通信用光电探测器组件测试方法

通信用光电探测器组件测试方法

国家标准 GB/T24365一2009 通信用光电探测器组件测试方法 TIestingmethodsofoptoeleetromicdetectormoduleforcommunieationm 2009-09-30发布 2009-12-01实施 国家质量监督检验检疫总局 发布 国家标准化管蹬委员会国家标准
GB/T24365一2009 前 言 《通信用光电探测器组件》系列标准包括 《通信用光电探测器组件测试方法》 《通信用光电探测器组件技术要求》 本标准与GB/T24366《通信用光电探测器组件技术要求》配套使用 本标准在编制过程中,主要参照IEC62007-2《用于纤维光学系统的半导体光电子器件第2部分 测试方法》 本标准在起草过程中,注意到与下列标准的协调一致 -GB/T15651一1995《半导体分立器件和集成电路第5部分;光电子器件》; GB/T15651.32003《半导体分立器件和集成电路第53部分:光电子器件测试方法》. 本标准的附录A为资料性附录 本标准由工业和信息化部提出 本标准由通信标准化协会归口. 本标准起草单位;深圳新飞通光电子技术有限公司,武汉邮电科学研究院 本标准主要起草人李春芳,梁泽,钟迪新、镇磊、邓红兵,苗玉柱、杨现文 业
GB/T24365一2009 通信用光电探测器组件测试方法 范围 本标准规定了通信用光电探测器组件相关参数的测试方法,包括光学参数、电参数 本标准适用于通信用光电探测器组件 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 凡是注日期的引用文件,其随后所有 的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究 是否可使用这些文件的最新版本 凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准 GB/T243662009通信用光电探测器组件技术要求 术语和定义、缩略语 GB/T243662009确立的术语和定义、缩略语适用于本标准 测试方法 4.1测试环境要求 C 温度;15C一35 相对湿度:45%一75% 大气压力:86kPa106kPa 当不能在标准大气条件下进行测试时,应在测试报告上写明测试环境条件 4.2测试仪器设备要求 各类测试仪器设备,应在规定的有效期范围内,测试精度应高于所测参数精度的一个数量级 4.3测试方法 4.3.1光响应波长的测试 4.3.1.1测试框图 测试框图见图1 光源 扫拙仪 单色仪 被测探测器 透镜 图1光响应波长测试框图 4.3.1.2测试步骤 a)被测探测器加上规定的工作电压; 将不同波长、相同功率的单色光送人被测探测器,被测探测器输出信号送人扫描仪 D) 扫描仪记录下不同波长、相同功率的光谱响应曲线,从曲线上读出曲线下降至最大值50%的 c 范围,即为被测探测器的光谱响应范围见附录A中图A.1) 4.3.2灵敏度(最小可探测光功率)的测试 4.3.2.1用于数字传输探测器组件灵敏度(最小可探测光功率)的测试 测试框图 a
GB/T24365一2009 测试框图见图2. 光功率计 被测探测器 接收端 限幅放大器 组件 误码仪 发射端 光可变衰减器 图2数字传输探测器组件灵敏度测试框图 b)测试步骤 被测探测器组件施加规定的工作电压; 1 2 调整误码仪的输出光口,使误码仪输出规定速率,码型,波长和消光比的光信号 3 通过调节光衰减器,使输人到被测探测器的光功率逐渐减小,直到误码仪显示的比特差 错率小于等于规定值时,用光功率计测出此时被测探测器组件的输人端光功率,即为探 测器组件的灵敏度 4.3.2.2用于模拟传输探测器组件灵敏度(最小可探测光功率)的测试 测试框图 a 测试框图见图3 被测探 均方根 可调光源 光分路器 电压表 测器组件 正弦信号 光功率讲 直流电源 发生器 图3模拟传输探测器组件灵敏度测试框图 b 测试步骤 1 被测探测器组件加上规定的工作电压; 2 在光源不加调制下,输人规定的光功率到被测探测器组件,用均方根电压表测出此时的 信号V; 用频率为f的正弦信号调制光源,使光源的调制度为规定值,在均方根电压表上得到相 3 应的值V; 调节人射光功率,使V满足公式(1)要求: (1 V =1+C/N)V 5 用光功率计测出此时的光功率P.,即为探测器组件的最小可探测光功率(或灵敏度). 式中 c/N 载噪比,单位为分贝(dB); 无调制时的信号输出,单位为毫伏(mV) V 有调制时的信号输出,单位为毫伏(mV. V
