光电转换模块相对强度噪声的测试装置和测试方法

摘要

本发明公开了一种光电转换模块相对强度噪声的测试装置和测试方法，通过电信号供应模块为被测光电转换模块提供高速电信号，并利用反射模块形成反射光对被测光电转换模块产生干扰，利用光功率计算与显示模块根据被测光电转换模块的发射光与反射光之间的功率差值标准来控制反射光信号的衰减，为被测光电转换模块提供测试所需的反射干扰光信号，并利用光眼图显示模块显示光电转换模块经过反射光干扰后的发射光的眼图，选取眼图显示模块中眼图的抖动数值的最差值作为采样眼图计算RIN指标。本发明解决了现有技术中存在的光电转换模块相对强度噪声测试方法接线不便、数据分析复杂的问题，达到方便直观地获取被测光电转换模块RIN指标的效果。

权利要求

1.一种光电转换模块相对强度噪声的测试装置，其特征在于，包括：接入模块，将被测光电转换模块电接入该测试装置中；

电信号供应模块，与该接入模块的电输入接口连接，为该被测光电转换模块提供高速电信号；

光耦合模块，包括四个光口，该光耦合模块的第一光口与该接入模块的光输出模块连接，将从该光耦合模块的第一光口输入的激光信号进行分路，形成等功率的两个光分路，分别从该光耦合模块的第三光口、第四光口输出；

第一光功率计算与显示模块，与光耦合模块的第四光口连接，计算并显示该光口输出的光支路的光功率；

光分路模块，包括公共端和两个光口，该公共端与该光耦合模块的第三光口连接，将该光口输出的光支路进行分路，形成等功率的第一光分路和第二光分路；该第二光分路用于形成反射光路；

RIN计算与眼图显示模块，该RIN计算与眼图显示模块的光输入接口连接该光分路模块的第一光分路，将输入的激光信号转换为电信号，并根据该电信号的电噪声功率谱密度计算被测光电转换模块的RIN指标，该RIN计算与眼图显示模块的电同步接口与该电信号供应模块的电同步接口连接；

光反射模块，与该光分路模块的第二光分路连接；所述第二光分路上还设置有光衰减模块和光偏振模块；该光衰减模块对第二光分路的光信号进行衰减得到衰减后的光信号；

该光偏振模块对该衰减后的光信号进行偏振态调整；

第二光功率计算与显示模块，与该光耦合模块的第二光口连接，计算并显示经该光分路模块的公共端接入至该光耦合模块的反射光路的光功率。

2.根据权利要求1所述的光电转换模块相对强度噪声的测试装置，其特征在于，该电信号供应模块为误码仪。

3.根据权利要求1所述的光电转换模块相对强度噪声的测试装置，其特征在于，该RIN计算与眼图显示模块为带RIN计算模块的眼图仪。

4.根据权利要求1所述的光电转换模块相对强度噪声的测试装置，其特征在于，该光耦合模块为2x2光耦合器。

5.根据权利要求1所述的光电转换模块相对强度噪声的测试装置，其特征在于，该光反射模块采用光纤跳线，在该光纤跳线的一端端面上贴有热沉片。

6.一种光电转换模块相对强度噪声的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：被测光电转换模块接收到高速电信号，并将该高速电信号转换为高速光信号；

对该高速光信号进行分路，形成等功率的两个光分路，将其中一个光分路作为入射光，计算该入射光的光功率，将另一光分路再次进行分路形成等功率的第一光分路和第二光分路；

将第一光分路的光信号进行反射形成反射光，利用第二光分路形成眼图；

计算该反射光功率，比较该入射光的光功率与该反射光功率的差值，若该差值达到预先设定的标准，则根据眼图变化获取该被测光电转换模块的RIN指标，所述根据眼图变化获取该被测光电转换模块的RIN指标包括以下步骤：调整反射光路的光偏振态改变该第二光分路的眼图，记录每个光偏振态所对应的光眼图的抖动数值；

比较所有光眼图的抖动数值，选出抖动数值最大的光眼图作为最差光眼图；

计算该最差光眼图所对应的被测光电转换模块的相对强度噪声，作为该被测光电转换模块的RIN指标。

7.根据权利要求6所述的光电转换模块相对强度噪声的测试方法，其特征在于，在比较该入射光的光功率与该反射光功率的差值过程中，该测试方法还包括：若该差值未达到预先设定的标准，则调整反射光路中的反射光的衰减值，直至达到该预先设定的标准。

说明书

光电转换模块相对强度噪声的测试装置和测试方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光通信领域的光电转换模块测试及工程测试评估领域，尤其涉及一种光电转换模块相对强度噪声的测试装置和测试方法，此处光电转换模块的相对强度噪声指的是光电转换模块中激光器的相对强度噪声。

