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    光纤收发器的灵敏度可以说是光纤收发器的一个重要指标,了解如何测试光纤接收器的灵敏度是一项很重要的技能。当光输入功率在一定范围内时,光纤接收器的性能最佳。但是如何来判断光纤收发器是否会在最低光输入功率时,提供最佳性能呢?常用的一种方法是使用光衰减器,例如隔板衰减器。但是,我们该如何测试呢?接下来就由飞畅科技的小编来为大家详细介绍下如何利用光衰减器测试光纤收发器的灵敏度?一起来看看吧!

    光纤收发器

    测试光纤收发器的灵敏度常用的一种方法是使用光衰减器,例如隔板衰减器。 通常只需要两个值即可完成测试。 该过程包括如下所示的三个步骤。

    1.使用功率计测量光纤发射器的光输出功率。请记住,工业标准定义了特定网络标准的发射器和接收器的光输入功率。如果您正在测试100BASE-FX收发器,则应使用100BASE-FX发射器,且发射器的光输出功率应在制造商的数据表所规定的范围内。

    2.将发射器连接到接收器,并在发射器可提供的最大光输出功率下验证其是否正常工作。您需要以接收器可以接受的最小光输入功率测试接收器,同时接收器仍然提供最佳性能。为此,您需要从制造商的数据表中获取最低的光输入功率值。

    3.计算测试所需的衰减水平。例如:发射器的光输出功率为-17 dBm,接收器的最小光功率电平为-33 dBm。它们之间的差值为16 dB。您可以在接收器的输入端使用16 dB的隔板衰减器,并重新测试接收器。如果接收器仍能正常工作,则在规格范围内。

    注意:在上面的例子中不考虑光损耗。假设发射器位于接收器10公里处,并且整个光纤链路(包括互连)的损耗为6 dB,那么对于您的测试,应使用10 dB的隔板衰减器,而不是16 dB的。

    如果没有专业的可以直接测试灵敏度仪表,可以这样测试:光收发器网口接电脑,对通过光收发器的远端电脑对PING,把可调光衰接到光纤上,慢慢增大衰减,当PING测刚刚出现丢包,这时候的收光功率就是灵敏度。

    光衰减器是一种非常重要的光纤无源器件,它可按用户的要求将光信号能量进行预期地衰减,也可以用来测试光纤收发器的灵敏度。种类齐全的光衰减器,为光通信的用户带来了方便。

    好了,以上内容就是飞畅科技关于如何利用光衰减器测试光纤收发器的灵敏度?这个问题的相关详细介绍,希望能对大家有所帮助!飞畅科技近二十年专业从事光端机、光纤收发器、工业交换机、协议转换器等工业通信设备的研发、生产和销售,欢迎前来了解、交流。

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    文章导读:
    VOA的优势、类型
    MEMS Shutter型VOA
    MEMS微镜型VOA
    MEMS微镜型VOA中的WDL问题
    MEMS微镜型VOA的WDL优化

    MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电系统)技术被广泛应用于光纤通信系统中,MEMS技术与光学技术的结合,通常称作MOEMS技术。最为常用的MOEMS器件包括光衰减器VOA、光开关OS、可调光学滤波器TOF、动态增益均衡器DGE、波长选择开关WSS和矩阵光开关OXC。

    VOA在光纤通信系统中常用于光功率均衡,在各种技术方案中,MEMS VOA具有尺寸小、成本低和易于制造的优势。最常用的MEMS VOA有两类:MEMS Shutter型和MEMS微镜型,前者通常以热效应驱动,后者通常以静电力驱动。

    MEMS Shutter型VOA
    基于MEMS Shutter的VOA结构如图1所示,MEMS Shutter被插入两根光纤之间的光路,衰减量取决于被阻挡的光束截面大小。在实际应用中,这种VOA也可以设计成反射型。
    图1. 基于MEMS shutter的VOA结构
    MEMS微镜型VOA
    如图2所示为基于MEMS扭镜的VOA结构,它以双光纤准直器的两根尾纤作为输入/输出端口,准直光束被MEMS微镜反射偏转,从而联通输入/输出端口之间的光路。扭动微镜让光束发生偏转,从而产生光功率的衰减。
    图2. 基于MEMS扭镜的VOA结构
    MEMS扭镜通常有两种结构,即平板电极和梳齿电极,如图3所示。考虑0~20dB的衰减范围,前者通常需要>10V的驱动电压,后者可将驱动电压降至5V以下。然而,仅仅一个微小的粉尘颗粒就会卡住梳齿电极,因此其生产良率较低。采用梳齿电极的MEMS微镜,通常需要在超净环境下封装。

