เครื่องรับส่งสัญญาณโมดูลออปติคอลต้องมีการสอบเทียบ

 

ทำไมการสอบเทียบจึงมีความสำคัญมากกว่าที่คุณคิด

 

ฉันเคยเห็นวิศวกรข้ามขั้นตอนการสอบเทียบภายใต้แรงกดดันด้านการผลิต ความคิดที่ไม่ดี โมดูลอาจทำงานได้ดีบนม้านั่งทดสอบที่อุณหภูมิห้อง โดยนั่งดูมีสุขภาพดีอย่างสมบูรณ์ จากนั้นก็จัดส่ง ติดตั้งในชั้นวางศูนย์ข้อมูลซึ่งมีอุณหภูมิโดยรอบอยู่ระหว่าง 15 องศาถึง 45 องศา ขึ้นอยู่กับภาระการทำความเย็น นั่นคือตอนที่ปัญหาเริ่มต้นขึ้น

เรื่องของตัวรับส่งสัญญาณแสงก็คือเลเซอร์ไดโอดของพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่ไวต่อความรู้สึกอย่างมาก ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไบแอสและกำลังเอาท์พุตไม่เป็นเส้นตรงตลอดช่วงอุณหภูมิ- แต่จะเลื่อน เบี่ยงเบน และต้องการการชดเชย หากไม่มีการสอบเทียบจากโรงงานอย่างเหมาะสม วงจรควบคุมพลังงานอัตโนมัติจะไม่รู้ว่าจุดปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุดอยู่ที่ใด TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly) จบลงด้วยการทำงานร้อนเกินไป เร่งการเสื่อมสภาพ หรือเย็นเกินไป ส่งผลให้มีกำลังเอาต์พุตไม่เพียงพอสำหรับงบประมาณในการเชื่อมต่อ

การสอบเทียบความไวของตัวรับสัญญาณนำเสนอความท้าทายในตัวเอง การตอบสนองของเครื่องตรวจจับแสงจะแตกต่างกันไปในแต่ละหน่วย-บางครั้งก็อย่างมาก- เนื่องจากความทนทานต่อการผลิตในกระบวนการเจริญเติบโตของเยื่อบุผิว โมดูลอาจต้องใช้ 0.85 A/W เพื่อให้บรรลุตามข้อกำหนด ในขณะที่โมดูลเพื่อนบ้านในสายการผลิตต้องใช้ 0.92 A/W ตารางการค้นหาทั่วไปไม่ได้ตัดออก

 

การทดสอบแผนภาพตา

 

ใครก็ตามที่เคยทำงานในการทดสอบตัวรับส่งสัญญาณจะรู้ดีว่าแผนภาพตาคือทุกสิ่ง หรืออย่างน้อยก็รู้สึกแบบนั้นระหว่างรอบคัดเลือก มาตรฐาน MSA กำหนดมาสก์-โดยพื้นฐานแล้วเป็นโซนต้องห้ามที่มีรูปร่างเหมือนหกเหลี่ยมหรือสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูน-ซึ่งร่องรอยสัญญาณไม่สามารถเข้าไปได้ หากรูปคลื่นของคุณสัมผัสกับมาสก์นั้น โมดูลจะล้มเหลว ระยะเวลา. ไม่มีการเจรจาต่อรอง

สิ่งที่เกิดขึ้นจริงระหว่างการสอบเทียบแผนภาพตานั้นละเอียดกว่าไบนารี่ที่ผ่าน/ไม่ผ่านที่แนะนำ ช่างเทคนิค-หรือที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ คือซอฟต์แวร์การสอบเทียบอัตโนมัติ-จะปรับกระแสการปรับและจุดไบอัสซ้ำๆ โดยดูว่าตาเปิดหรือปิดอย่างไรเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์แต่ละรายการ ดวงตาที่กว้างขึ้นหมายถึงสัญญาณที่ดีกว่า-ถึง-ขอบเสียงรบกวน มีพื้นที่มากขึ้นสำหรับผู้รับในการแยกแยะระหว่างค่าตรรกะและค่าศูนย์ จุดครอสโอเวอร์ควรอยู่ที่ 50% ซึ่งบ่งชี้เวลาที่ใช้เท่ากันในแต่ละสถานะลอจิก

