Guida dettagliata ai test dei ricetrasmettitori e al controllo qualità

I moduli ottici possono realizzare la trasmissione del segnale end-to-end e svolgono la comunicazione ottica tramite fibre ottiche. Anche la tecnologia di produzione dei moduli ottici è in costante miglioramento e il processo di produzione è diventato nel tempo più rapido e meno soggetto a errori. Il processo di produzione dei ricetrasmettitori ottici passa attraverso le stesse rigorose procedure di test e controllo qualità di altri dispositivi high-tech. Queste procedure testano le prestazioni individuali del ricetrasmettitore ottico per garantire che ogni modulo ottico venduto ottenga le migliori prestazioni possibili. Ogni modulo di QSFPTEK è stato sottoposto a test rigorosi; se presenta qualche problema, tornerà alla linea di produzione per la modulazione; se si verifica un guasto grave, questo ricetrasmettitore verrà persino smontato e disassemblato.

Calibrazione – Tx, Rx, diagramma a occhio, misurazioni di tensione

La sintonizzazione del trasmettitore e del ricevitore, il diagramma a occhio e l'impostazione del livello di tensione sono i passaggi chiave nel processo di fabbricazione del ricetrasmettitore ottico, tramite i quali vengono impostati i parametri operativi ottimali del modulo per soddisfare i requisiti di qualità e degli standard MSA. La Figura.1 mostra il processo di calibrazione e messa in servizio della potenza del trasmettitore, della sensibilità del ricevitore, del diagramma a occhio del trasmettitore, della tensione e della temperatura. In questo processo, il modulo ottico è chiamato Device Under Test (DUT), che è collegato a una scheda di test con un'interfaccia elettrica specifica per un determinato fattore di forma del ricetrasmettitore SFP, XFP, QSFP, ecc. Il trasmettitore del DUT è collegato a un gruppo di demultiplexing, che classifica il segnale ottico di lunghezza d'onda proveniente dal ricetrasmettitore ottico QSFP LR4 del DUT con l'aiuto di un prisma ottico (il ricetrasmettitore utilizza quattro linee CWDM a 1270, 1290, 1310 e 1330 nm). Se il DUT è un ricetrasmettitore SFP/SFP+ con una singola lunghezza d'onda in uscita, l'unità DEMAX con un interruttore di controllo del percorso ottico non viene utilizzata.

Lo switch di controllo del percorso ottico è un dispositivo che consente la selezione delle lunghezze d'onda in ingresso dalla porta di ingresso e l'inoltro alla porta di uscita. Questo dispositivo utilizza il principio della commutazione ottica per ottenere una bassa perdita di inserzione. Il segnale viene quindi diviso in modo che una parte venga inviata a un oscilloscopio per tracciare un diagramma a occhio e l'altra parte venga inviata a un'unità misuratore di potenza, che lo misura e lo trasferisce alla porta di ricezione del ricetrasmettitore DUT.

Il misuratore di potenza viene utilizzato per misurare la potenza di trasmissione del DUT e per controllarla nell'intervallo richiesto. La misurazione della tensione del transceiver viene eseguita direttamente sulla scheda di test e i risultati vengono visualizzati sul PC di controllo.

L'unità di prova della temperatura è posizionata parallelamente a qualsiasi altra unità di misurazione ed è responsabile dell'esecuzione e del monitoraggio della variazione di temperatura del DUT. Questa unità è responsabile del riscaldamento del DUT alla temperatura massima di esercizio e della misurazione del funzionamento Tx, Rx e del diagramma a occhio a tale temperatura. Analogamente, l'unità di prova della temperatura raffredderà anche il transceiver alla temperatura di esercizio più bassa ed eseguirà le stesse misurazioni. Queste procedure di test consentono di testare il funzionamento del DUT a temperature estreme e di ricalibrare il componente quando il modulo non supera questo test.

Figura.1 

La parte del segnale elettrico della scheda di test è collegata a un tester del tasso di errore bit. Questo tester produce un modello di segnale casuale, quindi lo invia attraverso il DUT e analizza il diagramma a occhio con un oscilloscopio.