背景技术

[0002] 光电转换模块的激光器相对强度噪声(Relative Intensity Noise，RIN)指标反应光电转换模块中的激光器所能容忍的噪声极限。随着光通信行业的高速发展，对光电转换模块的带宽要求越来越高。千兆比特的光电转换模块向万兆比特光电转换模块升级，40G比特、100G比特的光电转换模块已进入批量和小批量应用阶段。万兆比特光电转换模块的技术指标在生产和工程测试中逐渐凸现，光功率、灵敏度、光电眼图基本指标都有标准化仪器可以衡量，设备基本上是提升速率的平移升级。但以前在低速光电转换模块应用中影响光电转换模块的非关键指标在高速产品上必须控制，RIN指标对客户应用越来越重要。

[0003] 目前，RIN测试都是原理性的讲解，没有标准化仪器。所以，高速光电转换模块在研发和工程应用中对RIN指标的测试和评估比较困难。测试的基本原理见图1，RIN的评估具体为对被测光电转换模块发射的高速调制光信号相对强度噪声的评估，需要模拟实际工程应用中的最恶劣状态。测试链路连接如下：信号发生器产生高速电信号连接到目标测试板，目标测试板上的被测光电转换模块接收到电信号通过电光转换输出光信号；高速光电转换模块发射的光信号通过光分路器分成两路，一路到光功率计进行发射光功率大小的监控，一路通过光偏振态调制装置进入第二级光分路器；第二级光分路器把高速调制光信号分成两路，一路通过光衰减器发射到激光反射装置，用于产生模拟的反射光并用光功率计监控反射光功率大小；另一路光信号传输到光电转换电路模块，光信号转换为电信号，电信号输入信号放大器对输入地微弱电信号进行放大处理，处理好的电信号通过功率计测试电噪声的功率谱密度，最后通过电噪声功率谱密度求出激光器的相对强度噪声，得到被测光电转换模块相对强度噪声指标。

[0004] 以上方法接线不便，特别是数据分析比较复杂，电信号放大器、光电转换电路的选型和制作也比较困难，存在二次引入噪声的不确定性。所以，一般技术人员要准确测试和评估光电转换模块RIN指标是比较困难。

[0005] 本发明的测试方法可以通过简单的自制工具、简便的光路组合并借助安捷伦眼图仪自带的RIN计算模块，模拟光电转换模块应用中的实际状态，定量测试RIN指标。

发明内容

[0006] 有鉴于此，为了克服现有技术中存在的光电转换模块相对强度噪声测试方法接线不便、数据分析复杂的问题，本发明提供一种光电转换模块相对强度噪声的测试装置和测试方法，用比较简单的仪器设备结合安捷伦眼图仪的RIN计算模块测试光电转换模块中激光器的RIN指标，为新产品的研发设计评估提供准确的判定依据。

[0007] 为了方便直观地测试光电转换模块中激光器的RIN指标，本发明的激光器的相对强度噪声测试装置包括：

[0008] 接入模块，将被测光电转换模块电接入该测试装置中；

[0009] 电信号供应模块，与该接入模块的电输入接口连接，为该被测光电转换模块提供高速电信号；

[0010] 光耦合模块，包括四个光口，该光耦合模块的第一光口与该接入模块的光输出模块连接，将从该光耦合模块的第一光口输入的激光信号进行分路，形成等功率的两个光分路，分别从该光耦合模块的第三光口、第四光口输出；

[0011] 第一光功率计算与显示模块，与光耦合模块的第四光口连接，计算并显示该光口输出的光支路的光功率；

[0012] 光分路模块，包括公共端和两个光口，该公共端与该光耦合模块的第三光口连接，将该光口输出的光支路进行分路，形成等功率的第一光分路和第二光分路；该第二光分路用于形成反射光路；

[0013] RIN计算与眼图显示模块，该RIN计算与眼图显示模块的光输入接口连接该光分路模块的第一光分路，将输入的激光信号转换为电信号，并根据该电信号的电噪声功率谱密度计算被测光电转换模块的RIN指标，该RIN计算与眼图显示模块的电同步接口与该电信号供应模块的电同步接口连接；

[0014] 光反射模块，与该光分路模块的第二光分路连接。

[0015] 第二光功率计算与显示模块，与该光耦合模块的第二光口连接，计算并显示经该光分路模块的公共端接入至该光耦合模块的反射光路的光功率。

[0016] 进一步地，该光分路模块的第二光分路上还设置有光衰减模块和光偏振模块；该光衰减模块对第二光分路的光信号进行衰减得到衰减后的光信号；该光偏振模块对该衰减后的光信号进行偏振态调整。

