专利名称：一种热光开关阵列光电特性测试装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体光电子器件的测试设备，特别是指一种可实现多项热光光开关特性参数同时检测的光电测试设备。
背景技术：
密集波分复用(DWDM)技术是解决宽带、大容量光纤网络通信的一种有效方法。热光开关是构造DWDM系统的关键部件。在热光开关的研究及生产中，需要一种特定的检测设备，该设备既能同时检测热光开关各端口的各种光学和电学的综合特性参数，又能具备较高的检测效率，同时还要操作简单，适合普通操作者使用。迄今为止的行业信息及公开文献显示，目前已有的测试方式和测试设备中尚无满足上述要求的测试装置。目前所采用的测试方式主要存在以下缺陷一是采用利用尖头探针直接接触加热电极容易造成加热电极的损坏；二是尖头探针与加热电极的接触要在显微镜下完成，操作不便而且容易出错；三是对光路的判断要由人工计算来完成，不适用于大规模光开关阵列的测试；四是测试过程需要多个价格昂贵的精密电流源，这些设备成本很高，而且对测试环境的要求也很高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热光开关阵列光电特性测试装置，其具有成本低、操作简单、测试效率高的优点。
根据上述目的设计了一种热光开关阵列光电特性测试系统，包括微处理机/计算机测试控制部分，测试信号处理电路，热光开关阵列驱动电路，与驱动电路及速度测试端口相连接的热光开关阵列，对热光开关阵列输出功率进行测量的探测器阵列。其中，微处理机测试控制部分可为PC机，利用并口通信控制软件通过增强并行端口(EPP并口)与测试信号电平转换及处理电路相连接。测试信号处理电路是复杂可编程门阵列(CPLD)，与热光开关驱动电路相连。热光开关驱动电路通过测试端口与压焊后的热光开关芯片加热电极相连接。其中，热光开关驱动电路的作用是为不同热光开关单元提供不同驱动电流。所用探测器为用以接收光开关输出端口光功率参数的探测器，探测器个数与输出端口数相对应。速度测试端口直接与压焊后引出的热光开关芯片加热电极相连接，可以独立加载电流大小可调的方波驱动信号。
本发明借助计算机通过热光开关控制和驱动电路控制热光开关阵列状态，实现光路在不同通道的切换，同时各个输出端口的探测器探测输出的光功率Po，装置内的驱动电流大小也可以同时利用仪器方便地测出。本发明检测的参数涵盖了热光开关的常规特性参数，如输出光功率与与工作电流的关系Po-Iop曲线，损耗与工作电流的关系Loss-Iop曲线，以及串扰、工作功率、开关速度等；用一台设备一次即可完成热光开关常规特性的测试，而且操作简单，大大提高检测效率。
所述的微处理机测试控制部分可以是PC机，利用并行接口、串行接口、通用串行总线USB接口，或是通过工业标准体系结构ISA总线、外部设备互连PCI总线或其它专用接口发送测试控制指令。
微处理机发出的测试信号要经过相应的电平转换处理电路才能输入测试信号处理电路。
所述的测试信号处理电路可以是复杂可编程门阵列(CPLD)，包括指令寄存器、指令译码器、数据寄存器、输出数据寄存器、开关状态存储器等。
所述的热光开关阵列驱动电路可为不同热光开关单元提供不同的驱动电流，从而使各开关单元处于最佳消光状态。
所述的热光开关驱动电流可以提供的驱动电流大小可以调节。
速度测试端口可以独立加载电流大小可调的方波驱动信号。
所述的探测器为用以接收光开关输出端口光功率参数的探测器，探测器个数与输出端口数相对应。
所述的热光开关阵列在测试时被固定于专用的电路板上，热光开关加热器引脚压焊后通过引出线与驱动电路相连。
所述的被测热光开关加热器电极采用金丝或硅铝丝压焊的方式引出。
为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明作一详细的描述，其中图1是本发明测试装置的方框图。
图2是本发明一实施例的电路原理示意图。
图3是本发明的热光开关阵列驱动电路原理示意图。
图4是本发明的工作流程示意图。
具体实施例方式
从图1可见，本发明包括一台计算机1、电平转换电路2、一组测试信号处理电路3、一组热光开关阵列驱动电路4、热光开关阵列5、速度测试端口6、一组探测器7。所述的计算机也可以是单片机，其与测试信号处理电路之间采用并口连接方式，即测试信号处理电路通过EPP并口与计算机相连接。热光开关阵列则放置在专门预留的电路板上，热光开关加热器通过电路板上的接口与驱动电路相连。
图2给出了图1所示装置的一种具体实施方式
，为一种适合于4×4简化树型热光开关阵列的测试电路。图中，计算机测试控制部分主要通过计算机与测试信号处理电路的接口，完成计算机对热光开关阵列的指令操作。计算机测试软件包含了光开关所有可能的路由信息，它通过计算机EPP并口向测试信号处理电路发送测试信息，测试信号处理电路根据测试信息向对应的热光开关单元的驱动电路发送驱动指令。图中包括八路电平转换电路和测试信号处理电路。电平转换电路将不同协议的电平转化为与下级电路输入的标准电平相兼容的电平。在本例中，由EPP并口至测试信号处理电路的电平转换由一个八缓冲器/线驱动器U1来完成。测试信号处理部分在本发明中由CPLD来完成，包括指令寄存器、指令译码器、数据寄存器、输出数据寄存器、开关状态存储器，并最终选定光开关阵列的状态，向相应的热光开关单元的驱动电路发送驱动指令。从热光开关阵列各个输出端口输出的光输入到探测器中。