La misurazione e la regolazione della maschera dell'occhio sono una fase importante del percorso del transceiver, attraverso la quale viene eseguito il processo per garantire la migliore qualità del segnale del modulo ottico, in linea con i requisiti dello standard MSA. La definizione della maschera dell'occhio illustra le prestazioni di uscita del trasmettitore in termini di ampiezza e tempo normalizzati, garantendo così che il ricevitore all'estremità remota possa distinguere costantemente la differenza tra i livelli 1 e 0 in presenza di rumore di temporizzazione e jitter. Le misurazioni del diagramma dell'occhio forniscono un'indicazione della qualità del segnale digitale, ma non indicano problemi di protocollo o logica. La qualità del segnale digitale è facilmente visibile dal diagramma dell'occhio. Il tasso di errore sui bit (BER) diminuisce quando la maschera dell'occhio viene disattivata. Una freccia gialla nella Figura.2 indica l'occhio aperto.

Lo standard MSA definisce una maschera precisa del diagramma a occhio per i moduli ottici (il rombo grigio situato sotto la freccia gialla nella figura), e questa parte non deve essere attraversata dai rispettivi segnali 0 e 1 (linee blu), così come dalla loro traslazione. Quando la linea del segnale di test attraversa la maschera dell'occhio, questo transceiver non è qualificato e deve essere ulteriormente ricalibrato. Più l'occhio è aperto, minore è la probabilità che il ricevitore scambi un bit logico 1 per un bit logico 0, e viceversa.

Figura.2: diagramma a occhio

Test di lunghezza d'onda e spettro

Tutti i moduli ottici devono emettere lunghezze d'onda precise per comunicare correttamente con il transceiver corrispondente. Ad esempio, i moduli ottici 10GBASE-SR utilizzano una lunghezza d'onda di 850nm con una possibile deviazione di +/- 10nm, mentre alcuni moduli ottici, come il transceiver DWDM SFP, utilizzano una lunghezza d'onda di 1560.61nm; la loro deviazione è solo di +/- 0.8nm, perché il transceiver DWDM SFP ha una lunghezza d'onda di uscita laser più precisa, affinché il modulo trasmetta segnali senza diafonia con altri canali laterali.

Lo spettrometro viene utilizzato per misurare l'accuratezza della lunghezza d'onda ottica. Il transceiver viene solitamente inserito in un ambiente di fabbrica con un PCB alimentato appositamente come alimentatore, oppure in un dispositivo switch di rete come utilizzato nella Figure.3. La Figure.3 mostra un modulo ottico SFP LR. lo spettrometro mostra la lunghezza d'onda sull'asse X e la potenza sull'asse Y. Possiamo vedere che il punto acuto in cui si forma il picco di potenza è a 1310.56nm (-3.16nm), e la differenza tra questa lunghezza d'onda e i 1310nm specificati da MSA rientra nell'errore operativo, quindi il modulo supera il test spettrale.

Figura.3: Test di lunghezza d'onda e spettro

Pulizia della lente

Nel processo di produzione del modulo ottico, dopo il completamento di tutti i processi sopra menzionati, la lente del modulo ottico deve essere controllata per verificare la presenza di sporco o graffi e, quando è presente sporco, deve essere pulita perché il modulo ottico viene collegato a ciascuna apparecchiatura di test; queste procedure sono soggette alla contaminazione da polvere della lente del modulo ottico. Questo processo viene esaminato attentamente utilizzando un microscopio. La Figura.4 mostra la schermata di output del test al microscopio.

Figura.4: Schermata di output del test al microscopio

Nel caso in cui non vi siano graffi e polvere sul nucleo della lente e sul suo rivestimento, ciò significa che questo modulo ottico supera il test. In caso contrario, verrà eseguita una procedura di pulizia. Dopo la procedura di pulizia, polvere, olio e altri corpi estranei verranno rimossi. Dopo la procedura di pulizia, viene eseguita nuovamente un'ispezione microscopica per garantire l'efficacia della pulizia. Se sono presenti graffi nella sezione trasversale, il modulo non supererà senza dubbio il test e verrà respinto e smontato.

Conclusione

Nel processo di produzione dei moduli ottici, la procedura di test non può essere ignorata. Dopo che i componenti chiave di ciascun dispositivo sono stati saldati, possono essere calibrati con cura per determinare la futura durata utile del transceiver e le sue prestazioni durante il funzionamento. Se la fase di ricalibrazione non può essere calibrata con precisione, allora è meglio scartare il dispositivo. QSFPTEK dispone di apparecchiature di test complete e di un rigoroso processo di test. Ogni modulo ottico passerà attraverso un processo di test completo prima di essere consegnato ai clienti, in modo da evitare che gli utenti riscontrino vari problemi durante l'uso.