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發(fā)送機消光比檢測

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發(fā)布時間：2025-08-20 17:37:11 更新時間：2025-08-19 17:37:11

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

發(fā)送機消光比檢測：技術(shù)解析與標(biāo)準實踐

發(fā)送機消光比（Extinction Ratio, ER）是衡量光通信系統(tǒng)中光發(fā)射機性能的關(guān)鍵參數(shù)之一，尤其在高速光纖通信、數(shù)據(jù)中心互聯(lián)以及5G通信基礎(chǔ)設(shè)施中具有至關(guān)重要的意義。消光比定義為光信號在“1”碼（高電平）狀態(tài)下的光功率與“0”碼（低電平）狀態(tài)下的光功率之比，通常以分貝（dB）為單位表示。理想的消光比越高，表示“1”和“0”狀態(tài)之間的區(qū)分越明顯，信號質(zhì)量越高，誤碼率越低。在實際應(yīng)用中，若消光比過低，會導(dǎo)致接收端難以準確判別信號，從而引發(fā)誤碼，降低系統(tǒng)傳輸穩(wěn)定性。因此，對發(fā)送機消光比進行精確檢測，是保障光模塊和光鏈路性能達標(biāo)的重要環(huán)節(jié)。隨著數(shù)據(jù)傳輸速率從10G、25G向100G、400G乃至800G演進，對消光比的測量精度和動態(tài)范圍要求也日益提升。為滿足這一需求，現(xiàn)代檢測方法結(jié)合高精度儀器與標(biāo)準化流程，確保檢測結(jié)果的準確性和可重復(fù)性，是光器件研發(fā)、生產(chǎn)、驗收及維護過程中不可或缺的一環(huán)。

常用檢測儀器

進行發(fā)送機消光比檢測，需要依賴高精度的光功率測量設(shè)備與信號分析系統(tǒng)，主要儀器包括：

光功率計（Optical Power Meter）：用于測量不同狀態(tài)下的光功率值，是消光比檢測的基礎(chǔ)設(shè)備。高精度型號（如Keysight 81634B）具有低噪聲、寬動態(tài)范圍和內(nèi)置校準功能，可滿足100G以上高速信號的測試需求。
光譜分析儀（OSA, Optical Spectrum Analyzer）：雖然主要用于光信號譜寬和波長測量，但在特定條件下可輔助分析消光比，尤其在多波長系統(tǒng)中具有參考價值。
誤碼率測試儀（BERT, Bit Error Rate Tester）：結(jié)合眼圖分析功能，可間接反映消光比對系統(tǒng)性能的影響，常用于系統(tǒng)級驗證。
高速光電測試平臺（如Tektronix、Keysight的光通信測試解決方案）：集成信號發(fā)生器、誤碼儀、光功率計與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可實現(xiàn)自動化的消光比測量，支持NRZ、PAM4等調(diào)制格式。

檢測方法

發(fā)送機消光比的檢測方法主要分為兩種：靜態(tài)測量法和動態(tài)信號分析法。

1. 靜態(tài)測量法（靜態(tài)功率比法）

這是最常用且最直接的方法。具體步驟包括：

將發(fā)送機輸出端連接至光功率計，確保測試環(huán)境穩(wěn)定，無外部光干擾。
通過信號發(fā)生器或設(shè)備自身產(chǎn)生連續(xù)的“1”碼和“0”碼信號（如偽隨機序列PRBS）。
分別測量“1”碼狀態(tài)下的光功率（P1）和“0”碼狀態(tài)下的光功率（P0）。
利用公式計算消光比：ER (dB) = 10 × log??(P1 / P0)。

2. 動態(tài)信號分析法（眼圖法）

對于高速調(diào)制信號（如PAM4、NRZ），靜態(tài)測量可能無法準確反映實際運行狀態(tài)。此時可采用眼圖分析法：

使用高速示波器或BERT測量接收端的電信號眼圖。
從眼圖中提取“1”碼和“0”碼的平均電壓電平，再換算為光功率（通過已知光-電轉(zhuǎn)換系數(shù)）。
計算消光比，同時可評估眼圖閉合度、抖動等關(guān)鍵參數(shù)。

檢測標(biāo)準

發(fā)送機消光比的檢測需遵循國際和行業(yè)標(biāo)準，確保測試結(jié)果的可比性和合規(guī)性。主要標(biāo)準包括：

IEEE 802.3標(biāo)準：如IEEE 802.3bs（400GBASE-SR8）、IEEE 802.3cm（800GBASE-R）等，明確限定了不同速率和傳輸距離下光模塊的最小消光比要求。例如，100G-SR模塊要求消光比不低于9 dB。
MSA（Multi-Source Agreement）標(biāo)準：如SFP28、QSFP28、OSFP等光模塊MSA文檔中對消光比有明確性能指標(biāo)，通常要求在25Gbps速率下ER ≥ 8.5 dB。
ITU-T G.698.1 / G.698.2：針對OTN系統(tǒng)中的光發(fā)送機性能，規(guī)定了在不同波長和調(diào)制格式下的消光比要求。
GB/T 34983-2017（中國國家標(biāo)準）：《光通信系統(tǒng)用光發(fā)射機性能測試方法》中對消光比的測試環(huán)境、儀器精度、測量流程進行了規(guī)范。

在實際檢測中，檢測人員應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型、傳輸速率及應(yīng)用場景選擇合適的標(biāo)準，并確保測量設(shè)備經(jīng)過定期校準，以保證測試結(jié)果的可靠性與合規(guī)性。