GB/T24365一2009 4.3.3过载光功率和动态范围的测试 4.3.3.1测试框图 测试框图见图4 光功率计 被测探测器 接收端 限幅放大器 组件 误码仪 发射端 光可变衰减器 图4过载光功率和动态范围测试框图 4.3.3.2测试步骤 a)被测探测器组件施加规定的工作电压; 调整误码仪的输出光口,使误码仪输出规定速率、码型、波长和消光比的光信号 b 通过调节光衰减器,使输人到被测探测器的光功率逐渐增大,直到误码仪显示的比特差错率小 c 于等于规定值时,用光功率计测出此时被测探测器组件的输人端光功率,即为探测器组件的过 载光功率 d 过载光功率与灵敏度的差值即为探测器组件的动态范围 4.3.4oMIA加压灵敏度 4.3.4.1测试框图 测试框图见图5 发射抖动 接收 被测探测器组件 限幅放大器 部分模块部分 误码仪 加压测试 条件单元 压力测量用参 高速示波器 光可变衰减器 考光发射楼块 图5o1A加压灵敏度测试框图 4.3.4.2 测试步骤 校准测试系统 a 误码仪的发射部分和接收部分的时钟频率设为规定标称值 2)调节误码仪输出的PREBS为规定值，帧码序列为NRZ码型;
GB/T24365一2009 3)误码仪抖动输出设定为规定条件下的抖动 4 输人输出阻抗均为50Q,然后使测试系统正常工作 D)被测探测器组件加上规定的电源电压; 缓慢增加光可变衰减器的衰减量逐步碱少被测探测器组件的输人光功率),当误码率优于规 定值而光功率不能再减小时,停止衰减; 用高速示波器测得此时待测探测器组件输人的OMA,即为待测探测器组件的OMA加压光 接收灵敏度 4.3.5光回波损耗的测试 4.3.5.1测试框图 测试框图见图6 光回损仪 被测探测器组件 图6光回波损耗测试框图 4.3.5.2测试步骤 校准测试仪器 a b)被测探测器组件加上规定的电源电压,使其处于正常工作状态; e)按图6连接光路,从光回损仪上读出规定波长下的光回波损耗 4.3.6 -3d带宽的测试 4.3.6.1测试框图 测试框图见图7 被测探测器 网络分析仪 光源 光衰减器 组件 直流电源 图7-3dB带宽测试框图 4.3.6.2测试步骤 校准测试仪器; a 被测探测器组件加上规定的工作电压和光功率; b 从网络分析仪上显示的幅频特性曲线上读出一3dB带宽 c 4.3.7APD光电倍增因子测试方法 4.3.7.1测试框图 测试框图见图8
GB/T24365一2009 电压表 光源 被测APD 电流表 直流电源 图8光电倍增因子测试框图 4.3.7.2测试步骤 被测APD施加规定的偏置电压Ve(无雪崩响应),规定的光功率照射在被测APD的光敏 a 面上; b)在电流表上测出光电流lR; e改变施加在被测APD的偏置电压到规定的Ve(VeGB/T24365一2009 d 在无光照条件下,调节直流电源,使电流表上的读数为规定值时,在电压表上的读数即为击穿 电压值 4.3.9APD击穿电压温度系数测试 4.3.9.1测试框图 测试框图见图10. 可调直流电源 被测 P四 恒温箱 图 10 击穿电压温度系数测试框图 4.3.9.2测试步骤 a)被测APD组件放人恒温箱内,APD为反向连接 调整恒温箱的温度为T,调节直流电源,使电流表上的读数为规定值(如10nA),保持T到 b) 规定时间,记下电压表读数Ve1; 调整恒温箱的温度为T,调节直流电源,使电流表上的读数为同一规定值(如10nA),保持T 到规定时间,记下电压表读数Ve; 代人公式(3),计算出击穿电压的温度系数 dD e一VRa ’= 3) 一T 4.3.10响应度的测试 4.3.10.1测试框图 测试框图见图l1 稳定光源 被测探测器 电流表 偏置电源 图11响应度测试框图 4.3.10.2测试步骤 a)校正仪器 b被测探测器加上规定的工作电压 规定波长的光源照射在被测探测器的光敏面上,在电流表上读出相应的值,代人公式(4)计算 出响应度
