Az optikai modul adó-vevők kalibrálást igényelnek

 

Miért fontosabb a kalibrálás, mint gondolná?

 

Láttam, hogy a mérnökök gyártási nyomás alatt kihagyják a kalibrálási lépéseket. Rossz ötlet. A modul jól működhet a tesztpadon szobahőmérsékleten, és tökéletesen egészségesnek tűnik. Aztán szállítják. Olyan adatközponti rackbe szerelik, ahol a környezeti hőmérséklet 15 és 45 fok között ingadozik a hűtési terheléstől függően. Ekkor kezdődnek a problémák.

A dolog arróloptikai adó-vevőkaz, hogy lézerdiódáik rendkívül érzékeny lények. Az előfeszítési áram és a kimeneti teljesítmény közötti kapcsolat nem lineáris a hőmérsékleti tartományokban, -eltolódik, eltolódik, és kompenzációt igényel. Megfelelő gyári kalibráció nélkül az automatikus teljesítményszabályozó áramkörnek fogalma sincs arról, hogy valójában hol található az optimális működési pont. A TOSA (Transmitter Optical Sub{4}}Assembly) túl melegen üzemel, ami felgyorsítja a leromlást, vagy túl hidegen, és nem termel elegendő kimeneti teljesítményt a kapcsolat költségvetéséhez.

A vevő érzékenységének kalibrálása megvan a maga kihívása. A fotodetektor érzékenysége egységenként változik-néha drámaian- az epitaxiális növekedési folyamat gyártási tűrései miatt. Előfordulhat, hogy egy modulnak 0,85 A/W-ra van szüksége a specifikáció eléréséhez, míg a gyártósoron lévő szomszédjának 0,92 A/W-ra van szüksége. Az általános keresőtáblázatok egyszerűen nem vágják ki.

 

A szemdiagram teszt

 

Bárki, aki dolgozott az adó-vevő tesztelésével, tudja, hogy a szem diagram minden. Vagy legalábbis a minősítés során így érződik. Az MSA szabványok egy maszkot -lényegében egy tiltott zónát határoznak meg, amely hatszög vagy rombusz alakú,-ahová a jelnyomok nem léphetnek be. Ha a hullámforma hozzáér a maszkhoz, a modul meghibásodik. Időszak. Nincs tárgyalás.

Ami valójában történik a szemdiagram kalibrálása során, az árnyaltabb, mint azt a pass/fail bináris sugallja. A technikus-vagy egyre inkább az automatizált kalibráló szoftver- iteratív módon állítja be a modulációs áramot és az előfeszítési pontot, figyelve, hogyan nyílik vagy csukódik be a szem az egyes paraméterváltozásoknál. A szélesebb szem jobb jel--zajkülönbséget jelent. Több hely a vevő számára, hogy különbséget tudjon tenni a logikai egyesek és a nullák között. A keresztezési pontnak 50%-on kell lennie, jelezve, hogy az egyes logikai állapotokban eltöltött idő egyenlő.

A jitter felhalmozódik. Ez a csúnya rész. Még apró időzítési bizonytalanságok is fokozódnak a kapcsolaton keresztül, és belemerülnek abba az értékes szemnyílásba, amíg már alig marad valami a vevőnél. A kalibráció elkapja a túlzott belső jittert okozó modulokat, mielőtt valaki más problémájává válnának.

 

Hőmérséklet kerékpározás

 

DDM-kalibráció és mit jelentenek a számok valójában

 

Az SFF-8472 specifikáció forradalmasította az adó-vevő figyelést azáltal, hogy szabványos memóriatérképeket definiált a diagnosztikai adatok számára. Hőmérséklet, tápfeszültség, lézer előfeszítő áram, TX teljesítmény, RX teljesítmény – mindez elérhető egy egyszerű I²C interfészen keresztül az A2h címen. De itt van, amit a specifikáció nem hangsúlyoz eléggé: ezek a leolvasások csak annyira pontosak, mint a gyári kalibráció, amely a konverziós együtthatókat eredményezte.

