硅光第四篇：光衰减器

 

在光通信系统中，光接收设备必须接收在其设计的动态范围内的光信号强度，以确保正常工作。若接收的光功率过强或过弱，都会影响设备的工作性能。当接收到的光功率过高时，可以通过使用光衰减器来调整，将光功率降低到合适的范围内，从而保障设备的正常运行并可能延长其使用寿命。传统上，光衰减器能够根据具体需求对光功率进行精确的衰减。这样做不仅防止了光接收机发生饱和失真，还满足了光线路测试中的特定要求，例如执行灵敏度测试等。此外，它还可以用于均衡多路传输路径中的光功率差异，确保各支路之间的平衡。

光衰减器主要分为两类：可调光衰减器和固定光衰减器。它们的关键性能指标包括工作波长、回波损耗、衰减量及其精度（涵盖衰减范围和分辨率）以及工作温度等。这些参数对于评估系统的损耗及执行各种测试至关重要。接下来，让我们一同探索是德科技（Keysight Technologies）的光衰减器系列产品，了解更多详情。

 

新一代C系列光衰减器

 

 

是德科技 N7752C和N776XC系列可变衰减器能够精确控制进入被测件的输入功率，提高测试结果的准确性和重复性。新一代C系列光衰减采用统一的机电和触发设计，能够提高系统搭建的效率，提高设备空间利用率。特别说明，新一代衰减器采用内置图形用户界面，无需安装软件即可轻松控制仪表，可通过LAN和USB接口连接访问设备。

 

小贴士

N7752C 是单模、双通道光衰减器，并配备两个独立光功率计。

N7764C 是单模、四通道光衰减器。

N7768C 是多模、四通道光衰减器。

 

光衰减器主要指标
	N7752C/N7764C	N7768C
波长范围	1260nm - 1640nm	800nm - 1370nm
光纤类型	9/125µm SMF FC/APC或FC/PC	50/125µm SMF FC/PC
功率设置范围	–50 dBm - +20 dBm	–35 dBm - +20 dBm
衰减范围	0 dB - 45 dB（典型值）	0 dB - 35 dB
分辨率	0.01dB	0.03dB
重复性	± 0.025 dB	± 0.025 dB
设置时间	100 ms(典型值)	200 ms(典型值)
插入损耗	< 2.0 dB（典型值）	≤ 1.6 dB（典型值）
衰减转换速率	0.1 - 1000 dB/s	0.1–80 dB/s或1000 dB/s
回波损耗	> 45 dB(典型值)	> 25 dB(典型值)
最大安全输入功率	+27 dBm	+23 dBm

 

 

功能篇
 

 

在光器件测量系统中，光衰减器可以在两种模式下工作：衰减模式和功率控制模式。在衰减模式下，光衰减器用于调整输入到被测设备的光功率，适用于如光压力眼接收灵敏度测试等场景。而在功率控制模式下，它则确保输入到被测设备的光功率保持稳定。N77XXC系列设备具体支持以下两种工作模式：

 

• 功率控制模式

N77XXC系列可变光衰减器配备了功率设置模式，允许用户精确设定衰减器输出端的光功率水平。该设备内置了高精度功率计，用于实时监测和精准控制输出端的光功率。当功率控制功能激活时，仪器能够自动补偿输入功率的波动，确保所设定的输出功率水平维持在±0.02 dB的典型重复性范围内。这一特性保障了测试条件的高度稳定性和可靠性。

衰减器输出功率监控

 

此外，N7752C型号配备了两个独立的功率计，能够测量来自外部光纤的绝对光功率，这有助于校准衰减器输出监控器的偏移量，并修正由于外部连接器、开关和耦合器引入的插入损耗。同时，该衰减器提供模拟电压输出，可为诸如探针自动对准等应用提供必要的反馈，从而支持精确的探针自动对齐操作。这一功能集大大提升了测试设置的准确性和效率。

 

• 衰减模式

在衰减设置模式下，用户可以直接设定以dB为单位的衰减值，此操作无需依赖功率监控。当衰减器不具备功率监控功能，或者其功率监控读数受到干扰（例如由于信号调制、其他波长信号或反向信号的影响），该功能显得尤为有用。通过这种方式，即使在复杂信号环境下，也能确保精确设置衰减水平，不受外部因素干扰。

