La guía detallada sobre pruebas y control de calidad de transceptores

Los módulos ópticos pueden realizar la transmisión de señales de extremo a extremo, y llevan a cabo la comunicación óptica a través de fibras ópticas. La tecnología de fabricación de los módulos ópticos también mejora constantemente, y el proceso de fabricación se ha vuelto más rápido y menos propenso a errores con el tiempo. El proceso de fabricación de transceptores ópticos pasa por los mismos procedimientos rigurosos de prueba y control de calidad que otros dispositivos de alta tecnología. Estos procedimientos prueban el rendimiento individual del transceptor óptico para garantizar que cada módulo óptico vendido obtenga el mejor rendimiento posible. Cada módulo de QSFPTEK se ha sometido a pruebas rigurosas; si presenta algún problema, volverá a la línea de producción para su modulación; si hay una falla grave, este transceptor incluso será desmontado y desensamblado.

Calibración – Tx, Rx, diagrama de ojo, mediciones de voltaje

El ajuste del transmisor y el receptor, el diagrama de ojo y la configuración del nivel de tensión son los pasos clave en el proceso de fabricación de transceptores ópticos, mediante los cuales se establecen los parámetros óptimos de funcionamiento del módulo para cumplir los requisitos de calidad y las normas MSA. La Figura.1 muestra la potencia del transmisor, la sensibilidad del receptor, el diagrama de ojo del transmisor, la tensión y el proceso de calibración y puesta en marcha de la temperatura. En este proceso, el módulo óptico se denomina Device Under Test (DUT), que se conecta a una placa de prueba con una interfaz eléctrica específica para un determinado factor de forma de transceptor SFP, XFP, QSFP, etc. El transmisor del DUT está conectado a un conjunto de demultiplexación, que clasifica la señal de longitud de onda óptica del transceptor óptico QSFP LR4 del DUT con la ayuda de un prisma óptico (el transceptor utiliza cuatro líneas CWDM en 1270, 1290, 1310 y 1330 nm). Si el DUT es un transceptor SFP/SFP+ con una sola longitud de onda de salida, no se utiliza la unidad DEMAX con un conmutador de control de trayectoria óptica.

El switch de control de ruta óptica es un dispositivo que permite la selección de las longitudes de onda entrantes desde el puerto de entrada y las reenvía al puerto de salida. Este dispositivo utiliza el principio de conmutación óptica para lograr una baja pérdida de inserción. Luego, la señal se divide de modo que parte de ella se envía a un osciloscopio para dibujar un diagrama de ojo y la otra parte se envía a una unidad de medidor de potencia, que la mide y la transfiere al puerto de recepción del transceptor DUT.

El medidor de potencia se utiliza para medir la potencia de transmisión del DUT y controlarla dentro del rango requerido. La medición del voltaje del transceptor se realiza directamente en la placa de prueba y los resultados se muestran en el PC controlador.

La unidad de prueba de temperatura se coloca en paralelo a cualquier otra unidad de medición y es responsable de realizar y supervisar la variación de temperatura del DUT. Esta unidad es responsable de calentar el DUT hasta la temperatura máxima de funcionamiento y de medir el funcionamiento de Tx y Rx, así como el diagrama de ojo a esa temperatura. De manera similar, la unidad de prueba de temperatura también enfriará el transceptor hasta la temperatura mínima de funcionamiento y realizará las mismas mediciones. Estos procedimientos de prueba permiten comprobar el funcionamiento del DUT a temperaturas extremas y recalibrar la pieza cuando el módulo no supera esta prueba.

Figura.1 

La parte de la señal eléctrica de la placa de prueba está conectada a un comprobador de tasa de errores de bits. Este comprobador produce un patrón de señal aleatorio y luego lo envía a través del DUT y analiza el diagrama de ojo con un osciloscopio.

