10G SR光模組取消ER除錯可行性分析

阿新 • • 發佈：2020-10-12

1、背景

對於10G SR光模組，目前消光比調節採用的是TW100 1G速率下除錯，而終測使用的是2100示波器10G速率下測試，這樣會有以下幾個誤差因素，

A TW100消光比本身探測誤差

B TW100與2100裝置之間的測量誤差

C 1G速率下與10G速率下實際消光比誤差

10G SR採用的是交流驅動，只有IBIAS對其光功率做貢獻，目前我們除錯便是使用的開環下調IBIAS來調光功率，然後調IMOD調ER。

在ER和P固定的情況下，IMOD是可以通過IBIAS估算出來的，VCSEL的ITH非常小，交耦情況下IBIAS要比ITH大很多，此時估算的精度應該比較高。

如果可以在光功率調節後，通過調好的IBIAS值計算出IMOD，然後直接寫入模組，就可以避免上述的誤差，同時節約除錯時間增加效率。

交流驅動的LD的PI關係如下圖所示：

此時有以下關係式

如果想要採用IMOD寫入IBIAS相關值的方法，需要保證其比值相對穩定，從式中可以看出，需要滿足以下條件：

交流耦合驅動的VCSEL鐳射器具有以下特性：

A ITH非常小，常溫典型值為1mA，IBIAS常溫典型值為5~6mA，所以相對較小

B同種管芯ITH分佈非常集中

雖然IBIAS由於耦合效率的原因比較離散，但由於相對較小，所以總體來說的比值相對穩定。

ER確定時N為常數，值可參考下表：

那麼這0.11IBIAS偏差的IMOD會帶來ER多大的變化呢？

舉一個例子，最大IBIAS=6.25，此時0.11IBIAS=0.6875mA

典型值ITH=1mA情況下，IBIAS=6.25時，ER=4.2所需IMOD=0.9*（1-1/6.25）*6.25=4.725

負偏差0.6875mA下IMOD=4.037，此時ER=3.5

正偏差0.6875mA下IMOD=5.4125，此時ER=4.95

表一列舉了在BIAS和ITH變化的臨界情況下，正負偏差時的ER變化情況，結果均未超出模組3<ER<6的spec要求。

以上均為極限情況下的計算，正常情況下，同種管芯的LD閾值分佈非常集中，所以結果應該比以上運算結果更優。

根據經驗，將MAXIM方案SR模組的IBIAS與IMOD的DA寫為相同值，ER為4.2左右，選取9pcs樣品除錯，除錯方法均為開環調BIAS，達到目標光功率後直接將IMOD的DA寫為IBIAS的DA相同值，而後測試ER值。

在常溫下，同種管芯鐳射器ITH分佈較為集中且相對穩定，此時調節光功率，可以看出IBIAS變化對於ER影響，除錯光功率變化範圍為-2~-4dBm，測得資料如下：

從資料中可以看出，在BIAS變化非常大的區間內，ER偏差並不大，如果僅看功率除錯spec-2.5~-3dBm範圍內的ER,偏差僅為0.34。

為了進一步驗證相容性，將6pcs模組在高低溫下除錯，隨著溫度改變，LD的ITH與效率都將會發生變化，高低溫下除錯光功率變化範圍為-2~-4dBm，測得資料如下：

從資料中可以看出，即使在這種極限條件下，ER偏差依然沒有超出範圍，如果僅看功率除錯spec-2.5~-3dBm範圍內的ER,偏差為1.1。

VCSEL鐳射器的閾值較低，採用交耦驅動時只有IBIAS對於光功率有貢獻，且IBIAS較大，此時所需IMOD與IBIAS的比值相對穩定且可以通過除錯測得，可以開環調節光功率後直接寫入計算後的IMOD，省去ER調節的步驟，節約除錯時間，同時可以保證除錯精度。建議小批量時採用該種除錯方法檢驗效果。