ความกระวนกระวายใจสะสม นั่นเป็นส่วนที่น่ารังเกียจ แม้แต่ความไม่แน่นอนของจังหวะเวลาเล็กๆ น้อยๆ ก็ปะปนกันในลิงก์ กัดกร่อนดวงตาอันมีค่านั้นจนแทบไม่เหลืออะไรเลยที่เครื่องรับ การสอบเทียบจะจับโมดูลที่มีความกระวนกระวายใจจากภายในมากเกินไปก่อนที่จะกลายเป็นปัญหาของผู้อื่น

 

การปั่นจักรยานตามอุณหภูมิ

 

การสอบเทียบ DDM และความหมายของตัวเลขที่แท้จริง

 

ข้อมูลจำเพาะ SFF-8472 ปฏิวัติการตรวจสอบตัวรับส่งสัญญาณโดยกำหนดการแมปหน่วยความจำที่เป็นมาตรฐานสำหรับข้อมูลการวินิจฉัย อุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย กระแสไบแอสของเลเซอร์ กำลัง TX และกำลัง RX ทั้งหมดนี้เข้าถึงได้ผ่านอินเทอร์เฟซ I²C แบบธรรมดาที่ที่อยู่ A2h แต่นี่คือสิ่งที่ข้อกำหนดไม่ได้เน้นย้ำเพียงพอ: การอ่านเหล่านั้นมีความแม่นยำพอๆ กับการสอบเทียบจากโรงงานที่สร้างค่าสัมประสิทธิ์การแปลง

โมดูลที่ปรับเทียบภายในจะเก็บค่า ADC ดิบและใช้ปัจจัยสเกลคงที่ สูตรดูตรงไปตรงมา: Calibrated_Value=ความชัน × Raw_ADC + Offset แต่การกำหนดค่าความชันและค่าออฟเซ็ตเหล่านั้นต้องใช้อุปกรณ์วัดที่ตรวจสอบย้อนกลับได้-มิเตอร์กำลังแสงที่สอบเทียบแล้ว แหล่งกำเนิดกระแสที่แม่นยำ ห้อง-ที่ควบคุมอุณหภูมิ ผู้ผลิตรายหนึ่งบอกฉันว่าสถานีสอบเทียบเพียงอย่างเดียวมีค่าใช้จ่ายมากกว่าเงินเดือนประจำปีของช่างเทคนิคที่ปฏิบัติงาน ฉันเชื่อพวกเขา

โมดูลที่ปรับเทียบจากภายนอกผลักดันความซับซ้อนนี้ไปยังโฮสต์ โดยจัดเก็บค่าสัมประสิทธิ์พหุนามสำหรับการปรับเส้นโค้งที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ความแม่นยำดีขึ้น แต่ภาระในการคำนวณก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน สวิตช์เครือข่ายส่วนใหญ่จัดการได้ดีในปัจจุบัน อุปกรณ์รุ่นเก่าบางครั้งต้องดิ้นรน

ผลกระทบในทางปฏิบัติสำหรับผู้ดูแลระบบเครือข่าย: เมื่อระบบตรวจสอบของคุณรายงานกำลัง TX ที่ -3.2 dBm จำนวนนั้นจะขึ้นอยู่กับคุณภาพการสอบเทียบของโมดูลที่เป็นปัญหาทั้งหมด เครื่องรับส่งสัญญาณราคาถูกมักจะแสดงความแปรผัน ±1.5 dB จากกำลังจริง โมดูลระดับพรีเมียมมีค่า ±0.5 dB มีความสำคัญมากเมื่อคุณแก้ไขปัญหาลิงก์ส่วนขอบ

 

การสอบเทียบความยาวคลื่นสำหรับการใช้งาน DWDM

 

มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่นจะเปลี่ยนแปลงทุกอย่างเกี่ยวกับข้อกำหนดในการสอบเทียบ ทันใดนั้น คุณไม่ได้ต้องเผชิญกับความคลาดเคลื่อน ±50 นาโนเมตรที่ยอมรับได้ในโมดูล SR/LR โหมดเดียว- ช่อง DWDM ทำงานบนกริด ITU 100GHz หรือ 50GHz ที่ 1550 นาโนเมตร นั่นแปลว่ามีระยะห่างประมาณ 0.8 นาโนเมตร พลาดความยาวคลื่นเป้าหมายของคุณมากกว่า ±0.1 นาโนเมตร และคุณกำลังไหลเข้าสู่ช่องสัญญาณที่อยู่ติดกัน ทำให้เกิดครอสทอล์คที่แพร่กระจายผ่านทั้งระบบ

