Le guide détaillé des tests d’émetteurs-récepteurs et du contrôle qualité

Les modules optiques peuvent réaliser une transmission de signal de bout en bout, et ils assurent la communication optique par fibres optiques. La technologie de fabrication des modules optiques s’améliore également constamment, et le processus de fabrication est devenu plus rapide et moins sujet aux erreurs au fil du temps. Le processus de fabrication des émetteurs-récepteurs optiques passe par les mêmes procédures rigoureuses de test et de contrôle qualité que les autres appareils de haute technologie. Ces procédures testent les performances individuelles de l’émetteur-récepteur optique afin de garantir que chaque module optique vendu obtienne les meilleures performances possibles. Chaque module de QSFPTEK a fait l’objet de tests rigoureux ; s’il présente un problème, il retournera sur la ligne de production pour modulation ; en cas de défaillance grave, cet émetteur-récepteur sera même démonté et désassemblé.

Étalonnage – Tx, Rx, diagramme de l’œil, mesures de tension

Le réglage de l’émetteur et du récepteur, du diagramme de l’œil et du niveau de tension constitue les étapes clés du processus de fabrication des émetteurs-récepteurs optiques, par lesquelles les paramètres de fonctionnement optimaux du module sont définis afin de répondre aux exigences de qualité et aux normes MSA. La Figure.1 présente le processus d’étalonnage et de mise en service de la puissance de l’émetteur, de la sensibilité du récepteur, du diagramme de l’œil de l’émetteur, de la tension et de la température. Dans ce processus, le module optique est appelé Device Under Test (DUT), et il est fixé à une carte de test dotée d’une interface électrique spécifique pour un certain facteur de forme d’émetteur-récepteur SFP, XFP, QSFP, etc. L’émetteur du DUT est connecté à un ensemble de démultiplexage, qui classe le signal de longueur d’onde optique provenant de l’émetteur-récepteur optique QSFP LR4 du DUT à l’aide d’un prisme optique (l’émetteur-récepteur utilise quatre lignes CWDM à 1270, 1290, 1310 et 1330 nm). Si le DUT est un émetteur-récepteur SFP/SFP+ avec une seule longueur d’onde de sortie, l’unité DEMAX avec un commutateur de contrôle du chemin optique n’est pas utilisée.

Le commutateur de contrôle du chemin optique est un dispositif permettant la sélection des longueurs d’onde entrantes depuis le port d’entrée et leur transmission vers le port de sortie. Ce dispositif utilise le principe de commutation optique pour obtenir une faible perte d’insertion. Le signal est ensuite divisé de sorte qu’une partie soit envoyée à un oscilloscope pour tracer un diagramme de l’œil et que l’autre partie soit envoyée à une unité de mesure de puissance, qui le mesure et le transfère au port de réception de l’émetteur-récepteur DUT.

Le wattmètre est utilisé pour mesurer la puissance d’émission du DUT et la contrôler dans la plage requise. La mesure de la tension de l’émetteur-récepteur est effectuée directement sur la carte de test et les résultats sont affichés sur le PC contrôleur.

L’unité de test de température est positionnée parallèlement à toute autre unité de mesure et est responsable de l’exécution et de la surveillance de la variation de température du DUT. Cette unité est chargée de chauffer le DUT jusqu’à la température de fonctionnement maximale et de mesurer le fonctionnement Tx, Rx, ainsi que le diagramme de l’œil à cette température. De même, l’unité de test de température refroidira également le transceiver jusqu’à la température de fonctionnement la plus basse et effectuera les mêmes mesures. Ces procédures de test permettent de tester le fonctionnement du DUT à des températures extrêmes et de recalibrer la pièce lorsque le module ne réussit pas ce test.

Figure.1 

La partie du signal électrique de la carte de test est reliée à un testeur de taux d’erreur binaire. Ce testeur produit un motif de signal aléatoire, puis l’envoie à travers le DUT et analyse le diagramme de l’œil avec un oscilloscope.