[0017] 本发明还公开了一种光电转换模块相对强度噪声的测试方法，包括以下步骤：

[0018] 被测光电转换模块接收到高速电信号，并将该高速电信号转换为高速光信号；

[0019] 对该高速光信号进行分路，形成等功率的两个光分路，将其中一个光分路作为入射光，计算该入射光的光功率，将另一光分路再次进行分路形成等功率的第一光分路和第二光分路；

[0020] 将第一光分路的光信号进行反射形成反射光，利用第二光分路形成眼图；

[0021] 计算该反射光功率，比较该入射光的光功率与该反射光功率的差值，若该差值达到预先设定的标准，则根据眼图变化获取该被测光电转换模块的RIN指标。

[0022] 进一步地，若该差值未达到预先设定的标准，则调整反射光路中的反射光的衰减值，直至达到该预先设定的标准。

[0023] 其中，根据眼图变化获取该被测光电转换模块的RIN指标包括以下步骤：

[0024] 调整反射光路的光偏振态改变该第二光分路的眼图，记录每个光偏振态所对应的光眼图的抖动数值；

[0025] 比较所有光眼图的抖动数值，选出抖动数值最大的光眼图作为最差光眼图；

[0026] 计算该最差光眼图所对应的被测光电转换模块的相对强度噪声，作为该被测光电转换模块的RIN指标。

[0027] 与现有技术相比，本发明具有以下优势：本发明通过电信号供应模块为被测光电转换模块提供高速电信号，并利用反射模块形成反射光对被测光电转换模块产生反射光干扰，利用光功率计算与显示模块根据被测光电转换模块的发射光与反射光之间的功率差值标准来控制反射光信号的衰减，为被测光电转换模块提供测试所需的反射光干扰，并利用RIN计算与眼图显示模块显示经过反射光干扰后的发射光的眼图，选取眼图显示模块中眼图的抖动数值的最差值作为采样眼图计算RIN指标。本发明的相对强度噪声测试装置可以使RIN评估原本需要专业工程师通过数据测试采集加复杂计算才能得到结果的测试过程改进到普通技术人员就可以操作，并且能定量模拟现场情况快速评估出结果。测试装置的模块可利用光电转换模块生产设备来实现或简单加工即可实现，本发明的RIN评估方法简单实用，可以实现光电转换模块的生产、检验批量化控制，大大提高了操作人员的工作效率。

附图说明

[0028] 图1是现有技术中光电转换模块相对强度噪声的测试原理图；

[0029] 图2是本发明的光电转换模块相对强度噪声的测试装置的结构示意图。

具体实施方式

[0030] 下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

[0031] 图2中的光电转换模块相对强度噪声的测试装置，用于测试被测光电转换模块4的激光器RIN指标，包括：带RIN计算模块的眼图仪1、误码仪2、光电转换测试板3、2x2光耦合器5、双通道光功率计6、光分路器7、光衰减器8、光偏振器9、反射光纤10；

[0032] 误码仪2的同步电接口与带RIN计算模块的眼图仪1的同步电接口连接，误码仪2的电输出接口通过高速同轴电缆连接到光电转换测试板3的电信号输入接口，电输入接口通过高速同轴电缆连接到光电转换测试板3的电输出接口；光电转换测试板3上设置有接入插座，用于将被测光电转换模块4接入该测试装置；2x2光耦合器5的第一光口通过光纤跳线连接到被测光电转换模块4的光输出接口，第二光口通过光纤跳线连接到双通道光功率计6的第一通道接口，第四光口通过光纤跳线连接到双通道光功率计6的第二通道接口，第三光口通过光纤跳线连接到光分路器7的公共端；光分路器7的第一光输出接口连接带RIN计算模块的眼图仪1的光输入接口，第二光输出接口通过光纤连接到光衰减器8的光输入接口；光衰减器8的光输出接口通过光纤连接到偏振态调整的光偏振器9的光输入接口，光偏振器的光输出接口上连接有反射光纤10。

[0033] 上述反射光纤10采用光反射跳线，包括一根普通测试用的光纤跳线，光纤跳线的两端采用FC接头或其他接头，在光纤跳线的一端端面上贴有带镀金层的镜面材料，该镜面材料可以采用激光器封装用的热沉片。在高倍放大镜下将热沉片平贴在一端端面上，在使用时使得热沉片与光信号的传播方向垂直，形成几乎全反射的光反射跳线。

[0034] 上述光电转换模块测试板3采用普通的光电模块生产测试板；2x2光耦合器5选用双向分路比50％、50％的光耦合器；分路器选用分路比50％、50％的光分路器7；光衰减器8选用通用光衰减器；上述光偏振器9采用三环结构光偏振器(光偏振态调整扭偏器)；上述带RIN计算模块的眼图仪1可以采用安捷伦86100D。

