YD/T 702-1993
基本信息
标准号:
YD/T 702-1993
中文名称:PIN/FET 光接收组件测试方法
标准类别:通信行业标准(YD)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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相关标签:
接收
组件
测试方法
标准分类号
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出版信息
相关单位信息
标准简介
YD/T 702-1993.
1主题内容与适用范围
YD/T 702规定了PIN/FET光接收组件的光电参数的测试项目及测试方法。
YD/T 702适用于PIN/FET光接收组件光电参数的测试。
2术语和符号
2.1.术语
2.1.1 响应波长
光电二极管对入射光波能引起响应的光波波长。
2.1.2暗电流
光电二极管在给定反偏下无光照射时的电流。
21.3结电容
光电二极管无光照射时,在给定的反向偏压下,器件两极之间的电容。
2.1.4.上升时间, 下降时间
上升时间为光电二极管对光脉冲响应前沿从幅度的10%上升至90%所需要的时间。
下降时间为光电二极管对光脉冲响应后沿从幅度的90%下降至10%所需要的时间。
2.1.5响应度
光电二极管在给定波长的光照下,输出电流与入射到光电二极管光敏面上的平均光功率之比。
2.1.6 调制速率
在光纤通信系统中是指传输的码速率。
2.1.7光接收组件带宽
光接收组件幅频特性曲线下降3dB所对应的频率宽度。
2.1.8 光接收组件灵敏度
在相应的调制速率下,满足规定的误码率要求时光接收组件所需要的最小平均光功率。
2.1.9光接收组件动态范围
光接收组件输出不失真时的最大输入平均光功率与灵敏度的差值。
2.1.10 额定反向击穿电压
给无光照射的光电二极管施加反向偏压并逐步增大,当通过光电二极管的电流等于测试条件所规定的值时,所加的反向偏压值定义为光电二极管额定反向击穿电压。
2.1.11偏置电压
光电二极管所加的反向电压。
2.1.12 前置放大器的跨阻抗
光接收组件中前置放大器的跨阻抗为该放大器输出电压变量与相应的输入电流变量之比值。
2.1.13 均方根噪声电压
标准内容
中华人民共和国通信行业标准
PIN/FET光接收组件测试方法
YD/T702--93
本标准参照国际电工委员会制订的标准IEC-747-5中的同类器件的有关规定。主题内容与适用范围
本标准规定了PIN/FET光接收组件的光电参数的测试项目及测试方法。本标准适用于PIN/FET光接收组件光电参数的测试。2术语和符号
2.1术语
21.1响应波长
光电二极管对入射光波能引起响应的光波波长2.1.2暗电流
光电二极管在给定反偏下无光照射时的电流。2.1.3结电容
光电二极管无光照射时,在给定的反向偏压下,器件两极之间的电容。21.4上升时间,下降时间
上升时间为光电二极管对光脉冲响应前沿从幅度的10%上升至90%所需要的时间。下降时间为光电二极管对光脉冲响应后沿从幅度的90%下降至10%所需要的时间。2.1.5响应度
光电二极管在给定波长的光照下,输出电流与入射到光电二极管光敏面上的平均光功率之比。21.6调制速率
在光纤通信系统中是指传输的码速率。2.1.7光接收组件带宽
光接收组件幅频特性曲线下降3dB所对应的频率宽度。2.1.8光接收组件灵敏度
在相应的调制速率下,满足规定的误码率要求时光接收组件所需要的最小平均光功率。2.1.9光接收组件动态范围
光接收组件输出不失真时的最大输入平均光功率与灵敏度的差值。2.1.10额定反向击穿电压
给无光照射的光电二极管施加反向偏压并逐步增大,当通过光电二极管的电流等于测试条件所规定的值时,所加的反向偏压值定义为光电二极管额定反向击穿电压。2.1.11偏置电压
光电二极管所加的反向电压