图3给出了热光开关阵列驱动电路的原理图。由驱动指令来控制驱动三极管导通或截止，从而为加热器提供电流或功率。可变电阻Rvar与加热器串联，通过调节可变电阻的大小可以改变流过加热器的电流从而改变波导相位调制臂的温度进而实现热光开关单元的开关动作。
图4给出了本发明实施例的工作方法。本发明在应用时，具体操作应遵循以下步骤1)由控制软件控制计算机EPP并口发送出测试信号，此测试信号决定了光开关阵列输入端口及输出端口；测试信号经电平转换后输入CPLD，CPLD根据测试信号选定热光开关阵列的状态并向对应的热光开关的驱动电路发出驱动指令；2)根据驱动指令，相应的驱动电路的驱动三极管导通或截止，向加热器提供电流，依次调节对应的可变电阻的阻值可以改变驱动电流的大小，监测各输出端口的输出功率；3)画出输出功率随驱动电流变化的曲线，输出功率曲线的峰值所对应的电流即为最佳电流；4)依次调节可变电阻的阻值使每个开关单元的驱动电流大小为最佳驱动电流值，此时检测各个输出端口的输出功率，通过计算即可得到光开关阵列的损耗、串扰等特性；根据P＝I2R即可计算出热光开关功耗；5)断开电源，在速度测试端口加载电流大小可调的方波信号，检测对应端口的输出波形，即可测出热光开关的响应速度；6)检测是否还有未测端口，如果已经全部测完，测试结束，否则重复以上步骤。
权利要求
1.一种热光开关阵列光电特性测试装置，其特征在于，该装置包括微处理机测试控制部分，测试信号电平转换及处理电路，热光开关阵列驱动电路，与驱动电路及速度测试端口相连接的热光开关阵列，对热光开关阵列输出功率进行测量的探测器。
2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的微处理机测试控制部分可以是PC机，利用并行接口、串行接口、通用串行总线USB接口，或是通过工业标准体系结构ISA总线、外部设备互连PCI总线或其它专用接口发送测试控制指令。
3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，微处理机发出的测试信号要经过相应的电平转换处理电路才能输入测试信号处理电路。
4.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的测试信号处理电路可以是复杂可编程门阵列，包括指令寄存器、指令译码器、数据寄存器、输出数据寄存器、开关状态存储器等。
5.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的热光开关阵列驱动电路可为不同热光开关单元提供不同的驱动电流，从而使各开关单元处于最佳消光状态。
6.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的热光开关驱动电流可以提供的驱动电流大小可以调节。
7.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，速度测试端口可以独立加载电流大小可调的方波驱动信号。
8.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的探测器为用以接收光开关输出端口光功率参数的探测器，探测器个数与输出端口数相对应。
9.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的热光开关阵列在测试时被固定于专用的电路板上，热光开关加热器引脚压焊后通过引出线与驱动电路相连。
10.根据权利要求1所述的测试装置，其特征是，所述的被测热光开关加热器电极采用金丝或硅铝丝压焊的方式引出。
11.一种热光开关阵列光电特性测试装置及方法，其步骤如下1)由控制软件控制计算机EPP并口发送出测试信号，此测试信号决定了光开关阵列输入端口及输出端口；测试信号经电平转换后输入CPLD，CPLD根据测试信号选定热光开关阵列的状态并向对应的热光开关的驱动电路发出驱动指令；2)根据驱动指令，相应的驱动电路的驱动三极管导通或截止，向加热器提供电流，依次调节对应的可变电阻的阻值可以改变驱动电流的大小，监测各输出端口的输出功率；3)画出输出功率随驱动电流变化的曲线，输出功率曲线的峰值所对应的电流即为最佳电流；4)依次调节可变电阻的阻值使每个开关单元的驱动电流大小为最佳驱动电流值，此时检测各个输出端口的输出功率，通过计算即可得到光开关阵列的损耗、串扰特性；根据P＝I2R即可计算出热光开关功耗；5)断开电源，在速度测试端口加载电流大小可调的方波信号，检测对应端口的输出波形，即可测出热光开关的响应速度；6)检测是否还有未测端口，如果已经全部测完，测试结束，否则重复以上步骤。
全文摘要
一种热光开关阵列光电特性测试装置，包括微处理机测试控制部分，测试信号处理电路，热光开关阵列驱动电路，速度测试端口，被测热光开关阵列及探测器，示波器。测试信号处理电路通过与微处理机测试控制部分通信获得控制信号，并将处理后的测试信号输入相应的热光开关驱动电路，使光路的状态发生改变。本发明通过计算机控制光路上的热光开关单元处于合适的开光状态，完成光路的切换功能。同时探测各个端口的输出光功率、驱动电流等参数，从而快速准确地测出光开关阵列的多项特性参数。保留的速度测试端口可以方便地测量热光开关的开关速度。本发明大大简化了热光开关测试流程，提高了测试效率。
文档编号G01R31/00GK1885054SQ200510078610
公开日2006年12月27日 申请日期2005年6月20日 优先权日2005年6月20日
发明者李运涛, 陈少武, 余金中 申请人:中国科学院半导体研究所