ตัวรับส่งสัญญาณที่ปรับแต่งได้จะเพิ่มความซับซ้อนอีกชั้นหนึ่ง การสอบเทียบต้องคำนึงถึงความยาวคลื่น-ความแปรผันของพลังงานที่ขึ้นต่อกันตลอดช่วงการปรับจูน โมดูลอาจสร้าง -1 dBm ที่ 1530nm แต่เพียง -2.5 dBm ที่ 1565nm ตารางการค้นหาภายในที่ชดเชยพฤติกรรมนี้จำเป็นต้องมีการระบุคุณลักษณะที่จุดความยาวคลื่นหลายจุดในระหว่างการผลิต

ฉันลืมไปแล้วว่ามีปัญหาในการใช้งาน DWDM มากเพียงใดซึ่งย้อนกลับไปถึงการสอบเทียบความยาวคลื่นที่ไม่เพียงพอ อาการต่างๆ มักจะทำให้เกิดความสับสนในช่วงแรก-ข้อผิดพลาดที่เกิดขึ้นเป็นระยะๆ การเพิ่มขึ้นของ BER ที่ไม่สามารถอธิบายได้ -พฤติกรรมที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่จะหายไปเมื่อคุณนำโมดูลกลับไปที่ห้องปฏิบัติการเพื่อทำการทดสอบ

 

 

คำถามปัจจุบันที่มีอคติ

กระแสอคติของเลเซอร์สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ เป็นพารามิเตอร์ที่บ่งบอกถึงความสมบูรณ์ของโมดูลได้มากที่สุดเมื่อเวลาผ่านไป โมดูลที่ได้รับการปรับเทียบอย่างเหมาะสมจะเริ่มทำงานโดยมีกระแสไบแอสต่ำกว่าเกณฑ์การแจ้งเตือน เหลือพื้นที่ว่างสำหรับการเพิ่มขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ตามอายุของเลเซอร์ ประสิทธิภาพควอนตัมลดลง วงจร APC ชดเชยโดยการดันกระแสให้มากขึ้นผ่านไดโอด ในที่สุด กระแสอคติจะถึง-เกณฑ์คำเตือน-ที่สูง ซึ่งเป็นสัญญาณให้คุณสั่งเปลี่ยนก่อนที่ลิงก์จะพัง

หากไม่มีการสอบเทียบที่แม่นยำ ความสามารถในการคาดการณ์นี้ก็จะหายไป กระแสไบแอสที่รายงานอาจอ่านได้ 35mA เมื่อกระแสจริงคือ 42mA คุณจะไม่เห็นคำเตือนทันเวลา

 

ความเป็นจริงในการผลิต

 

โรงงานเครื่องรับส่งสัญญาณสมัยใหม่ปรับเทียบโมดูลหลายพันโมดูลทุกวัน ระบบอัตโนมัติจัดการส่วนใหญ่-โดยตัวจัดการหุ่นยนต์ที่เสียบโมดูลเข้ากับบอร์ดทดสอบ อัลกอริธึมซอฟต์แวร์ที่ปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสม การตัดสินใจผ่าน/ไม่ผ่านโดยอัตโนมัติตามรูปแบบการปฏิบัติตาม MSA การแทรกแซงของมนุษย์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นเมื่อมีสิ่งผิดปกติเกิดขึ้นหรือเมื่อมีผลิตภัณฑ์รูปแบบใหม่เข้าสู่สายการผลิต

โดยปกติแล้ว สถานีสอบเทียบจะถูกสร้างขึ้นโดยมีเครื่องรับอ้างอิงที่มีคุณสมบัติที่ทราบ ออสซิลโลสโคปแบนด์วิธสูง-ที่สามารถวิเคราะห์แผนภาพตาได้ BERT (เครื่องทดสอบอัตราข้อผิดพลาดบิต) สำหรับการวัดความไว และเครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมแสงสำหรับการตรวจสอบความยาวคลื่น ระบบบังคับอุณหภูมิจะเป่าอากาศที่มีการควบคุมอย่างแม่นยำผ่านโมดูลต่างๆ ในระหว่างการทดสอบแบบพาราเมตริก ไม่มีอะไรเหลืออยู่ในสภาวะแวดล้อม