[0035] 该测试装置工作时，误码仪2生成带码型的高速电信号，光电转换测试板3上的被测光电转换模块4接收到该高速电信号进行电光转换输出高速光信号，高速光信号通过光纤跳线通过光耦合器5分成两路，一路通过第四光口输入到双通道光功率计6的第一通道进行输出光功率监控，另一路通过连接在第三光口的光纤跳线连接到下一级光分路器7的公共端，通过光分路器7的光信号分成两路，第一光分路进入眼图仪1，眼图仪1上显示对应的眼图和相对噪声计算结果；第二光分路通过光衰减器8进行衰减后再通过光偏振器9进行偏振态调整后作为反射光纤10的入射光，入射光经过反射光纤10的反射后，再次进入光分路器7并通过其公共端进入2x2光耦合器5的第三光口，经光耦合器5的第一光口和第二光口输出，从第一光口输出的光信号作为被测光电转换模块4的反射光信号，对其发射光信号形成干扰，被光电转换模块的激光器被发射光干扰后发射的发射光相应地影响眼图仪1上的眼图、眼图抖动数值以及相对噪声的计算结果；从第二光口输出的光信号(即回路分支光口)通过光纤跳线连接到双通道光功率计6的第二通道进行反射光功率监控。

[0036] 不同速率的光电转换模块的反射指标、工作频段以及发射光波长不同，本实施例中的被测光电转换模块4的传输速率为10Gbit/s，利用图2中的测试装置对被测光电转换模块4的激光器RIN指标进行测试，包括以下步骤：

[0037] (1)接通电源，按照被测光电转换模块4的工作参数对测试装置进行初始化。

[0038] 被测光电转换模块4插入光电转换测试板3上对应插座，开启眼图仪1、误码仪2、双通道光功率计6及光电转换模块测试板3的电源，设置误码仪2和被测光电转换模块4匹配的高速信号、设置眼图仪1的滤波器对应被测光电转换模块工作频段，设置双通道光功率计6波长对应被测光电转换模块4的发射光波长，光功率读数单位设置为dBm。

[0039] (2)检查测试装置的光链路是否连接正常。

[0040] 被测光电转换模块4发射的光信号通过2x2光耦合器5分成功率相同的两路光信号，一路经过光分路器7分路成功率相同的两路后，其中一路进入眼图仪1，因此，双通道光功率计6上第一通道的光功率读数为眼图仪1的输入光功率的2倍，即光功率差值在3dBm左右。观察双通道光功率计6上第一通道的光功率读数及眼图仪1的输入光功率读数，光功率差值在3dBm左右确认光链路连接正常。

[0041] (3)根据被测光电转换模块4的反射指标预先设定入射光的光功率与反射光功率的差值标准，调整光衰减器8。

[0042] 10Gbit/s的光电转换模块一般采用最差光路回损为12dB标准，即入射光与反射光的差值为12dB，被测光电转换模块4发射的光信号通过2x2光耦合器5分成功率相同的两路光信号，一路连接双通道光功率计6上第一通道，一路经过光分路器7分路成功率相同的两路后，其中一路作为入射光经过发射光纤10的反射形成反射光，发射光再通过光分路器7的公共端输出至2x2光耦合器5一侧的光口，2x2光耦合器5任意侧的光口输出的光信号均为在另一侧光口输入的光信号功率的一半，因此，双通道光功率计6上第一通道的光功率读数比连接2x2光耦合器5回路分支光口的第二通道的光功率读数为15dBm，因此将差值标准设置为15dBm。

[0043] 观察双通道光功率计6两个通道的光功率读数，在dBm单位下第一通道的光功率读数与第二通道的反射光功率读数相减，两数差是否等于15dBm。如果大于则调整光衰减器8减少衰减量加大反射光功率，如果小于则调整光衰减器8加大衰减量减少反射光功率，直到调整到两个通道的光功率读数差等于15dBm。

[0044] (4)调整光偏振器9改变光传输的偏振态，将偏振态和眼图的抖动数值对应。

[0045] 调整光偏振器9改变光传输的偏振态，同时观察眼图仪1上光眼图的指标，记录每个偏振态所对应的光眼图的抖动数值，选取所有光眼图的抖动数值中最大的作为最差光眼图，找到最差光眼图所对应的偏振态，固定光偏振器9的调整位置，保证光偏振态不变。

[0046] (5)在眼图仪1上抓取找到的最差光眼图，设置眼图仪1进入RIN测试计算模式，眼图仪1的RIN计算模块通过计算直接显示RIN读数，单位为dB/Hz，测试人员可以直接读出被评估光电转换模块的RIN指标。

[0047] (6)为了保证测试的准确性，重复上述步骤(4)和(5)，进行多次测试，选取光眼图的最差值作为光电转换模块的RIN指标。一般测试次数选为3次。

[0048] 以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。