线性推导灵敏度在光模块测试中的运用

在光模块测试中，经常用到光功率、消光比、眼图、接收灵敏度等一些重要指标，这些指标是什么意思呢？在此对本文用到的几个指标做个简单的定义。

1.灵敏度Sensitivity：在1E-12或 5E-5（不同速率要求不同）误码率下的平均接收功率的最小值；光接收机的重要参数，评估光模块性能的关键性指标，光源的眼图、消光比、交叉点、抖动都会影响到灵敏度；

2.误码：信号在传输过程中产生差错数据；

3.误码率BER：接收出现差错的比特数/总的发送的比特数。

常用灵敏度测试方法

（1）逐步逼近测试

利用光衰减器将输入光功率衰减至出现误码，然后减小衰减值，直至误码消失，这个点的输入光功率则判定为灵敏度；这种方法测试出的灵敏度精度取决于衰减值设置的步距，步距越小精度越高，所需要操作的步数也越多。

（2）卡值测试

将输入光功率设在一个固定值，累计固定时间后检测是否有误码；这种方法只能检测光模块接收是否正常工作，无法测得准确的灵敏度值。

线性推导灵敏度测试方法

（1）线性推导概念

误码是随机产生的，而且误码的概率很小（例如1E-12），测试零星误码需要的时间很长，也不容易测量准确。BER=1E-12意味着平均传输10^12 bit才出现一个误码，对于1.25G系统，最少需要累计763秒（10^12/1250M * 10^20 ≈ 763）测试结果才可靠；上述测试方法，都需要累积足够的时间，这严重影响生产效率。

那么有没有能快速且准确获取灵敏度的方法呢？经大量数据分析发现误码率（BER）和输入的光功率其实是存在着某种线性的关系(输入光功率和误码率对数的对数有存在着近似于直线关系)。只要我们能够找到每颗产品的这种线性关系，并将它们公式化，就可以利用线性推导的方法快速计算出灵敏度。推导公式如下：

1) X（BER）= log（-log（BER））；

2) Y = kX + b;

其中 Y 为目标误码率计算后得到的误码率对数的对数X(BER),X为输入光功率。

（2）线性推导灵敏度的计算方法

a). 取固定三点的误码率(BER),利用X（BER）与对应光功率成线形关系原理,按照第一点和第二点拟合成直线L1,第二点与第三点拟合成直线L2，如下图

b). 上述数据拟合得到两条直线公式:

L1: Y = 0.0656*X + 2.7968

L2: Y = 0.0709*X + 2.9528

将参考误码率代入直线方程L1、L2，推算出参考误码率下的期望灵敏度值X1、X2；以这两条直线得出的期望灵敏度的绝对差值作为判断依据，|X1-X2|＜0.5，则拟合出来的直线L1与L2趋近重合，推算出来灵敏度可信，否则不可信，再次采样后计算。

例如：参考BER=1E-12时，代入X（BER）= log（-log（BER）），得X（BER）= 1.08,代入直线L1、L2方程中

L1：1.08 = 0.0656 * X1 + 2.7968

求得 X1 = -26.176

L2：1.08 = 0.0709 * X2 + 2.9528

求得 X2 = -26.424

绝对差值 |X1-X2| = |-26.176-(-26.424)|=0.248＜0.5；推算出灵敏度可信，为减小误差，取X1、X2平均值为最终灵敏度。

线性推导灵敏度在测试中运用经验小结

在实际运用发现当误码率小于或大于某个阈值时，拟合的2条直线大概率偏差过大，导致推导出来的X1、X2差值过大；只有当误码率保持在一定的范围内，拟合出来的灵敏度才可信。飞宇工程们经过大量实践，从大量测试数据中发现了一定的规律，这个阈值与测试产品的参考BER相关，例如当参考BRE=1E-12时，在1E-9 ≤ BER ≤ 1E-5这个范围内，取三个点基本可以拟合直线推导出可信的灵敏度值。

飞宇小结

深圳飞宇致力于光模块研发与生产，对光模块性能检测亦有丰富经验，为客户提供高品质的光模块产品。更多详情可咨询飞宇集团。