2. 光发射机测试基础

光发射机是光通信链路的信号源头，其输出光信号的质量直接决定接收端能否正确判决“0”和“1”。发射机测试的核心，就是把光信号在时域和幅度域上的关键特征量化出来，并与标准规范比对。本节围绕平均光功率、消光比、眼图模板、上升/下降时间和抖动五个参数，说明它们的物理含义、测试原理，以及用通信信号分析仪（CSA）做眼图测试的具体方法。

一、五个核心参数的物理含义

平均光功率指发射机输出光信号在较长时间内的平均能量，单位通常为 dBm 或 mW。它决定了接收端光电探测器能收到多少光能量，直接影响信噪比和传输距离。测试时用光功率计直接读取，注意区分“平均功率”与“峰值功率”，标准一般规定的是平均功率范围，例如某 10 Gbit/s 接口要求平均功率在 −6～+2 dBm 之间。

消光比（ER）定义为逻辑“1”的平均光功率与逻辑“0”的平均光功率之比，常用 dB 表示：ER = 10·lg(P1/P0)。消光比越大，“0”电平越接近无光，判决门限越容易区分，但过大的消光比会带来啁啾和眼图恶化。典型要求为 8～10 dB。测试时需分别测量“1”电平和“0”电平的平均功率，再按公式计算。

眼图模板是把大量码元波形叠加后形成的“眼睛”形状，模板则是标准规定的禁止区域。眼图张开度反映信号质量，模板测试就是判断眼图是否侵入禁止区。模板的形状、位置由标准（如 IEEE 802.3、ITU-T G.957）给出，不同速率和码型对应不同模板。

上升/下降时间描述光脉冲从 10% 到 90%（上升）或 90% 到 10%（下降）的过渡时间。它决定了信号的高频分量，时间越短，边沿越陡，但过快会引入过冲和振铃。测试时用示波器或 CSA 测量 20%～80% 或 10%～90% 的过渡时间，需注意测量带宽要足够。

抖动是信号边沿在时间轴上的随机偏移，分为随机抖动和确定性抖动。抖动过大会使眼图水平闭合，导致误码。测试时通过统计边沿位置分布，得到峰峰值抖动或 RMS 抖动，标准通常规定峰峰值抖动上限。

二、CSA 眼图测试实操方法

通信信号分析仪（CSA）本质是一台带光接口和通信分析软件的高带宽采样示波器。用它测眼图，关键是把光信号正确接入、把仪器参数设对、把结果读准。

第一步：连接光路。将发射机输出经光纤跳线接入 CSA 的光输入口。若发射机功率过高，需加可调光衰减器，使 CSA 输入功率落在其线性工作区（通常 −10～0 dBm）。同时用分光器分出一路接光功率计，用于监测平均光功率。

第二步：设置仪器参数。在 CSA 上设置参考时钟速率（如 10.3125 Gbit/s）、码型（PRBS 2³¹−1）、触发方式（时钟触发或数据触发）。触发是眼图稳定的前提，若触发不稳，眼图会左右漂移，无法测量。

第三步：采集与平均。CSA 对多个码元周期进行叠加，形成眼图。为降低随机噪声，通常做多次平均，例如平均 1000 次。平均次数越多，眼图越干净，但测试时间越长。

第四步：读取参数。在眼图上直接读取眼高、眼宽、消光比、上升/下降时间、抖动等。消光比可由“1”电平和“0”电平的直方图均值计算；上升/下降时间由 10%～90% 交叉点测量；抖动由边沿直方图的峰峰值或 RMS 给出。

第五步：模板比对。将标准模板叠加到眼图上，观察眼图是否侵入禁止区。若侵入，则判定不合格。模板比对是发射机一致性测试的最终判据。

三、标准规范与判据

不同速率和接口的发射机参数要求不同。以 10 Gbit/s 以太网（IEEE 802.3ae）为例，典型指标如下表所示。表中数值为示例性参考，实际应以对应标准最新版本为准。

需要强调的是，消光比和平均光功率是相互关联的。若平均光功率偏低，即使消光比达标，接收端也可能因能量不足而误码。因此测试时要同时记录两者，并检查它们是否都在标准窗口内。

四、常见问题与判断

测试中若眼图闭合，先检查触发是否稳定、平均次数是否足够、光功率是否过低。若消光比偏小，可能是激光器偏置电流设置不当或调制器工作点漂移。若上升时间偏大，可能是驱动电路带宽不足或光纤色散影响。若抖动偏大，需排查时钟恢复电路和电源噪声。每一步判断都应回到具体参数和仪器读数，而不是凭感觉调整。