A belsőleg kalibrált modulok nyers ADC értékeket tárolnak és rögzített skálázási tényezőket alkalmaznak. A képlet egyszerűnek tűnik: Calibrated_Value=Slope × Raw_ADC + Offset. Azonban ezeknek a meredekség- és eltolásértékeknek a meghatározásához nyomon követhető mérőberendezések-kalibrált optikai teljesítménymérők, precíziós áramforrások, hőmérséklet-{7}}vezérelt kamrák szükségesek. Az egyik gyártó azt mondta, hogy a kalibrációs állomásuk önmagában többe kerül, mint az azt üzemeltető technikus éves fizetése. hiszek nekik.

A külsőleg kalibrált modulok ezt a komplexitást a gazdagépre tolják, és polinomiális együtthatókat tárolnak a kifinomultabb görbeillesztés érdekében. A pontosság javul, de a számítási terhelés is. Manapság a legtöbb hálózati kapcsoló jól kezeli. A régebbi berendezések néha nehézségekbe ütköznek.

Gyakorlati következtetés a hálózati rendszergazdák számára: amikor a felügyeleti rendszer -3,2 dBm-es TX teljesítményt jelez, ez a szám teljes mértékben a kérdéses modul kalibrálási minőségétől függ. Az olcsó adó-vevők gyakran ±1,5 dB eltérést mutatnak a tényleges teljesítménytől. A prémium modulok ±0,5 dB tartást biztosítanak. Sokat számít, amikor egy szélső link hibaelhárítását végzi.

 

Hullámhossz kalibrálás DWDM alkalmazásokhoz

 

A sűrű hullámhosszosztásos multiplexelés mindent megváltoztat a kalibrációs követelményekkel kapcsolatban. Hirtelen nem foglalkozik az egymódusú SR/LR modulokban elfogadható ±50 nm-es tűrésekkel. A DWDM csatornák 100 GHz-es vagy akár 50 GHz-es ITU hálózatokon működnek. 1550 nm-en ez nagyjából 0,8 nm-es távolságot jelent. Ha több mint ±0,1 nm-rel elmulasztja a cél hullámhosszát, akkor a szomszédos csatornákba áramlik, áthallás jön létre, amely az egész rendszeren keresztül terjed.

A hangolható adó-vevők további összetettséget adnak. A kalibrációnak figyelembe kell vennie a hullámhossz{1}}függő teljesítményváltozásokat a hangolási tartományon belül. Egy modul -1 dBm 1530 nm-en, de csak -2,5 dBm 1565 nm-en. Az ezt a viselkedést kompenzáló belső keresési táblázatok a gyártás során több hullámhossz-ponton igényelnek jellemzést.

Nem számoltam, hány DWDM-telepítési probléma vezethető vissza a nem megfelelő hullámhossz-kalibrációra. A tünetek kezdetben mindig zavaróak-szakaszos hibák, megmagyarázhatatlan BER-kiugrások, hőmérséklet-függő viselkedés, amely eltűnik, amikor visszaviszi a modult a laboratóriumba tesztelésre.

 

 

Az elfogultság aktuális kérdése

A lézer előfeszítő áram külön figyelmet érdemel. Ez a paraméter, amely leginkább jelzi a modul állapotát az idő múlásával. A megfelelően kalibrált modul jóval a riasztási küszöb alatti előfeszítő árammal kezdi meg az életét, így a lézer öregedésével elkerülhetetlen növekedésnek van helye. A kvantumhatékonyság csökken. Az APC hurok úgy kompenzálja, hogy több áramot nyom át a diódán. Végül az előfeszítési áram eléri a magas-figyelmeztetési küszöböt-, amely a csere elrendeléséhez szükséges jelet jelzi, mielőtt a link megszűnik.

