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自动化测试解决方案

基于客户机/服务器模式的CWDM/DWDM测试系统

应用领域: 光器件产品测试

使用NI软件: C#,VISA,GPIB卡

挑战: 突破传统计的光无源器件最终测式中单工位单TLS/OSA的限制,通过GPIB卡和网张,把多台计算机和仪器有机结合起来,用C#,VISA开发TLS、OSA设备的共享测试系统。

应用方案

       使用NI公司的VISA和谐微软的C#,开发一套基于客户机/服务器模式可以多工位共离TLS、OSA的CWDM/DWDM最终测试系统,从而降低测试成本。

摘要

     在传统的CWDM/DWDM测试系统中,一个工位通常独占整套昂贵的仪器系统,仪器资源得不到充分利用,从而造成浪费,提高了测试成本。为了充分利用仪器资源,降低测量成本,缩短开发周期,我们使用了C#NI公司的VISA开发了DWDM/CWDM自动化测试系统,测试系统采用客户机/服务器,时分共享模式,通过网络通信,实现了多个工位控制单台TLS/OSA,从而突破了传统台式仪器的局限性,达到了共享TLSOSA,降低测试成本的目的。

 

引言

       在光无源器件生产的领域中,昂贵的仪器占了测试成本的很大部分,而对产品的最终测试当中,OSATLS可调光源则是仪器中最为昂贵的,充分利用TLSOSA,多工位共享TLSOSA是有效降低测量成本的方法。

 

 

共享测量原理(以TLSDWDM系统为例)

       在光源器件的最终测试当中,传统的测量方法是一个工位独占一台TLS,在不同激光波长以前不同器件温度等情况下,由功率计测试光经过器件前后的功率值,并通过计算得到光器件的大部分性能参数(除切换光纤外,一切对仪器的控制和数据采集、计算等操作,都是由电脑自动完成的),以DWDM为例,每次切换光输入输出端口的时候TLS是空闲的,在改变器件的温度时,必须等待器件与温度控制仪的温度平衡,此时TLS是不使用的,所以TLS很多时候都是空闲的,我们开发的测量系统,就可以利用这段空闲时间,多工位共享一台TLS,比如两个工位共离一TLS,当一个工位正切换端口或者等待温度平衡时,另一个工位就可以使用TLS

1、  硬件装备

a)         2工位共享一台TLS为例,我们首先用GPIB线把2个工位上的TLS等仪器连接到一台计算机(把它称为服务器或主机)上,两个工位的两台计算机(把这些称为客户机)通过网线和主机通信(使用TCP/IP协议),TLS通过一个一分二的Coupler将激光分到2个工位上,其他仪器的布置和传统的一样(不同的是现在由主机控制所有仪器),如下图所示,图中给出了两工位共享单TLS时再传传统单工位的独占一台TLS时不同的硬件装务部分。

 

 

             协调各工位对 TLS 的使用,是服务器中任务管理器的主要功能。任务管理器内有 2 个队列:请求队列和响应队列。当某一工位需要测量器件的时候,其客户机首先会通过网线 向服务器提出任务请求。当服务器收到客户机的请求后,任务管理器便把该请求插入请求队列,排队等候响应

 (服务器任何时刻都可以接收客户机的请求)。同时,如果 TLS 处于空闲状态,任务管理器就在请求队列中按照一定规则找出符合响应要求的所有任务请求(如果请求队列为空或没有请求符合响应要求,则等待),并把这些请求从请求队列移入响应队列,服务器便通知这些请求所对应的

客户机:任务已经得到响应。接着,服务器按照这些任务的内容控制 TLS  和其他仪器,并把测量得到的数据发送给相应的客户机。当任务完成后,TLS 的使用权被释放,TLS 处于空闲状态。服务器又开始从请求队列中读取请求,开始重复整个过程。参见图 3。

 

        协调客户机间对仪器的使用请求、减少冲突、减少客户机排队等候所需要的额外时间,必须对任务管理器进行优化。如果额外等候的时间太长,所增加的劳动等成本很有可能超过节省下来的 TLS  成本。中国大陆工人的平均工资比发达国家要低很多,适当增加等候的时间却可以省下价值几十万 RMB 的 TLS 是值得的。任务管理器对请求队列的读取,是按照入队时间、温度平衡时间、任务步骤、任务的优先级别进行的。

 

          以目前的硬件装备,单工位独占一台 TLS,在测量 DWDM  的时候,一般总共需要  10 多分钟。而 2 个工位共享 TLS,只要额外增加 2、3 分钟的时间。此消彼长,实际可以把总的测量成本(包括劳动和仪器折旧等成本)下降 30%以上。

 

共享的限制共享的限制

    限制我们共享 TLS 时客户机数目的因素并不是软件,而是 2 个主要的硬件因素。

1. TLS 没有足够的功率。

        我们使用的 TLS 输出功率有限(在常用的波段只能达到 300 多 μW),所以不能把 TLS 的光 分得太多路给子机共享。否则输入功率不足够,在测量回波损耗等参数时,因被测量的输出功率 太小,超出功率计的动态范围,或各种噪声已经不能忽略,这将导致测量的误差。以现有的 TLS 的性能,分 2 路最适合。

    图 5 显示了当不分光共享 TLS 时在 TLS 整个波段上(TLS 在边缘波长上的输出功率值实质 上并没有达到预定的值  300μW)采集得到的回波参考值(即没有连接器件时系统本身的回波功 率值)。白线是滤波前的值,黄线是滤波后的值。可以看到,光功率很小时,噪声很大,已经接 近功率计的动态范围了,如果把 TLS 的光再分 4 路,以现在 TLS 的输出功率,根本没有办法把 回波损耗测量准确。

 

2. TLS 空闲时间不足。

        在 DWDM 测量中,需要测量 PDL  的波长较多,而现在测量 PDL 的方法是用随机扫描法, 测量时间较长,所以导致一台客户机有时占用 TLS 的时间较长,其他客户机等待时间相对变长。 为了平衡节省 TLS 成本和增加额外等候时间的矛盾,以现有测量 PDL 的方法,一台 TLS 只能供 2 个工位使用。    使用大功率低噪声 TLS  (现在安捷伦已经有售功率大 10 倍的全波段 TLS 了,且价格和现在 我使用的 TLS 差不多),用米勒矩阵法代替随机扫描法去测量 PDL(可以大大减少测量 PDL  的 时间),是增加共享客户机数目的有效办法。此外,TLS 功率的增加,还可以让我们在共享 TLS 的情况下测量除 DWDM  以外更多的光无源器件。

总结

         经验证,新设计的测试系统对 DWDM/CWDM 测量得到的数据和传统测试系统在误差范围内保持一致,且重复 性也很好,和传统测试系统不分伯仲。

        在市场竞争日益激烈的今天,特别是在光通信行业还处于低谷的时候,降低产品的成本是 保持竞争优势的有效手段。我们抓住测量成本中的主要矛盾——TLS 的成本高,开发出最终测试系统共享OSA,TLS,大大降低了测试成本。

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