GB/T24365一2009 R = 炎 式中: 输出光电流,单位为微安(uA) IR 输人光功率-单位为微瓦(w) Pm 4.3.11暗电流的测试 4.3.11.1目的 在规定条件下,测试探测器在无光照下的输出电流 4.3.11.2测试框图 测试框图见图12 可调直流电源 被测探测惴 图12暗电流测试框图 4.3.11.3测试步骤 被测探测器在无光照条件下加上规定的偏置电压,探测器为反向连接,流过电流表的读数即为被测 探测器的暗电流 4.3.12频响平坦度(均匀性)的测试 4.3.12.1测试框图 测试框图见图13 光发射机 网络分析仪 光可变衰碱器 被测探测器组件 图13频响平坦度测试框图 4.3.12.2测试步骤 校准测试仪器 a b)被测探测器组件加上规定的电源电压,使其处于正常工作状态 设定网络分析仪的扫频范围; D 从网络分析仪读出规定频率范围内各频率点的幅值; 根据最小2乘法拟合出一条各频率点幅值的曲线,拟合曲线各频率点的幅值与拟合前各频率 点的幅值相减即为频响平坦度
GB/T24365一2009 4.3.13二阶互调失真(双音法测试 4.3.13.1测试框图 测试框图见图14 光源1 信号源1 光 多通通 合 被测探测器 可调光衰减器 滤波暑 路 组件 器 光源2 信号源2 直流电压 频谱分析仪 图14二阶,三阶互调失真测试框图 4.3.13.2测试步骤 校准测试系统 a 调节光源1和光源2,使两个光源的输出功率相等; 2)调节可调光衰减器,以调整被测探测器组件的输人光功率为规定值 b)被测探测器组件加上规定的电源电压; 调节信号源1,输出规定频率的信号来调制光源1,按规定调制度来确定信号源1的输出 幅度; 调节信号源2,输出规定频率的信号来调制光源2,按规定调制度来确定信号源2的输出 幅度; 调节多通道滤波器的中心频率为f.在多通道滤波器的中心频率士6MHz频率范围外,衰减 要求大于50dB,3dB带宽至少达到2.5MHz) f 设置频谱仪的中心频率为月.读出载波的幅值4A(aB) 调节信号源2,输出规定频率'的信号(要求f'十f=f或f'一fi=f.)调制光源2,按 规定调制度来确定信号源2的输出幅度; 在频谱分析仪上读出幅值B(dB); h iD BA即为互调失真值; 改变f',得到多个频点(至少4个频点以上)的失真值,取最大值即为被测探测器组件的二阶 互调失真 4.3.14三阶互调失真双音法测试 4.3.14.1测试框图 测试框图同图14 4.3.14.2测试步骤 a)同4.3.13.2步骤a)f); b调节信号源2.,输出规定频率人'的信号(要求2人'十人=人或2'一h=月或'一2有- =)调制光源2.按规定碍制度来确定信号源2的输出躺度 f 或 '一2f 在频谱分析仪上读出幅值B(dB).; BA即为互调失真值; d 同4.3.13.2步骤d),e),)和本条的b),e),d),得到多个频点(至少4个频点以上)的失真值， e) 取最大值即为被测探测器组件的三阶互调失真
GB/T24365?2009 ?A ?? ο? A.1?Χ? ?Χ??A.1 0.9 0.8 0." 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.60.70.80.9' 1.11.21.31.41.5l.61.71.8 /Hmm ?A.1 A.2籶? ??A.2 20 18 16 14 12 10 151719 21 31 33 23252729 3537394143454749515355 'o 2 ?A.