2.1.12前置放大器的跨阻抗
光接收组件中前置放大器的跨阻抗为该放大器输出电压变量与相应的输入电流变量之比值。2.1.13均方根噪声电压
中华人民共和国邮电部1994-03-26批准1994-09-01实施
YD/T702—93
光接收组件无信号输入时,输出端的噪声电压均方根值。2.2符号
参数名称
响应波长
暗电流
结电容
上升时间,下降时间
响应度
调制速率
光接收组件带宽
灵敏度
动态范围
额定反向击穿电压
偏置电压
前置放大器跨阻抗
均方根噪声电压
3测试内容
使用单位
A/W,μA/μW
Mbit/s
3.1PIN/FET光接收组件是PIN光电二极管和由场效应晶体管(FET)、微波三极管组成前置放大的组合,其中表征PIN光电二极管特性的下列参数已由PIN光电二极管的测试提供,其测试方法见险录A(参考件)。
响应波长;
暗电流;
结电容:
响应度;
额定反向击穿电压;
上升时间,下降时间。
3.2PIN/FET光接收组件
表征PIN/FET光接收组件特性的参数为:频带带宽;
灵敏度;
响应波长;
动态范围。
3.2.1光接收组件带宽测试
3.2.1.1测试原理图
原理图说明:
LD-—可调制的光源;
一两根光纤的精确对准,以便光信号低损耗地传递。KAONIKAca
3.2.1.2测试方法
LD光源
YD/T702—93
扫频仪
记录仪
PIN/FET组件
图1光接收组件带宽测试原理图
按照测试原理图1和3.2.1.3的测试条件接入被测组件,启动测试系统,由所得出幅频特性曲线读出3dB带宽。
3.2.1.3测试条件
环境或被测组件的管壳温度;
被测组件的工作条件;
扫频仪的频率范围及其精度
LD光源的输出光功率值和输出光功率的稳定度。3.2.2光接收组件灵敏度的测试
3.2.2.1测试原理
对于光接收组件,在规定的调制速率和误码率要求的条件下,其灵敏度的计算方法是通过测得其他相关参量之后进行计算得到。在满足对NRZ随机码的误码率为10-9时,其灵敏度的计算公式为(计算公式来源见附录B):
S=10lg6Vncrms)/(R.R)J
(1)
上式表明,要得到光接收组件的灵敏度S,需测得噪声电压均方根值VN(rms)、响应度R与跨阻抗R,的乘积。
3.2.2.2,均方根噪声电压的测试测试原理图
方法一:在被测组件噪声电压较小的情况下。被测
PIN/FET组件
宽带放大器
(放大K倍)
图2小噪声电压测试原理图
射频毫伏表
K·Virm
YD/T702-93
方法二:在被测组件噪声电压较大的情况下。被测
PIN/FET组件
射频毫伏表
Veirms
图3大噪声电压测试原理图
测试条件
环境或被测器件管壳温度;
被测器件的工作条件;
宽带放大器的频率范围,实际放大倍数K值,射频毫伏表的频率范围及其仪表精度。3.2.2.3.响应度R与跨阻抗R,乘积值的测量a.测试原理
由2.1.5和2.1.12定义知:
R,=AVoutn,R=n/Pi
R·R-AVout/APin
式中:APm入射光功率变量,AP=|P2—Pl;—放大器对应于APm的输出电压变量,AVou=/V-Vl;AVout
△I.—探测器的入射光功率变量△Pm时相应的光电流变量。当入射光功率为零时,即P,一0测得放大器输出电压V1。入射光功率为P时,测得放大器输出电压V2。因而:
测试原理图
LD光源
光功率计
PIN/FET组件
电压表
图4响应度R与跨阻抗R.乘积测试图测试方法
·被测组件按规定条件工作;
无输入光功率时测得组件放大器输出电压V1;调正LD光功率输出在适当值,输入被测组件,测得组件输出电压V2;以规定的方法测得光接收组件的输入光功率P2;530
TYYKAONIKAca
YD/T702-93
所得参数按上述公式计算得出R·R,的乘积。测试条件
环境或被测组件管壳温度;
被测组件的工作条件;
LD光源的输出光功率及其功率稳定度;光功率计电压表的测量精度:
