트랜시버 테스트 및 품질 관리 상세 가이드

광 모듈은 종단 간 신호 전송을 실현할 수 있으며, 광섬유를 통해 광 통신을 수행합니다. 광 모듈의 제조 기술도 지속적으로 향상되고 있으며, 시간이 지남에 따라 제조 공정은 더 빨라지고 오류가 줄어들었습니다. 광 트랜시버 제조 공정은 다른 첨단 기기와 동일한 엄격한 테스트 및 품질 검사 절차를 거칩니다. 이러한 절차는 판매되는 모든 광 모듈이 가능한 최상의 성능을 발휘하도록 보장하기 위해 광 트랜시버의 개별 성능을 테스트합니다. QSFPTEK의 모든 모듈은 엄격한 테스트를 거쳤으며, 문제가 있으면 조정을 위해 생산 라인으로 돌아가고, 심각한 고장이 있으면 해당 트랜시버는 분해 및 해체되기도 합니다.

교정 – Tx, Rx, 아이 다이어그램, 전압 측정

송신기와 수신기의 튜닝, 아이 다이어그램, 전압 레벨 설정은 광 트랜시버 제조 공정의 핵심 단계이며, 이를 통해 모듈의 최적 작동 매개변수를 설정하여 품질 및 MSA 표준의 요구사항을 충족합니다. Figure.1은 송신기 전력, 수신기 감도, 송신기 아이 다이어그램, 전압 및 온도 보정과 시운전 공정을 보여줍니다. 이 공정에서 광 모듈은 Device Under Test (DUT)라고 하며, 트랜시버 SFP, XFP, QSFP 등 특정 폼 팩터용 특정 전기 인터페이스가 있는 테스트 보드에 장착됩니다. DUT의 송신기는 디멀티플렉싱 어셈블리에 연결되며, 이 어셈블리는 광 프리즘의 도움으로 DUT의 QSFP LR4 광 트랜시버에서 나오는 광 파장 신호를 분류합니다(트랜시버는 1270, 1290, 1310 및 1330 nm의 네 개 CWDM 라인을 사용합니다). DUT가 단일 출력 파장을 가진 SFP/SFP+ 트랜시버인 경우, 광 경로 제어 스위치가 있는 DEMAX 장치는 사용되지 않습니다.

광 경로 제어 스위치는 입력 포트에서 들어오는 파장을 선택하여 출력 포트로 전달할 수 있게 해주는 장치입니다. 이 장치는 낮은 삽입 손실을 달성하기 위해 광 스위칭 원리를 활용합니다. 그런 다음 신호가 분할되어 일부는 아이 다이어그램을 그리기 위해 오실로스코프로 전송되고, 다른 일부는 이를 측정하여 DUT 트랜시버의 수신 포트로 전송하는 파워 미터 유닛으로 전송됩니다.

파워 미터는 DUT의 송신 전력을 측정하고 필요한 범위 내에서 이를 제어하는 데 사용됩니다. 트랜시버 전압 측정은 테스트 보드에서 직접 수행되며 결과는 컨트롤러 PC에 표시됩니다.

온도 테스트 장치는 다른 측정 장치와 병렬로 배치되며 DUT 온도 변화를 수행하고 모니터링하는 역할을 합니다. 이 장치는 DUT를 최대 작동 온도까지 가열하고 해당 온도에서 Tx, Rx 동작 및 아이 다이어그램을 측정하는 역할을 합니다. 마찬가지로, 온도 테스트 장치는 트랜시버를 최저 작동 온도까지 냉각하고 동일한 측정을 수행합니다. 이러한 테스트 절차를 통해 극한 온도에서 DUT의 동작을 테스트하고, 모듈이 이 테스트를 통과하지 못할 때 부품을 재보정할 수 있습니다.

그림.1 

테스트 보드의 전기 신호 부분은 비트 오류율 테스터에 연결됩니다. 이 테스터는 무작위 신호 패턴을 생성한 다음 DUT를 통해 전송하고 오실로스코프로 아이 다이어그램을 분석합니다.