    图3. 两类MEMS扭镜:平板电极和梳齿电极
    MEMS微镜型VOA中的WDL问题
    基于MEMS shutter和MEMS微镜的VOA均有广泛应用,前者性能指标较好,但装配工艺相对复杂;后者易于装配但WDL(波长相关损耗)相对较大。在宽带应用中,此类VOA会对不同波长产生不同的衰减量,此现象定义为WDL。宽带应用中,要求WDL指标越小越好。

    WDL问题源于单模光纤SMF中的模场色散,我们知道,光纤中的不同波长具有不同的模场直径,长波的模场直径更大一些。图4所示为光纤中模场的色散情况。
    图4. 光纤中模场色散情况
    如图4所示,光束被MEMS微镜反射偏转,不同波长的的光斑均偏离出射光纤的纤芯。在未经优化的VOA中,所有波长的光斑具有相同的偏移量。如式(1),衰减量A取决于偏移量X和模场半径ω。
      (1)
    在一个相对有限的波长范围内,如C波段(1.53~1.57μm),单模光纤中的模场色散情况可以式(2)作线性近似处理[3]。
    (2)
    对于常用的康宁公司SMF-28型单模光纤,上式中的系数为a=5.2μm、b=3.11@λc=1.55μm。当中心波长λc处的衰减量Ac给定时,得到光斑的偏移量Xc如式(3)。
    (3)
    综合式(1-3)可得到波长范围λs~λl内的WDL如式(4),其中下标s, c, l分别代表波段范围内的短波、中波和长波。
    (4)
    根据式(4),当VOA的衰减量Ac设置越大时,光斑的偏移量Xc也越大,因此会产生更大的WDL,如图5, 图6所示。根据图6,在衰减范围020dB和波长范围1.531.57μm之内,最大WDL可达0.96dB。商用MEMS VOA可测得最大WDL为1.5dB,这是因为光学系统色散的影响,造成不同波长的光斑在输出光纤端面的偏移量不同。这种情况与图4所示情况不同,在图4中,所有光斑具有相同的偏移量。

    图5. 对应不同衰减水平的WDL
    图6. 对应不同衰减水平的WDL

    MEMS微镜型VOA的WDL优化
    MEMS微镜型VOA中的WDL源于两个因素:模场色散和光学系统色散,两个因素的影响累加起来,让最大WDL达到1.5dB。那么这两个因素的影响能否相互抵消,以助于减小WDL呢?答案是可以,但需要精细的分析和设计。

    根据式(1),长波具有更大的模场直径,因此其衰减量更小。如图4.16所示,如果光学系统能够对长波的光斑产生更大的偏移量,就可以增加长波的衰减量,从而对衰减谱线产生均衡作用。
    图7. 光学系统的色散与模场色散相互抵消情况
    然而,根据式(4),因两个因素产生的WDL,只能在某个特定的衰减水平Ac下完全相互抵消。当VOA器件的衰减量被设置为一个异于Ac的数值时,将会存在剩余WDL,如图8所示。

    从图8中看到,在优化之前,最大WDL产生于衰减量为20dB时。如果通过优化,将衰减量为20dB时的WDL完全抵消,则最大WDL产生于衰减量为4dB时。 如果将衰减量为13dB时的WDL完全抵消,则在0~20dB的衰减范围内,最大WDL将<0.2dB。

    图8. 两个引起WDL的因素相互抵消情况
    目前已有各种方案,可通过光学系统产生相反的色散。在图9中,准直透镜与MEMS微镜之间插入了一个棱镜,因而光学系统的色散与模场色散相互抵消。然而,额外加入的棱镜会增加VOA器件的成本和复杂度。图10展示了另一个解决方案,该方案要求制造准直透镜的玻璃材料具有很高的色散,并且透镜前端面倾角>10°(在现有器件中,这个角度通常为8°)。

    图9 通过引入棱镜来优化WDL ; 图10 通过高色散的准直透镜来优化WDL
    基于对光学系统色散的透彻分析,华中科技大学的万助军等人提出了第三种解决方案,准直透镜的材料为常用的N-SF11玻璃,透镜的曲率半径也是常用的R=1.419mm。为了优化WDL指标,得到准直透镜的其他参数之间的关联曲线如图4.20所示,曲线上任意一点给出准直透镜的一组参数:端面角度φ和透镜长度L。基于这些参数加工准直透镜,VOA器件的WDL指标将得到优化。注意图11中的端面角度φ均为负值,因此双光纤插针与准直透镜需要按照图12(d)中的方向进行装配,而非如图12(c)中的现有MEMS VOA装配方式。他们最终装配的MEMS微镜VOA如图13所示,据报道,在衰减范围020dB和波长范围1.531.57μm之内,测得最大WDL<0.4dB。