อัตราผลตอบแทนจะแตกต่างกันไปอย่างมากขึ้นอยู่กับความซับซ้อนของผลิตภัณฑ์ โมดูล 1G SFP แบบธรรมดาอาจประสบความสำเร็จในการสอบเทียบผ่านครั้งแรก 95%+- โมดูล DD 400G QSFP- ความเร็วสูงพร้อมการปรับ PAM4 หรือไม่ ฉันได้ยินมาว่าตัวเลขสำหรับการออกแบบบางชิ้นมีตัวเลขเกือบ 70% แม้ว่าผู้ผลิตจะดูแลตัวเลขเหล่านี้อย่างระมัดระวังก็ตาม หน่วยที่ล้มเหลวอาจได้รับการปรับปรุง-การเชื่อมต่อ-การบัดกรีใหม่ เปลี่ยนส่วนประกอบที่ต้องสงสัย-หรือตัดทิ้งทั้งหมดหากข้อบกพร่องเป็นพื้นฐาน

แรงกดดันด้านต้นทุนผลักดันให้ผู้ขายบางรายต้องตัดมุม จุดอุณหภูมิน้อยลงในระหว่างการสอบเทียบ เกณฑ์การยอมรับที่หละหลวม รอบเวลาเร็วขึ้น โมดูลยังคงใช้งานได้ในทางเทคนิค พวกเขาทำได้ไม่ดีเท่าที่ควรและจะล้มเหลวเร็วกว่าภายใต้ความเครียด

 

 

สิ่งนี้หมายความว่าสำหรับการจัดซื้อจัดจ้าง

 

เมื่อประเมินซัพพลายเออร์ตัวรับส่งสัญญาณ แนวทางปฏิบัติในการสอบเทียบควรคำนึงถึงการตัดสินใจของคุณ-แต่ไม่ค่อยปรากฏในเอกสารข้อมูล สอบถามเกี่ยวกับความสามารถในการตรวจสอบย้อนกลับของอุปกรณ์สอบเทียบ ขอข้อมูลเกี่ยวกับจุดอุณหภูมิที่ใช้ระหว่างการวิเคราะห์ลักษณะเฉพาะ ค้นหาว่าพวกเขาทำการทดสอบ 100% หรืออาศัยการสุ่มตัวอย่าง คำตอบเปิดเผยเกี่ยวกับคุณภาพของโมดูลมากกว่าข้อกำหนดทางการตลาดที่เคยทำได้

เครื่องรับส่งสัญญาณที่เข้ากันได้ของบริษัทอื่น-ครอบครองพื้นที่ที่น่าสนใจที่นี่ ผู้ผลิตบางรายลงทุนมหาศาลในโครงสร้างพื้นฐานด้านการสอบเทียบ โดยผลิตโมดูลที่ตรงหรือเกินกว่าคุณภาพ OEM คนอื่น...อย่าเลย ราคาเพียงอย่างเดียวไม่สามารถบอกคุณได้ว่าอันไหนเป็นอันไหน ประสิทธิภาพเหนือช่วงอุณหภูมิและความน่าเชื่อถือในระยะยาว-คือสิ่งที่สร้างความแตกต่างอย่างแท้จริง ซึ่งทั้งสองอย่างนี้เชื่อมโยงโดยตรงกับคุณภาพการสอบเทียบในระหว่างการผลิต

ความจริงพื้นฐานยังคงไม่เปลี่ยนแปลง: ตัวรับส่งสัญญาณแบบออปติคัลจะดีพอ ๆ กับการสอบเทียบเท่านั้น ฟิสิกส์ของอุปกรณ์โฟโตนิกต้องการมัน การพึ่งพาอุณหภูมิต้องการมัน การปฏิบัติตามข้อกำหนดของ MSA กำหนดให้ต้องปฏิบัติตาม ใครก็ตามที่บอกคุณว่าการปรับเทียบนั้นเป็นทางเลือก ไม่ว่าจะไม่เข้าใจเทคโนโลยีหรือไม่สนใจเกี่ยวกับเวลาทำงานของเครือข่ายของคุณ ก็ไม่เป็นที่ยอมรับเช่นกัน