高速光模块之光无源组件测试_光纤通信_解决方案

光纤通信

高速光模块之光无源组件测试

随着数据量的剧增，光模块从100G、200G、400G飞速发展，同时800G光模块即将实现商业化与规模部署。光模块的研发设计少不了有效的测试手段，特别是局部组件的测试。

图1 高速光模块

光模块中的光无源组件包括FA（光纤阵列），WDM（波分复用）等器件，起到光信号传输，复用，解复用等功能。无源组件的品质会影响光模块的功耗，信噪比，以及可靠性。光模块有多种技术方案，我们使用OBR对几种典型的技术方案光模块无源组件进行了测试。

激光器阵列结合FA组件

FA（光纤阵列）组件是光模块中的一部分无源器件，不管是FA供应商，还是光模块制造商，都需要控制FA的质量，保证光纤中没有异常事件，如漏光，损耗，强反射等事件。

图2 FA组件

我们用背光反射仪OBR4613对一个1310nm波段的800G光模块的FA组件进行了测试（如图3），测试曲线如图4、图5。光模块接口为MPO，我们选取TOSA部分其中两个通道进行测试，时域反射曲线分别为图中蓝色和绿色。其中1.078m反射峰对应MPO接入点，1.119m为FA末端。可以看到两个通道一致性较好，末端回损为-37dB。在MPO接入点后面6mm内均有4个反射峰，以及在末端反射峰前面5mm处有1个弱反射峰（RL=-90dB），结合FA设计图以及封装工艺进行分析，可知引起多个反射峰较大可能是由于FA采用胶水固定引起局部应力集中点。

图3 OBR连接MPO跳线逐路测试FA

图4 OBR4613测试界面

图5 FA其中两通道测试曲线

通过以上测试，我们发现了FA组件中可能有多个应力集中点，尽管引起的回损只有-90dB，OBR4613仍然能够发现。为了杜绝FA对于光模块的可靠性产生影响，需要对FA封装工艺进行改善，选取合适的胶水，消除应力集中点。
另外，我们发现FA第12路测试数据异常（图7绿色曲线），打红光后有漏光现象（如图6），经检查为断裂。图7中蓝色曲线为通道11（正常），绿色曲线为通道12（异常）。

图6 FA漏光

图7 CH11与CH12测试曲线对比

CWDM4-Z block测试

早期的CWDM4模块采用介质薄膜滤波片TFF的Z block技术（如图9），我们将光模块的发射端和接收端分别接入到OBR4613进行测试（图8），由于发射端和接收端类似，以下我们对接收端进行分析。

图8 OBR4613测试光模块

图9 Z block结构

图10 光模块内部z block测试曲线

我们分别选中4个滤波片反射峰进行光谱分析，得到相应的光谱特性曲线，如图11,12,13,14。

图11 1271nm信道

图12 1291nm信道

图13 1311nm信道

图14 1331nm信道

以上图片中，上视图曲线为时域反射曲线，横轴为距离，纵轴为反射光幅值。下视图为上图中黄色区域的反射光谱图，横轴为波长，纵轴为反射光幅值。
通过测试曲线，我们可以看到z block厚度为7.5mm，1311nm信道的信噪比较低，仍有改进空间。1331nm信道有1301nm的光信号通过，需要优化滤波片滤除1301nm光信号。

DWDM- AWG 测试

为了简化封装工艺，减小尺寸，开发了基于集成光学的AWG芯片（阵列波导光栅）。其结构如图15。1为输入波导，2和4为自由传输区，3为阵列波导光栅，5为输出波导阵列。

图15 AWG示意图

我们用OBR4600对AWG组件进行扫描测试得到如下曲线（图16）

图16 AWG时域测试曲线

如图17，我们选中输出波导耦合区域（红色区域）进行光谱分析，得到42个光通道，其中10个通道总间隔1000GHz。

图17 输出波导阵列光谱

总结

综上测试结果表明，OBR可以用于分析光无源器件/组件的时域反射信号，识别特殊事件（包括连接点，断裂，高损耗点，高反射点等）；还可以进行高精度时延测试，分辨率低于1ps；另外，OBR还可以对选中区域进行光谱分析。基于以上功能，OBR是光无源器件/组件/模块研发设计和测试非常有效的测试工具，能够帮助工程师进行全面表征器件。只有看到问题，才能有的放矢！