아이 마스크의 측정 및 조정은 트랜시버 경로의 중요한 단계이며, 이를 통해 MSA 표준 요구 사항에 부합하도록 광 모듈의 최상의 신호 품질을 보장하는 과정이 수행됩니다. 아이 마스크의 정의는 정규화된 진폭과 시간 측면에서 송신기의 출력 성능을 보여주며, 따라서 원단 수신기가 타이밍 노이즈와 지터가 있는 상황에서도 1과 0 레벨의 차이를 일관되게 식별할 수 있도록 보장합니다. 아이 다이어그램 측정은 디지털 신호의 품질을 나타내지만 프로토콜 또는 논리 문제를 나타내지는 않습니다. 디지털 신호의 품질은 아이 다이어그램으로 쉽게 확인할 수 있습니다. 아이 마스크가 닫힐수록 비트 오류율(BER)은 감소합니다. Figure.2의 노란색 화살표는 열린 아이를 나타냅니다.

MSA 표준은 광 모듈에 대한 정밀한 아이 다이어그램 마스크(그림에서 노란색 화살표 아래에 있는 회색 마름모)를 정의하며, 이 부분은 각각의 0 및 1 신호(파란색 선)와 그 전이에 의해 교차되어서는 안 됩니다. 테스트 신호선이 아이 마스크를 교차하면 이 트랜시버는 적격하지 않으며 추가로 재보정해야 합니다. 아이가 더 많이 열려 있을수록 수신기가 논리 1비트를 논리 0비트로, 또는 그 반대로 오인할 확률이 낮아집니다.

Figure.2: 아이 다이어그램

파장 및 스펙트럼 테스트

모든 광 모듈은 해당 트랜시버와 성공적으로 통신하기 위해 정확한 파장을 방출해야 합니다. 예를 들어, 10GBASE-SR 광 모듈은 +/- 10nm의 가능한 편차와 함께 850nm 파장을 사용하는 반면, DWDM SFP 트랜시버와 같은 일부 광 모듈은 1560.61nm 파장을 사용하며 편차는 +/- 0.8nm에 불과합니다. 이는 DWDM SFP 트랜시버가 더 정밀한 레이저 출력 파장을 가지므로, 모듈이 다른 측면 채널과의 크로스토크 없이 신호를 전송하기 때문입니다.

분광계는 광 파장의 정확도를 측정하는 데 사용됩니다. 트랜시버는 일반적으로 전원 공급 장치로 특수 전원이 공급되는 PCB가 있는 공장 환경에 연결되거나, Figure.3에서 사용된 것처럼 네트워크 스위치 장치에 연결됩니다. Figure.3은 SFP LR 광 모듈을 보여줍니다. 분광계는 X축에 파장을, Y축에 전력을 표시합니다. 전력 피크가 형성되는 뾰족한 지점이 1310.56nm(-3.16nm)에 있음을 볼 수 있으며, 이 파장과 MSA에서 지정한 1310nm의 차이는 동작 오차 범위 내에 있으므로 모듈은 스펙트럼 테스트를 통과합니다.

그림.3: 파장 및 스펙트럼 테스트

렌즈 청소

광 모듈 제조 공정에서 앞서 언급한 모든 공정이 완료된 후에는 광 모듈 렌즈에 먼지나 흠집이 있는지 확인해야 하며, 먼지가 있는 경우 청소해야 합니다. 광 모듈이 각 테스트 장비에 연결되기 때문에 이러한 절차에서는 광 모듈 렌즈가 먼지에 오염되기 쉽습니다. 이 공정은 현미경을 사용하여 세심하게 검사됩니다. Figure.4는 현미경 테스트 출력 화면을 보여줍니다.

Figure.4: 현미경 테스트 출력 화면

렌즈 코어와 그 클래딩에 긁힘과 먼지가 없는 경우, 이 광 모듈이 테스트를 통과했다는 의미입니다. 그렇지 않으면 세척 절차가 수행됩니다. 세척 절차 후 먼지, 오일 및 기타 이물질이 제거됩니다. 세척 절차 후 세척 효과를 확인하기 위해 현미경 검사가 다시 수행됩니다. 단면에 긁힘이 있는 경우, 모듈은 의심할 여지 없이 테스트에 실패하며 거부되어 분해됩니다.

결론

광 모듈의 제조 공정에서 테스트 절차는 간과할 수 없습니다. 각 장치의 핵심 구성 요소가 납땜된 후에는 트랜시버의 향후 서비스 수명과 작동 성능을 판단하기 위해 신중하게 보정할 수 있습니다. 재보정 단계에서 정확하게 보정할 수 없다면 해당 장치를 폐기하는 것이 좋습니다. QSFPTEK는 완전한 테스트 장비와 엄격한 테스트 프로세스를 갖추고 있습니다. 각 광 모듈은 고객에게 배송되기 전에 완전한 테스트 프로세스를 거치므로, 사용자가 사용 중 다양한 문제를 겪는 것을 방지할 수 있습니다.