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S/R點(diǎn)光接口消光比檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-20 17:57:51 更新時(shí)間：2025-08-19 17:57:51

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

S/R點(diǎn)光接口消光比檢測(cè)詳解

在現(xiàn)代高速光通信系統(tǒng)中，S/R點(diǎn)（發(fā)送端/接收端）光接口的性能直接關(guān)系到信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與可靠性。其中，消光比（Extinction Ratio, ER）是衡量光發(fā)射機(jī)輸出信號(hào)質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)之一，直接影響系統(tǒng)的誤碼率（BER）和傳輸距離。消光比定義為光發(fā)射機(jī)在發(fā)送“1”碼（高電平）與“0”碼（低電平）時(shí)輸出光功率的比值，通常以分貝（dB）表示。理想的消光比應(yīng)盡可能高，以確?！?”碼與“0”碼之間的光功率差異顯著，從而減少接收端誤判的可能性。在實(shí)際應(yīng)用中，如10G/25G/100G以太網(wǎng)、OTN（光傳送網(wǎng)）系統(tǒng)以及5G前傳/中傳網(wǎng)絡(luò)中，消光比的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性尤為重要。若消光比不達(dá)標(biāo)，可能導(dǎo)致接收端靈敏度下降，誤碼率上升，甚至引發(fā)系統(tǒng)通信中斷。因此，對(duì)S/R點(diǎn)光接口的消光比進(jìn)行精確檢測(cè)，已成為光模塊研發(fā)、生產(chǎn)、驗(yàn)收及維護(hù)過程中的核心環(huán)節(jié)。

檢測(cè)項(xiàng)目概述

消光比檢測(cè)的核心項(xiàng)目包括：光信號(hào)“1”碼與“0”碼的平均光功率測(cè)量、消光比計(jì)算、波長(zhǎng)依賴性分析、溫度與偏置電流影響評(píng)估等。通過這些檢測(cè)，可全面評(píng)估光發(fā)射機(jī)在不同工作條件下的性能表現(xiàn)。此外，在標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試中還需關(guān)注消光比的長(zhǎng)期穩(wěn)定性、瞬態(tài)響應(yīng)以及在不同調(diào)制格式（如NRZ、PAM4）下的表現(xiàn)，尤其在高速率系統(tǒng)中，PAM4調(diào)制對(duì)消光比要求更為嚴(yán)格。

檢測(cè)儀器

進(jìn)行S/R點(diǎn)光接口消光比檢測(cè)需依賴高精度光測(cè)試儀器，主要設(shè)備包括：

光功率計(jì)（Optical Power Meter）：用于精確測(cè)量光信號(hào)的平均功率，尤其需具備高動(dòng)態(tài)范圍與低噪聲特性。
高速示波器（High-Speed Oscilloscope）：配合光探頭使用，能夠捕捉高速光信號(hào)的波形，用于識(shí)別“1”和“0”碼的瞬時(shí)功率，是計(jì)算消光比的基礎(chǔ)。
光信號(hào)分析儀（Optical Signal Analyzer）：集成光功率測(cè)量、眼圖分析與消光比自動(dòng)計(jì)算功能，適用于自動(dòng)化測(cè)試環(huán)境。
光模塊測(cè)試平臺(tái)（Module Test Platform）：支持可編程驅(qū)動(dòng)電流、溫度控制與自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化測(cè)試流程。
光探頭（Optical Probe）：高響應(yīng)速度、寬頻帶的探頭，確保能準(zhǔn)確捕獲高速光信號(hào)的變化。

檢測(cè)方法

消光比的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法通常遵循以下步驟：

設(shè)備準(zhǔn)備：將待測(cè)光模塊安裝至測(cè)試平臺(tái)，連接光探頭與示波器，確保光纖連接無彎曲與污染。
信號(hào)注入：通過測(cè)試平臺(tái)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)NRZ或PAM4碼流，典型速率為10G/25G/100G，碼型選擇可為PRBS31或PRBS7等。
波形采集：使用高速示波器采集光信號(hào)波形，確保采樣率高于信號(hào)速率的5倍以上，以避免波形失真。
功率提取：從采集的波形中分別提取“1”碼與“0”碼的平均光功率值（P1和P0）。
消光比計(jì)算：根據(jù)公式 ER (dB) = 10 × log10(P1 / P0) 計(jì)算消光比。
數(shù)據(jù)分析：記錄不同溫度、偏置電流、波長(zhǎng)條件下的消光比變化，評(píng)估其穩(wěn)定性。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

目前，S/R點(diǎn)光接口消光比的檢測(cè)需符合多項(xiàng)國(guó)際與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要包括：

IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)：如IEEE 802.3ak（10GBASE-SR）、IEEE 802.3bs（25GBASE-SR、100GBASE-SR4）中規(guī)定了不同速率與傳輸距離下光模塊的最小消光比要求，例如10GBASE-SR要求消光比≥9.0 dB。
MSA（Multi-Source Agreement）標(biāo)準(zhǔn)：如SFP+ MSA、QSFP28 MSA等對(duì)消光比有明確限值，通常在8.5 dB至10.0 dB之間，具體數(shù)值依速率與調(diào)制方式而異。
ITU-T G.698.2 / G.957：適用于OTN系統(tǒng)，對(duì)光發(fā)射機(jī)的消光比有嚴(yán)格規(guī)范，尤其在長(zhǎng)距離傳輸中要求更高。
GB/T 37289-2019《光通信設(shè)備用光模塊技術(shù)要求》：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)消光比提出具體測(cè)試方法與限值要求，適用于國(guó)內(nèi)通信設(shè)備制造。

在實(shí)際檢測(cè)中，通常要求消光比在標(biāo)稱值±1 dB范圍內(nèi)，且在-5℃至70℃工作溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定。對(duì)于PAM4調(diào)制系統(tǒng)，消光比要求更高，一般需達(dá)到10 dB以上，以滿足低誤碼率需求。

結(jié)語

隨著光通信向更高速率、更遠(yuǎn)距離、更密集集成的方向發(fā)展，S/R點(diǎn)光接口的消光比檢測(cè)已成為保障系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。通過選用高精度檢測(cè)儀器、遵循規(guī)范的檢測(cè)方法，并嚴(yán)格依據(jù)國(guó)際與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)證，才能確保光模塊在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可靠運(yùn)行。未來，隨著6G、硅光集成等新技術(shù)的推進(jìn)，消光比檢測(cè)將向更高自動(dòng)化、智能化與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方向演進(jìn)，為下一代光通信系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。