    图11. WDL优化之后准直透镜参数之间的关系
    图12. 通过调整准直透镜端面角度优化WDL指标
    图13.  MEMS微镜VOA样品
    随着DWDM技术的快速发展,MEMS VOA的在光通信网络中的应用将越来越广泛。亿源通立足于现有业务的需求以及面向未来网络发展需求,推出了一系列MEMS技术产品, 包括1×48通道的光开关, 与 WDM、PLC 或 PD 集成的 MEMS 光开关模块,以及MCS模块等。

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  • 本文从相干物象关系式出发,证明一束激光通过均匀分布的圆孔光栅后,当πξ/N、πη/N<<1时,则原光束远场分布将重现.因而圆孔光栅可以作为激光束测量的衰减器.实验证明圆孔光栅作衰减器时,其误差小于1.7%.
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    1、光隔离器
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    在这里插入图片描述
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    在这里插入图片描述

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    PE4302射频衰减器 程控衰减器 高线性衰减器 原理图和PCB

    基本原理

    衰减器是一种提供衰减的电子元器件, 广泛地应用于电子设备中,它的主要用途是调整电路中信号的大小,改善阻抗匹配,能够缓冲阻抗的变化。是无线电领域的常用器件,射频衰减器相对于一般的电阻做分压衰减有高频更好的匹配特性,和线性度。

    芯片选型

    PE4302是一款高线性度,6位数字射频步进衰减器,0.5 dB步至31.5 dB的衰减范围,支持串并行数据控制衰减量,其次最大输入射频信号幅度为24dBm。于此类似的射频衰减器还是有很多的,比如PE43702和ADI公司的HMC624等等。

    原理图&3D-PCB

    射频衰减器原理比较简单,下面将主要对PCB布局和布线的一些细节讲解示意。
    在这里插入图片描述
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    具体讲解

    1、在电源芯片上选用了性价比很高的RT9193-3.3V,添加了D2作为电源反接保护。在路边电容上要大小兼备,一个大容值,一个小容值可以起到更好的滤波效果。
    在这里插入图片描述
    2、如下图所示,R1,R2为470欧上拉电阻,R3,R4为10K接地电阻,这样保证了断开拨码开关时输入电平为低,打开拨码开关是输入电平为高,拨码开关默认断开的情况下,输入PE4302的电平都是低。
    在这里插入图片描述
    3、P/S是芯片的串并行控制端,接高电平为串行控制,接低电平为并行控制。
    4、LE是芯片的使能端,接高电平芯片使能,可以实现不同的衰减。具体的工作模式如下图:
    在这里插入图片描述
    5、在P/S置低,LE置高的时候,C0.5-C16(网络标号)的并行控制口的衰减量是叠加的,例如需要11dB衰减,则需要将C1,C2,C8对应的开关置高,具体如下图:
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    6、当P/S置高,LE置高的时候,芯片处于串行工作模式,控制时序与要求如下图:
    在这里插入图片描述
    7、输入输出匹配电阻R5,R6只是作为预留,可根据自己的实际使用情况焊接。由于C1和C2的电容存在输入信号频率范围就兼容不到DC了,电容值越大兼容越低的频率,虽然芯片标称是到DC。
    8、在布线上,射频信号讲究直入直出,且信号线的宽度如果发生变化的话也必须是缓变的。
    9、在信号线周围都需要加上一圈接地孔保护信号。
    10、芯片底部焊盘需要良好接地,也就是需要打5个过地孔,其次是电源的滤波电容也要尽量靠近芯片。
    在这里插入图片描述

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    仅供参考:PE4302资料

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  • 固定衰减器

    2020-07-14 23:46:32
    固定衰减器分为片状、同轴和波导衰减器,又称为集总参数衰减器(其尺寸小于工作波长的1/10)。
  • 光衰减器是随着通信产业的发展而出现的一种非常重要的纤维光学的无源器件,光纤衰减器是能降低信号能量的一种器件。用于对输入功率的衰减,避免了由于输入功率超强而使接收机产生的失真。
  • 提出一种新颖的温度不敏感电振幅调制器和保偏可变光衰减器的设计方案。整个装置由一对电晶体、一个起偏器和一对准直系统组成。采用线性电效应的耦合波理论对调制器进行详细研究,发现一束线偏振经过调制器后,...
  • 衰减器原理 射频衰减器原理 射频衰减器原理 射频衰减器原理
  • 从机械挡衰减器的原理结构出发,在理论与实验两方面证实了挡型可变衰减器的衰减量应包括直接挡能量衰减和模场失配衰减两部分,并得出了这两种衰减量之间的相互关系.
  • 基于微流控技术提出了一种新型可调光衰减器核心芯片结构,利用微流体和可压缩空气实现衰减的可控调节,并基于此核心芯片设计了两种应用不同驱动技术的微流控光衰减器。通过高斯光束传播理论、亥姆霍兹方程、光场...
  • 衰减器计算机

    2018-10-12 20:14:06
    一款射频电路用电阻搭建的π型衰减器电阻小型计算工具。

空空如也

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光衰减器