La medición y el ajuste de la máscara de ojo es una etapa importante de la ruta del transceptor, mediante la cual se realiza el proceso para garantizar la mejor calidad de señal del módulo óptico, de acuerdo con los requisitos de la norma MSA. La definición de la máscara de ojo ilustra el rendimiento de salida del transmisor en términos de amplitud y tiempo normalizados, garantizando así que el receptor del extremo remoto pueda discernir de forma constante la diferencia entre los niveles 1 y 0 en presencia de ruido de temporización y jitter. Las mediciones del diagrama de ojo proporcionan una indicación de la calidad de la señal digital, pero no indican problemas de protocolo ni de lógica. La calidad de la señal digital se observa fácilmente mediante el diagrama de ojo. La tasa de errores de bit (BER) disminuye a medida que se desactiva la máscara de ojo. Una flecha amarilla en la Figura.2 indica el ojo abierto.

El estándar MSA define una máscara de diagrama de ojo precisa para los módulos ópticos (el rombo gris situado debajo de la flecha amarilla en la figura), y esta parte no debe ser cruzada por las respectivas señales 0 y 1 (líneas azules), así como por su traslación. Cuando la línea de señal de prueba cruza la máscara de ojo, este transceptor no está cualificado y debe recalibrarse adicionalmente. Cuanto más abierto esté el ojo, menor será la probabilidad de que el receptor confunda un bit lógico 1 con un bit lógico 0, y viceversa.

Figura.2: Diagrama de ojo

Prueba de longitud de onda y espectro

Todos los módulos ópticos deben emitir longitudes de onda precisas para comunicarse correctamente con el transceptor correspondiente. Por ejemplo, los módulos ópticos 10GBASE-SR utilizan una longitud de onda de 850nm con una posible desviación de +/- 10nm, mientras que algunos módulos ópticos, como el transceptor DWDM SFP, utilizan una longitud de onda de 1560.61nm; su desviación es de solo +/- 0.8nm, porque el transceptor DWDM SFP tiene una longitud de onda de salida láser más precisa, para que el módulo transmita señales sin diafonía con otros canales laterales.

El espectrómetro se utiliza para medir la precisión de la longitud de onda óptica. El transceptor suele conectarse en un entorno de fábrica con una PCB alimentada especialmente como fuente de alimentación, o a un dispositivo switch de red, como se utiliza en la Figura.3. La Figura.3 muestra un módulo óptico SFP LR. el espectrómetro muestra la longitud de onda en el eje X y la potencia en el eje Y. Podemos ver que el punto pronunciado donde se forma el pico de potencia está en 1310.56nm (-3.16nm), y la diferencia entre esta longitud de onda y los 1310nm especificados por MSA está dentro del error operativo, por lo que el módulo supera la prueba espectral.

Figura.3: Prueba de longitud de onda y espectro

Limpieza de lentes

En el proceso de fabricación del módulo óptico, una vez completados todos los procesos mencionados anteriormente, es necesario revisar la lente del módulo óptico para detectar suciedad o arañazos y, cuando haya suciedad, debe limpiarse, ya que el módulo óptico está conectado a cada equipo de prueba; estos procedimientos son propensos a contaminar con polvo la lente del módulo óptico. Este proceso se examina cuidadosamente utilizando un microscopio. La Figura.4 muestra la pantalla de salida de la prueba del microscopio.

Figura.4: Pantalla de salida de prueba del microscopio

En caso de que no haya arañazos ni polvo en el núcleo de la lente y su revestimiento, significa que este módulo óptico pasa la prueba. De lo contrario, se realizará un procedimiento de limpieza. Después del procedimiento de limpieza, se eliminarán el polvo, el aceite y otras materias extrañas. Después del procedimiento de limpieza, se realiza nuevamente una inspección microscópica para garantizar el efecto de limpieza. Si hay arañazos en la sección transversal, el módulo sin duda no pasará la prueba y será rechazado y desmontado.

Conclusión

En el proceso de fabricación de módulos ópticos, no se puede ignorar el procedimiento de prueba. Después de soldar los componentes clave de cada dispositivo, pueden calibrarse cuidadosamente para determinar la vida útil futura del transceptor y su rendimiento en funcionamiento. Si la fase de recalibración no puede calibrarse con precisión, es mejor descartar el dispositivo. QSFPTEK cuenta con equipos de prueba completos y un proceso de prueba estricto. Cada módulo óptico pasará por un proceso de prueba completo antes de entregarse a los clientes, a fin de evitar que los usuarios sufran diversos problemas durante el uso.