简述er图的作⽤_直调光模块中的消光⽐（ER）和光调制幅度
（OMA）
我们在有些⽤于短距传输的直调光模块的⼿册上通常会去重点关注与DML或EML相关的ER和 OMA两个指标。那么它们代表了什么意思呢？⼆者有什么关系呢？取值多⼤合适？怎么测试？今天带着这⼏个问题，来谈谈这⽅⾯的知识。 直接投资人民币结算试点管理办法1. 定义与计算
ER，extinction ratio，消光⽐，指的是信号发送⾼电平和低电平时光功率的⽐值，即： (1)
不过通常在⼿册上看到的是它的对数形式，即ERdB = 10*log10(ER)，如果发送“1”和“0”的光功率P1和P0都是⽤dBm单位的话，对数消光⽐就等于⼆者功率之差，即ERdB)= P1(dBm) -P0(dBm)。
OMA，optical modulation amplitude，光调制幅度，指的是光信号经过调制后⾼电平和低电平时光功率的差异，即：
(2)
很显然，ER和 OMA都是代表发送⾼电平和低电平信号时光功率的差距，只不过ER表⽰的是相对差距，⽽OMA表⽰的则是绝对的差异。
2. 意义及相互转换
那为什么ER和 OMA重要？
凭直觉就知道，“1”和“0”的光功率区分度越⼤，在接收端就更容易区分“1”和“0”了，误码率BER⾃然就⼩了。事实上理论上也很容易去证明这⼀点。
还记得上次我们讲眼图的时候，提到过品质因⼦Q的定义，对吧？就是下⾯这个式⼦： 中华人民共和国反法
其中分⼦是⾼低电平对应的光功率之差，也就是OMA了，⽽分母是⾼低电平的标准差之和，其实代表了噪声的⼤⼩。对于热噪声受限的PIN 接收机，⾼低电平对应的噪声是⼀样的。因⽽对于给定的接收机，Q因⼦仅由OMA决定。进⼀步地，我们之前也提到过，Q和 BER是满⾜确定的函数关系，即:
所以说⾼低电平对应光功率的差距直接反映了光模块的性能。那么这两种衡量光功率差异的指标之间有没有关系呢？
水蛭胶囊为了确定相对差异和绝对差异之间的关系，引⼊⼀个中间量作为参考是有必要的。这个量就是经常⽤到的平均光功率Pave。其定义为：
(3)
联合(1)，(2)，(3)式，进⾏简单的变量替换后，利⽤中间量Pave很容易得到OMA和ER之间的关系。
(4)
(5)
美容牙科以及P1，P0与ER和 Pave之间的关系。
(6)
(7)
从(3)~(7)式不难看出，P1,P0,Pave,ER,OMA这五个量中仅有2个是独⽴的，知道任意2个就可以利⽤上述关系求得其它⼏个的值。基于此，下⾯的分析我们还是选取较熟悉的Pave和ER来作进⼀步地分析吧。当然，ER和OMA还是有区别的，这表现为当光信号经过衰减
后，ER不变，但是OMA却按照信号衰减系数减⼩了，反之经过光放后，也类似。
当然，ER和 OMA在眼图上来看也是⼗分直观的，如图1所⽰。ER和OMA越⼤眼图张开度越好。
图1. 眼图中OMA⽰例
3. ER的代价及实际取值
以上单从接收机灵敏度(或BER)的⾓度分析了，较⼤的ER或OMA对改善BER是有好处的，⽽且，进⼀步地还可以计算相⽐于ER为⽆穷⼤的时候，有限的ER会引⼊的功率代价为：
(8)
从上式可知，6dB左右的ER (如DML)，引⼊的功率代价约为2dB，⽽9dB左右的ER(如EML)，引⼊的功率代价约为1dB。这也很容易解释为何通常EML的性能会⽐DML好，⼀部分原因就是因为EML有更⾼的消光⽐。那对于直调光模块，是不是消光⽐越⾼越好呢？
