寬帶高速光電信號分析儀
發(fā)布日期：2023-02-21 瀏覽量：1
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【所屬領域】
光電信息
【研究背景】
5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、元宇宙等新業(yè)務應用的興起，以及后疫情時代催生的遠程辦公、遠程教學等實時視頻業(yè)務，急劇加速了通信網絡流量激增的趨勢。而長距離、大容量、高速率的光纖通信技術成為了實現(xiàn)信息化社會和數(shù)字經濟的必由之路。對于光通信產業(yè)鏈上的模塊廠商、設備制造商、運營商來說，測試是必不可少的環(huán)節(jié)。一般來說，驅動光收發(fā)機的高速芯片的開發(fā)進度會比光通信器件滯后差不多一年。 在光通信模塊廠商、設備制造商開發(fā)最新相干光通信子組件時，工程師需要先進的測試設備，提供足夠的性能，證明其最終模塊設計的預期性能。隨著系統(tǒng)速率的提升，復雜調制格式的演進，市場大量需求的出現(xiàn)，催生了低成本、高性能的寬帶高速光電信號分析儀的巨大市場需求。同時，當今世界格局下，亟需突破國外在高速光通信信號檢測領域對國內的技術限制和關鍵儀器、器件的性能瓶頸，實現(xiàn)在高速光電信號分析儀的國產化目標。
【成果介紹】
本成果基于線性光采樣，利用低重復頻率脈沖光對待測信號光在光域上進行采樣，使用技術成熟成本較低的低速的光電探測器和采集卡進行光電和模數(shù)的轉換，軟件同步算法為光采樣技術提供了數(shù)字信號處理上的支持，通過恢復出信號的眼圖和星座圖以及計算相應的 EVM 和 Q 值來判斷信號的質量。通過多年技術積累，在相干檢測中全光采樣技術、超低時間抖動采樣脈沖源的實現(xiàn)方法、以及相干檢測算法和軟件時鐘提取技術中取得突破。
圖1 高速光調制信號分析儀樣機
【性能指標】
基于線性相干光采樣技術在國內首次現(xiàn)場測試了4個ITU-T標準波長信道下的128Gbps PDM-QPSK光信號，測量結果利用安捷倫的光調制分析儀作為對照參考，同樣信號下測得的 EVM 差值小于2%，Q 因子差值小于2dB。實現(xiàn)指標包括全光采樣源時間抖動為60.335fs，分析帶寬>1THz，時域分辨率200fs，待測光信號速率達到508.608Gbps，實測相位誤差小于1.5°，測量時間100ms，平均故障間隔時間MTBF 1000小時。開發(fā)全光采樣時域分析數(shù)據(jù)解算軟件，可以實現(xiàn)光電信號波形分析、速率測量和眼圖測量等功能。
圖2 測試架構
圖3 窄帶光采樣結果
圖4 寬帶光采樣結果
【技術優(yōu)勢】
已經研制出樣機。光采樣技術相對于傳統(tǒng)電采樣方式，降低了系統(tǒng)帶寬要求，減緩了光電探測器和采集卡帶寬的瓶頸效應，降低了成本和硬件設計復雜度。同時，本產品所采用的線性光采樣技術，其靈敏度遠高于非線性光采樣，且對高階調制格式具有同樣的處理效果和優(yōu)越性能，能全面分析信號特性。低成本高測量帶寬的線性光采樣技術已成為高速信號質量檢測未來最有潛力的方向。
【應用場景】
寬帶高速光電信號分析儀能夠對待測光信號完成信號恢復，實現(xiàn)速率測量、眼圖測量、星座圖分析、波形分析等功能，應用于信道分析和維護、器件模塊的測試和優(yōu)化等領域。面向包括華為、烽火、各大高?？蒲袌F隊、科研院所、各類型企業(yè)、高科技公司等在內的各領域用戶。
【市場場景】
目前國內暫無高速復雜格式的相干通信測試儀表產品，可以通過上游光模塊市場，下游測試儀表市場對市場容量進行估算。相干光學光通信技術已經廣泛應用于100G和200G的應用，它使得服務提供商能夠通過現(xiàn)有的光纖發(fā)送更多的數(shù)據(jù)，減少為帶寬擴展而進行網絡升級的成本和復雜性。當前400G的光模塊市場正出于規(guī)模出貨的狀態(tài)，各廠商也正在積極推動800G發(fā)展。根據(jù)LightCounting預測數(shù)據(jù)，速率升級在不斷進行中，未來800G光模塊市場將會更大。根據(jù)LightCounting和Yole等機構報告數(shù)據(jù)，目前全球光模塊市場在100億美元左右，國內光模塊市場在30億人民幣左右，且仍在以10%的增速發(fā)展。
【知識產權】
申請中國發(fā)明專利5項，軟件著作權1項。