Pontos kalibrálás nélkül ez a prediktív képesség eltűnik. A jelentett előfeszítési áram 35 mA lehet, ha a tényleges áram 42 mA. Nem fogja időben látni a figyelmeztetést.

 

Gyártási valóság

 

A modern adó-vevő gyárak több ezer modult kalibrálnak naponta. Az automatizálás kezeli a legtöbbet-a robotkezelők, amelyek modulokat csatlakoztatnak a teszttáblákhoz, a paramétereket optimalizáló szoftveralgoritmusok, az MSA megfelelőségi maszkokon alapuló automatikus jóváhagyási/meghiúsítási döntések. Az emberi beavatkozás főként akkor történik, ha valami elromlik, vagy új termékváltozat kerül a sorba.

Maga a kalibráló állomás jellemzően egy ismert jellemzőkkel rendelkező referenciavevő, egy szemdiagram-elemzésre alkalmas, nagy sávszélességű oszcilloszkóp, egy BERT (Bit Error Rate Tester) az érzékenységméréshez és egy optikai spektrumanalizátor köré a hullámhossz-ellenőrzéshez. A hőmérséklet-kényszerítő rendszerek pontosan szabályozott levegőt fújnak át a modulokon a parametrikus tesztelés során. Semmit sem hagynak a környezeti feltételekre.

A hozam aránya a termék összetettségétől függően vadul változik. Az egyszerű 1G SFP-modulok 95%-nál több első-kalibrálási sikert érhetnek el. Nagy-sebességű 400G QSFP-DD modulok PAM4 modulációval? Hallottam néhány mintánál a 70%-hoz közeli számokat, bár a gyártók gondosan vigyáznak ezekre a számokra. A meghibásodott egységeket vagy átdolgozzák-újra-forrasztják a csatlakozásokat, kicserélik a gyanús alkatrészeket-vagy teljesen leselejtezik, ha a hiba alapvető.

A költségkényszer néhány eladót a sarkok vágására késztet. Kevesebb hőmérsékleti pont a kalibrálás során. Lazább elfogadási kritériumok. Gyorsabb ciklusidők. A modulok műszakilag továbbra is működnek. Egyszerűen nem teljesítenek olyan jól a széleken, és hamarabb elbuknak a stressz hatására.

 

 

Mit jelent ez a beszerzés szempontjából

 

Az adó-vevő szállítóinak értékelésekor a kalibrálási gyakorlatokat figyelembe kell venni a döntésben,{0}}de ezek ritkán jelennek meg az adatlapokon. Érdeklődjön a kalibráló berendezésük nyomon követhetőségéről. Kérjen információt a jellemzés során használt hőmérsékleti pontokról. Tudja meg, hogy 100%-os tesztelést végeznek-e, vagy a mintavételre hagyatkoznak. A válaszok többet árulnak el a modul minőségéről, mint amennyit a marketing specifikációk valaha is képesek lennének.

A harmadik féltől{0}}kompatibilis adó-vevők érdekes helyet foglalnak el itt. Egyes gyártók nagymértékben fektetnek be a kalibrációs infrastruktúrába, és olyan modulokat gyártanak, amelyek megfelelnek vagy meghaladják az OEM minőségét. Mások... ne. Az ár önmagában nem fogja megmondani, melyik melyik. A hőmérséklet-tartományon túli teljesítmény és a hosszú távú megbízhatóság- az igazi különbség, mindkettő közvetlenül a gyártás során a kalibrálás minőségéhez kötődik.

Az alapvető igazság változatlan: az optikai adó-vevő csak annyira jó, amennyire kalibrált. A fotonikus eszközök fizikája megköveteli. A hőmérsékleti függőségek ezt követelik meg. Az MSA megfelelősége megköveteli. Bárki, aki azt mondja, hogy a kalibrálás nem kötelező, vagy nem érti a technológiát, vagy nem törődik a hálózati üzemidővel. Egyik sem elfogadható.