先看看怎么提⾼DML的消光⽐吧。从定义上看就是要增加激光器的开和关两种状态下的光功率的相对差距，那最直接的办法就是增加驱动电压的幅度，增加⾼电平和低电平的差异。但是这样会带来两个问题。
其⼀，驱动电压幅度增加容易导致DML中载流⼦密度交替变化，从⽽引起有源区折射率的变化，激光器波长发⽣漂移，电流会因⼦激光器波长漂移，俗称啁啾，最终的表现是低电平的光信号波长长，⾼电平光信号波长短，⼆者在光纤中的传输速度不同，从⽽引起信号时域展宽，容易造成码间⼲扰(ISI)。因此⾼的ER对于DML来说也可能会增加啁啾引起的代价。
另⼀⽅⾯，激光器从低功率(P0)到⾼功率输出(P1)转换过程需要时间，与载流⼦渡越时间相关，功率差异变⼤，会增长渡越时间，从⽽降低了调制带宽。因此⾼速DML的 ER通常会⽐较⼩点。
那实际中，ER会是多⼤呢？这取决于DML的直流偏置。如图2所⽰，为了减⼩⾼速DML中的电光延时、弛豫震荡和码型效应，DML的偏置点通常会在阈值附近，这也就是说发“0”的时候，激光器也是发光的，即P0不为0，这显然会降低ER。
图2. 典型的半导体激光器PI特性曲线
⽽从接收机的⾓度讲，有⼀个过载光功率PRth，即当接收到的平均光功率超过该值后，接收机饱和，不能正常⼯作。所以正常⼯作时要求P1不超过2PRth-P0，从⽽最⼤的消光⽐为ERmax = 2PRth/P0-1。
再结合图3看看由(8)式计算的功率代价与ER的关系曲线，发现其实当ER超过20dB后，基本对性能没有影响。超过15dB之后，事实上ER 提升对性能改善作⽤就不⼤了。因此过⾼的ER也没什么作⽤，相反可能会增加功耗。
对于25G NZR信号，商⽤DML的 ER通常在 4~6dB，⽽EML的ER在8~10 dB.
图3. 有限消光⽐造成的功率代价
4. 光模块及ER测试
再谈谈怎么测试ER吧。其实，测试ER本⾝很简单，但是整个光模块却要做很多的测试，如图4所⽰。
图4. 短距光模块的主要测试项⽰意图
在发端，主要是测试两项，1是输⼊信号的电眼图，以保证输⼊信号的质量⾜够好。2是测试经过调制后光信号的质量，如光眼
图，ER，OMA。通常⽤带光⼝的眼图仪，也叫数字通信分析仪(DCA)，实在没有光⼝的，就⽤⼀个⼤
带宽的光电探测器(PD)转成电后再看电眼图。眼图仪可以直接测量眼图，顺便显⽰OMA，ER，Pave等参数，直接读就⾏了。不过，这时候还要看发送的光眼图通过对应速率的眼图模板的裕量。如下图所⽰，模板的灰⾊区域不得有信号样点落⼊其中。
图5. 眼图模板⽰例山魈魔怪
⽽接收端的测试与发送端不同，⼀般需要测试⾜够差的信号，也叫压⼒测试，来评估最坏的情况。接收机最终输出的电信号也要进⾏测试，包括眼图和BER，抖动，抖动跟踪能⼒的容忍度。
实际中测试光模块是件很复杂的事情，不同型号，不同速率，不同标准的，对应的测试指标和⼿段也不尽完全相同，需要遵照相应的测试标准和流程。
参考资料：
注：本⽂⾸发于本⼈：光通信充电宝。
作者：华仔
如需转载请说明来源，谢谢！
进程雷达活到⽼，学到⽼。本将为您推荐最新的光通信⾏业资讯，科普最新的前沿专业技术，解答光通信最基础的常见误区。我们共同探讨科研idea，交流技术研发难题。趁年轻，多学习，多点见识，多位朋友，⼀起加⼊吧！
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议