入射光功率的测试方法一替代法或剪断法。3.2.2.4测得上述参数代入S的计算公式,算出光接收组件的灵敏度3.2.3光接收组件动态范围的测试3.2.3.1方法
测试原理图
可调制
LD光源
正弦或脉冲
信号源
测试方法
可变光衰减器
PINFET级件
图5光接收组件动态范围测试方法一原理图被测组件按规定条件工作。
示波器
LD光源被正弦或脉冲电信号调制后的标定功率P经可变光衰减器送入被测组件,由示波器观察被测组件的输出电信号波形。bzxZ.net
可变光衰减器的衰减量由最大逐步变小,直至示波器所观察的电信号波形临近失真,读出衰减器此时的衰减量。
以调制光源输出的标定光功率,扣除衰减器的衰减量再扣除被测组件的灵敏度即为被测组件的动态范围。
测试条件
环境或被测组件管壳温度;
被测组件的工作条件;
正弦或脉冲电信号源的频率范围;经调制后光信号的失真度及光源稳定度光功率定标精度;可变光衰减器的精度;
示波器的响应速度。
3.2.3.2方法二
原理图
可调制
LD光源
正弦或脉冲
信号源
b.测试方法
YD/T702—93
PIN/FET组件
光功率计
图6光接收组件动态范围测试方法二原理图被测组件按规定条件工作;
LD光源经正弦或脉冲信号调制后光功率可变输出:被测组件与光源输出耦合;
逐步增大LD光源输出光功率;
示波器
示波器观察被测组件的输出电信号波形,直至电信号波形临近失真时,测得被测组件的最大输入光功率,扣除被测组件的灵敏度为被测组件的动态范围。测试条件
环境或被测组件管壳温度;
被测组件的工作条件;
正弦或脉冲电信号源的频率范围;LD光源被调制后光信号的失真度及光功率稳定度;示波器响应速度,
入射光功率的测量方法(替代法或剪断法):光功率计的精度。
KAONKAC
A1本方法适用于PIN管芯的测试
A2测试方法
A2.1响应波长测试
A2.1.1目的
测量PIN管芯的响应波长范围。
A21.2测试原理图
(带灯)
YD/T702-93
附录A
PIN管芯参数测试
(参考件)
单色仪
PIN管芯
图A1PIN管芯响应波长测试原理图测试方法:
记录仪
将不同波长的单色光送入被测器件,被测器件对光响应后的输出信号由记录仪记录出光谱响应曲线。
测试条件:
环境或PIN管芯的工作温度;
PIN管芯的工作条件;
单色仪的光谱范围。
A2.2暗电流、反向击穿电压的测试A2.2.1目的
测量PIN管芯的暗电流、反向击穿电压。A2.2.2测试原理
图A2反向击穿电压和暗电流测试原理图测试方法:
给无光照时的被测PIN管芯加反向偏压:调整反向偏压至电流表读数达到测试规定的电流值;533
电压表读得值VBR为反向击穿电压:YD/T702-93
降低反向偏压至规定值时读得电流为暗电流。测试条件:
环境或PIN管芯工作温度;
测试反向击穿电压时规定的电流值;反向偏压源的输出电压可调整范围;读暗电流时的反向偏压值;
电压表、电流表的精度。
A2.3响应度测试方法
A2.3.1目的
测量PIN管芯的响应度。
A2.3.2测试原理
测试原理图同图A2。
测试方法:
被测PIN管芯加规定的反向偏置;入射标定的光功率和规定的光波长;读得被测管芯的输出电流,扣除该管芯的暗电流,即为响应电流;此响应电流与入射光功率的比值为该管芯的响应度。测试条件:
环境或被测管芯的工作温度;
被测管芯的反向偏置电压;
入射光功率的额定值和定标;
电流表、电压表的精度。
A2.4:结电容的测试
A2.4.1目的
测量PIN管芯的结电容
A2.4.2测试原理图
小电容
图A3PIN管芯结电容测试原理图
测试方法:
按原理图将被测管芯接入电路;给被测管芯加规定的反向偏置电压;稳压
反复调正小电容电桥的电容刻度和损耗角旋钮,使电桥达到平衡,读得电桥的电容刻度值C2取下被测管芯在保持电路的原有状态下重复调正小电容电桥达到再次平衡,读得电路残余电容Ca。
按公式计算Ci:
YKAONIKAca
测试条件:
环境或被测管芯的工作温度;
被测管芯的反向偏置电压;
隔直电容C,的标定值与精度;
