hào)，稱為壓力眼信號(hào)。壓力眼信號(hào)的參數(shù)有明確規(guī)定，例如 SECQ、VECP、ER等。在不同的規(guī)范中壓力眼的具體指標(biāo)會(huì)有不同。通過校準(zhǔn)后的壓力眼會(huì)輸入被測(cè)接收機(jī)，在這種情況下對(duì)接收機(jī)靈敏度和抖動(dòng)容限進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)IEEE 802.3測(cè)試規(guī)范，不論是100G還是400G的壓力眼測(cè)試系統(tǒng)都相當(dāng)復(fù)雜，涉及光信號(hào)和電信號(hào)的產(chǎn)生與測(cè)試，以及眾多設(shè)備和附件的使用。當(dāng)前在進(jìn)行壓力眼測(cè)試時(shí)主要面臨的挑戰(zhàn)包括：

1)

連接復(fù)雜：進(jìn)行壓力眼測(cè)試需要使用多種儀器，包括碼型發(fā)生器、噪聲注入源、電光轉(zhuǎn)換器、可調(diào)光衰減器和校準(zhǔn)示波器等。這些設(shè)備通過各種線纜和轉(zhuǎn)接器相互連接，構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的測(cè)試環(huán)境。這種復(fù)雜的連接不僅增加了搭建和配置測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)間，還提高了因連接錯(cuò)誤或連接不可靠導(dǎo)致系統(tǒng)性能下降甚至無法正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。因此，確保每個(gè)連接點(diǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性對(duì)于維持測(cè)試系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率至關(guān)重要。正確的布線和嚴(yán)格的檢查流程可以有效減少這些問題的發(fā)生。

2)

壓力眼校準(zhǔn)過程中的挑戰(zhàn)：在對(duì)壓力眼參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)的過程中，經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情況：當(dāng)將一個(gè)特定的參數(shù)調(diào)整至目標(biāo)值后，接著調(diào)整下一個(gè)參數(shù)時(shí)，由于各參數(shù)間存在的相互關(guān)聯(lián)，可能會(huì)導(dǎo)致之前已調(diào)好的參數(shù)偏離其目標(biāo)值。因此，在實(shí)際校準(zhǔn)過程中，往往需要通過反復(fù)迭代的方式對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)，才能確保所有參數(shù)最終符合規(guī)范要求的目標(biāo)值。這種迭代調(diào)節(jié)的過程對(duì)于保證壓力眼信號(hào)滿足嚴(yán)格的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要，同時(shí)也考驗(yàn)著技術(shù)人員的耐心和專業(yè)技能。

3)

在測(cè)試儀表中，參考電光（EO）轉(zhuǎn)換器是一個(gè)關(guān)鍵組件。由于商用光發(fā)射機(jī)通常無法線性傳遞壓力參數(shù)，因此必須使用儀表級(jí)別的線性EO轉(zhuǎn)換器來生成精確的壓力眼圖信號(hào)。然而，EO轉(zhuǎn)換器對(duì)溫度和環(huán)境條件較為敏感，這使得在測(cè)試過程中需要頻繁進(jìn)行校準(zhǔn)，以確保測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。定期校準(zhǔn)EO轉(zhuǎn)換器不僅能夠維持信號(hào)生成的準(zhǔn)確性，還能有效提升測(cè)試系統(tǒng)的整體可靠性。

綜上所述，構(gòu)建壓力眼測(cè)試系統(tǒng)是一項(xiàng)充滿挑戰(zhàn)的任務(wù)。它不僅需要多種精密儀表的協(xié)同工作，還依賴于高度自動(dòng)化的校準(zhǔn)流程，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性及高度的可重復(fù)性。通過精心配置這些設(shè)備并實(shí)施嚴(yán)格的校準(zhǔn)步驟，可以有效提升測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和效率，從而保證在不同條件下獲得一致且可信的結(jié)果。

光壓力眼測(cè)試方案

光壓力眼測(cè)試方案主要依賴于一系列專業(yè)儀表，包括M8040A誤碼儀、81491/2A參考發(fā)射機(jī)、可調(diào)激光源、光衰減器以及N1092X系列光采樣示波器。針對(duì)400G壓力眼測(cè)試的特殊需求，還需要生成高頻正弦干擾和高斯噪聲，這時(shí)會(huì)使用到M8195A/M8196A系列任意波形發(fā)生器或M8054A作為干擾源。在具體操作中，雙通道任意波形發(fā)生器產(chǎn)生兩種干擾信號(hào)，這些信號(hào)通過功分器與定向耦合器被注入到PAM4電信號(hào)中，隨后通過參考發(fā)射機(jī)將這些干擾調(diào)制到PAM4光信號(hào)上。整個(gè)系統(tǒng)由400G壓力眼自動(dòng)測(cè)試軟件N497BSCB控制，確保各儀表能夠高效協(xié)同工作，從而實(shí)現(xiàn)壓力眼校準(zhǔn)及測(cè)試流程的自動(dòng)化執(zhí)行。