在测试对功率变化敏感的设备时，可以通过在仪器上设置特定的变化率，并将其应用于衰减模式，以确保测试的精确性和可控性。对于N7768C型号，其变化率可设定在0.1至80 dB/s或最高达1000 dB/s；而N7752C和N7764C型号则支持从0.1至1000 dB/s的更广范围调整。N77XXC系列衰减器还具备编程每个衰减步进斜率的功能，允许用户定义每个步进的停留时间，既能够实现自动化的步进衰减，也能与外部触发器同步操作。此外，这一系列的衰减器还提供了外部触发输出功能，增强了测试过程中的灵活性和控制能力。

 

光压力眼测试方案
 

 

在IEEE 802.3规范中，针对数据中心和云计算等应用场景，定义了一系列高速接口标准。这些标准从早期的10G和40G以太网规范，发展到如今的100G和400G以太网规范，乃至正在制定中的800G和1.6T以太网规范，每一步都包含了对接收机压力灵敏度测试的重要要求。

压力容限测试的含义是测试接收机在恶劣的输入信号情况下，是否能够正常工作。具体的测试原理是使用测试仪表产生一个劣化的光眼图信号，称为压力眼信号。压力眼信号的参数有明确规定，例如 SECQ、VECP、ER等。在不同的规范中压力眼的具体指标会有不同。通过校准后的压力眼会输入被测接收机，在这种情况下对接收机灵敏度和抖动容限进行测试。

根据IEEE 802.3测试规范，不论是100G还是400G的压力眼测试系统都相当复杂，涉及光信号和电信号的产生与测试，以及众多设备和附件的使用。当前在进行压力眼测试时主要面临的挑战包括：

1)

连接复杂：进行压力眼测试需要使用多种仪器，包括码型发生器、噪声注入源、电光转换器、可调光衰减器和校准示波器等。这些设备通过各种线缆和转接器相互连接，构成了一个复杂的测试环境。这种复杂的连接不仅增加了搭建和配置测试系统的时间，还提高了因连接错误或连接不可靠导致系统性能下降甚至无法正常运行的风险。因此，确保每个连接点的准确性和可靠性对于维持测试系统的稳定性和效率至关重要。正确的布线和严格的检查流程可以有效减少这些问题的发生。

2)

压力眼校准过程中的挑战：在对压力眼参数进行校准的过程中，经常会遇到这样的情况：当将一个特定的参数调整至目标值后，接着调整下一个参数时，由于各参数间存在的相互关联，可能会导致之前已调好的参数偏离其目标值。因此，在实际校准过程中，往往需要通过反复迭代的方式对各个参数进行精细调节，才能确保所有参数最终符合规范要求的目标值。这种迭代调节的过程对于保证压力眼信号满足严格的测试标准至关重要，同时也考验着技术人员的耐心和专业技能。

3)

在测试仪表中，参考电光（EO）转换器是一个关键组件。由于商用光发射机通常无法线性传递压力参数，因此必须使用仪表级别的线性EO转换器来生成精确的压力眼图信号。然而，EO转换器对温度和环境条件较为敏感，这使得在测试过程中需要频繁进行校准，以确保测试结果的稳定性和可重复性。定期校准EO转换器不仅能够维持信号生成的准确性，还能有效提升测试系统的整体可靠性。

 

综上所述，构建压力眼测试系统是一项充满挑战的任务。它不仅需要多种精密仪表的协同工作，还依赖于高度自动化的校准流程，以确保测试结果的准确性及高度的可重复性。通过精心配置这些设备并实施严格的校准步骤，可以有效提升测试系统的可靠性和效率，从而保证在不同条件下获得一致且可信的结果。

光压力眼测试方案

 

光压力眼测试方案主要依赖于一系列专业仪表，包括M8040A误码仪、81491/2A参考发射机、可调激光源、光衰减器以及N1092X系列光采样示波器。针对400G压力眼测试的特殊需求，还需要生成高频正弦干扰和高斯噪声，这时会使用到M8195A/M8196A系列任意波形发生器或M8054A作为干扰源。在具体操作中，双通道任意波形发生器产生两种干扰信号，这些信号通过功分器与定向耦合器被注入到PAM4电信号中，随后通过参考发射机将这些干扰调制到PAM4光信号上。整个系统由400G压力眼自动测试软件N497BSCB控制，确保各仪表能够高效协同工作，从而实现压力眼校准及测试流程的自动化执行。