防高频短路的L和R的适当值;
小电容电桥的精度和频率范围。A2.5上升时间、下降时间的测试A2.5.1目的
YD/T702-93
(C, — Co) ·CI
C(C,-C)
测量PIN管芯对光信号的响应速度。A2.5.2测试原理
PIN管芯在给定的反向偏压下,接收一个给定波长的矩形光脉冲,PIN管芯响应输出一个电脉冲,其电脉冲的前沿幅度从10%上升到90%所需的时间为上升时间t,电脉冲后沿幅度从90%下降至10%所需的时间为下降时间t。
a理想的入射光脉冲信号
测试原理图:
毫微秒级
脉冲电源
bPIN管芯输出电脉冲信号
偏置电压
示波器
延时线
图A5PIN管芯上升时间下降时间测试原理图测试方法:
被测PIN管芯接入电路加规定的反向偏压;535
YD/T702-93
调整毫微秒级脉冲信号源,调制LD光源并输出规定的光功率;调整取样示波器显示出被测管芯响应的电脉冲信号:读出显示的电脉冲信号上升时间ta下降时间t由下式计算被测管芯的实际上升时间t和t。t=V-+++)
一示波器显示电脉冲上升时间即测试系统总的响应时间;式中:t-
毫微秒级电脉冲信号的上升时间:trp
光源LD响应上升时间;
trs高速示波器响应上升时间。
同样:
t-a-+D++)
A2.5.3测试系统中的几个技术问题a。trptrLD、trs应小于被测管芯上升时间t的1/4,这样测试精度接近于3%。b.示波器带宽要求
示波器带宽与其响应上升时间的关系为:B=0.35/trs因而要求示波器的带宽应满足:B.≥0.35×4/tzs=1.4/tt测试系统中同轴电缆的要求
尽可能使用低介质损耗的同轴电缆,连接长度尽可能短;电缆特性阻抗和负载阻抗与脉冲电源内阻抗相匹配;电缆弯曲时其曲率半径不得小于电缆外径的十倍;采用优质的高频接插件。
d延时线的使用
尽可能提高脉冲重复频率而不使用延时线;延时线的延时时间:ta=3.33e(ns/m)。示波器探头的选用
示波器探头的等效电路如下图示:示波
图A6示波器探头等效电路
图中:R和C分别为探头的等效电阻和等效电容;Z为示波器的输入阻抗,分高阻和低阻,通常高阻为1MQ和低阻为50Q;V表示为被测信号。
求出探头的附加上升时间:tt=2.2R·CZL/(R+ZL)536
TYYKAONKAca
YD/T702--93
采用低阻时:ttb2.2CZL高阻时tr将显著增大。T.E被测管芯的负载电阻RL
通常取R=50Q。
对光脉冲波形的要求
理想的矩形脉冲带宽:B=1/ts,为矩形脉冲的宽度。建议取t,≤1.5t,t,为被测管芯的上升时间。如果t<1ns,则t,<1.5ns,由于脉冲发生的带宽限制,不可能产生这样窄的矩形光脉冲,而是自动转化为高斯光脉冲,光电器件对高斯光脉冲的响应速度不再以和t来衡量,而是用它的电脉冲的展宽量。或FWHM值来衡量。
管芯的展宽量:
88(8+8+)
式中:8a-示波器显示脉冲的FWHM9.—一示波器本身附加的展宽量:一人射光脉冲的FWHM。
附录B
PIN/FET光接收组件灵敏度计算公式由来(参考件)
(A3)
B1根据数字通信系统误码与信噪比(Sp-p/Nrms)的关系可知:确保误码率=1×10-9时,必须使Sg-p/N=21.5dB,即信号电压峰峰值Vp-p)为均方根噪声电压Vn式中:P.平均接收光功率,
R—光接收组件跨阻抗
RPIN管芯响应度。
经以上关系的数学演算得到光接收组件灵敏度为:S=10lgL6VN(rms)/RR,J
(B1)
由上式计算结果的灵敏度是光接收组件对NRZ随机码误码率确保10-时,并把其他一切(光源模式噪声,消光比,色散,接收机主放均衡等)理想化条件下的理论值。附加说明:
本标准由中华人民共和国邮电部提出。本标准由邮电部电信传输研究所归口。本标准由邮电部武汉邮电科学研究院起草。本标准主要起草人杜普君、陈铭干、王爱军。537
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