La mesure et l’ajustement du masque de l’œil constituent une étape importante du chemin du transceiver, par laquelle le processus est effectué afin de garantir la meilleure qualité de signal du module optique, conformément aux exigences de la norme MSA. La définition du masque de l’œil illustre les performances de sortie de l’émetteur en termes d’amplitude et de temps normalisés, garantissant ainsi que le récepteur distant peut distinguer de manière constante la différence entre les niveaux 1 et 0 en présence de bruit de synchronisation et de gigue. Les mesures du diagramme de l’œil fournissent une indication de la qualité du signal numérique, mais n’indiquent pas les problèmes de protocole ou de logique. La qualité du signal numérique est facilement visible sur le diagramme de l’œil. Le taux d’erreur binaire (BER) diminue lorsque le masque de l’œil est désactivé. Une flèche jaune dans la Figure.2 indique l’œil ouvert.

La norme MSA définit un masque précis du diagramme de l’œil pour les modules optiques (le losange gris situé sous la flèche jaune dans la figure), et cette partie ne doit pas être traversée par les signaux 0 et 1 respectifs (lignes bleues), ni par leur transition. Lorsque la ligne du signal de test traverse le masque de l’œil, ce transceiver n’est pas qualifié et doit en outre être recalibré. Plus l’œil est ouvert, moins il est probable que le récepteur confonde un bit logique 1 avec un bit logique 0, et inversement.

Figure.2 : diagramme de l’œil

Test de longueur d’onde et de spectre

Tous les modules optiques doivent émettre des longueurs d’onde précises afin de communiquer avec succès avec l’émetteur-récepteur correspondant. Par exemple, les modules optiques 10GBASE-SR utilisent une longueur d’onde de 850nm avec un écart possible de +/- 10nm, tandis que certains modules optiques, tels que l’émetteur-récepteur DWDM SFP, utilisent une longueur d’onde de 1560.61nm ; leur écart n’est que de +/- 0.8nm, car l’émetteur-récepteur DWDM SFP a une longueur d’onde de sortie laser plus précise, le module transmettant ainsi les signaux sans diaphonie avec les autres canaux latéraux.

Le spectromètre est utilisé pour mesurer la précision de la longueur d'onde optique. L'émetteur-récepteur est généralement branché dans un environnement d'usine avec une carte PCB spécialement alimentée comme source d'alimentation, ou sur un commutateur réseau, comme utilisé dans la Figure.3. La Figure.3 montre un module optique SFP LR. le spectromètre affiche la longueur d'onde sur l'axe X et la puissance sur l'axe Y. Nous pouvons voir que le point net où se forme le pic de puissance se situe à 1310.56nm (-3.16nm), et que l'écart entre cette longueur d'onde et les 1310nm spécifiés par MSA est dans la marge d'erreur de fonctionnement ; le module réussit donc le test spectral.

Figure.3: Test de longueur d’onde et de spectre

Nettoyage des lentilles

Dans le processus de fabrication du module optique, une fois tous les processus susmentionnés terminés, la lentille du module optique doit être contrôlée afin de détecter toute saleté ou rayure, et lorsqu’il y a de la saleté, elle doit être nettoyée, car le module optique est connecté à chaque équipement de test ; ces procédures sont susceptibles d’entraîner une contamination par la poussière de la lentille du module optique. Ce processus est examiné attentivement à l’aide d’un microscope. La figure 4 montre l’écran de sortie du test au microscope.

Figure.4 : Écran de sortie du test au microscope

S’il n’y a ni rayures ni poussière sur le cœur de la lentille et sa gaine, cela signifie que ce module optique réussit le test. Sinon, une procédure de nettoyage sera effectuée. Après la procédure de nettoyage, la poussière, l’huile et les autres corps étrangers seront éliminés. Après la procédure de nettoyage, une inspection microscopique est effectuée à nouveau afin de garantir l’efficacité du nettoyage. S’il y a des rayures dans la section transversale, le module échouera sans aucun doute au test et sera rejeté et démonté.

Conclusion

Dans le processus de fabrication des modules optiques, la procédure de test ne peut être ignorée. Une fois les composants clés de chaque appareil soudés, ils peuvent être soigneusement calibrés afin de déterminer la durée de vie future de l’émetteur-récepteur et ses performances en fonctionnement. Si la phase de recalibrage ne peut pas être effectuée avec précision, il vaut mieux mettre l’appareil au rebut. QSFPTEK dispose d’équipements de test complets et d’un processus de test strict. Chaque module optique passera par un processus de test complet avant d’être livré aux clients, afin d’éviter aux utilisateurs de rencontrer divers problèmes lors de l’utilisation.