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10G SR光模块取消ER调试可行性分析

2020-10-11 21:00:16  81 SR光模块
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1、背景对于10G SR 光模块,目前消光比调节采用的是TW100 1G 速率下调试,而终测使用的是2100 示波器10G 速率下测试,这样会有以下几个误差因素,
A TW100 消光比本身探测误差
B TW100 2100 设备之间的测量误差
C 1G 速率下与10G 速率下实际消光比误差
10G SR 采用的是交流驱动,只有IBIAS 对其光功率做贡献,目前我们调试便是使用的开环下调IBIAS 来调光功率,然后调IMOD ER
ERP固定的情况下,IMOD 是可以通过IBIAS估算出来的,VCSELITH非常小,交情况下IBIAS要比ITH大很多,此时估算的精度应该比较高。
如果可以在光功率调节后,通过调好的IBIAS值计算出IMOD,然后直接写入模块,就可以避免上述的误差,同时节约调试时间增加效率。
2、理论可行性分析2.1 IMODIBIAS关系交流驱动的LD PI 关系如下图所示:
此时有以下关系式
如果想要采用IMOD写入IBIAS相关值的方法,需要保证其比值相对稳定,从式中可以看出,需要满足以下条件:
交流耦合驱动的VCSEL激光器具有以下特性:
A ITH非常小,常温典型值为1mAIBIAS常温典型值为5~6mA,所以 相对较小
B 同种管芯ITH分布非常集中
虽然IBIAS由于耦合效率的原因比较离散,但由于 相对较小,所以总体来说 的比值相对稳定。
2.2 临界误差计算
ER确定时N为常数,值可参考下表:
那么这0.11IBIAS偏差的IMOD会带来ER多大的变化呢?
举一个例子,最大IBIAS=6.25,此时0.11IBIAS=0.6875mA
典型值ITH=1mA情况下,IBIAS=6.25时,ER=4.2所需IMOD=0.9*1-1/6.25*6.25=4.725
负偏差0.6875mAIMOD=4.037,此时ER=3.5
正偏差0.6875mAIMOD=5.4125,此时ER=4.95
表一列举了在BIASITH变化的临界情况下,正负偏差时的ER变化情况,结果均未超出模块3<ER<6spec要求。

以上均为极限情况下的计算,正常情况下,同种管芯的LD阈值分布非常集中,所以结果应该比以上运算结果更优。
3 验证数据分析根据经验,将MAXIM方案SR模块的IBIASIMODDA写为相同值,ER4.2左右,选取9pcs样品调试,调试方法均为开环调BIAS,达到目标光功率后直接将IMODDA写为IBIASDA相同值,而后测试ER值。
3.1 常温测试IBIAS变化影响 在常温下,同种管芯激光器ITH分布较为集中且相对稳定,此时调节光功率,可以看出IBIAS变化对于ER影响,调试光功率变化范围为-2~-4dBm,测得数据如下:
从数据中可以看出,在BIAS变化非常大的区间内,ER偏差并不大,如果仅看功率调试spec-2.5~-3dBm范围内的ER,偏差仅为0.34
3.2 ITH,IBIAS共同变化影响 为了进一步验证兼容性,将6pcs模块在高低温下调试,随着温度改变,LDITH与效率都将会发生变化,高低温下调试光功率变化范围为-2~-4dBm,测得数据如下:
从数据中可以看出,即使在这种极限条件下,ER偏差依然没有超出范围,如果仅看功率调试spec-2.5~-3dBm范围内的ER, 偏差为1.1
4 结论VCSEL激光器的阈值较低,采用交耦驱动时只有IBIAS对于光功率有贡献,且IBIAS较大,此时所需IMODIBIAS的比值相对稳定且可以通过调试测得,可以开环调节光功率后直接写入计算后的IMOD,省去ER调节的步骤,节约调试时间,同时可以保证调试精度。建议小批量时采用该种调试方法检验效果。

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