專利名稱：一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體光電子器件的測試設(shè)備，特別是指一種可實現(xiàn)多項熱光光開關(guān)特性參數(shù)同時檢測的光電測試設(shè)備。
背景技術(shù)：
密集波分復(fù)用(DWDM)技術(shù)是解決寬帶、大容量光纖網(wǎng)絡(luò)通信的一種有效方法。熱光開關(guān)是構(gòu)造DWDM系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在熱光開關(guān)的研究及生產(chǎn)中，需要一種特定的檢測設(shè)備，該設(shè)備既能同時檢測熱光開關(guān)各端口的各種光學(xué)和電學(xué)的綜合特性參數(shù)，又能具備較高的檢測效率，同時還要操作簡單，適合普通操作者使用。迄今為止的行業(yè)信息及公開文獻顯示，目前已有的測試方式和測試設(shè)備中尚無滿足上述要求的測試裝置。目前所采用的測試方式主要存在以下缺陷一是采用利用尖頭探針直接接觸加熱電極容易造成加熱電極的損壞；二是尖頭探針與加熱電極的接觸要在顯微鏡下完成，操作不便而且容易出錯；三是對光路的判斷要由人工計算來完成，不適用于大規(guī)模光開關(guān)陣列的測試；四是測試過程需要多個價格昂貴的精密電流源，這些設(shè)備成本很高，而且對測試環(huán)境的要求也很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試裝置，其具有成本低、操作簡單、測試效率高的優(yōu)點。
根據(jù)上述目的設(shè)計了一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試系統(tǒng)，包括微處理機/計算機測試控制部分，測試信號處理電路，熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路及速度測試端口相連接的熱光開關(guān)陣列，對熱光開關(guān)陣列輸出功率進行測量的探測器陣列。其中，微處理機測試控制部分可為PC機，利用并口通信控制軟件通過增強并行端口(EPP并口)與測試信號電平轉(zhuǎn)換及處理電路相連接。測試信號處理電路是復(fù)雜可編程門陣列(CPLD)，與熱光開關(guān)驅(qū)動電路相連。熱光開關(guān)驅(qū)動電路通過測試端口與壓焊后的熱光開關(guān)芯片加熱電極相連接。其中，熱光開關(guān)驅(qū)動電路的作用是為不同熱光開關(guān)單元提供不同驅(qū)動電流。所用探測器為用以接收光開關(guān)輸出端口光功率參數(shù)的探測器，探測器個數(shù)與輸出端口數(shù)相對應(yīng)。速度測試端口直接與壓焊后引出的熱光開關(guān)芯片加熱電極相連接，可以獨立加載電流大小可調(diào)的方波驅(qū)動信號。
本發(fā)明借助計算機通過熱光開關(guān)控制和驅(qū)動電路控制熱光開關(guān)陣列狀態(tài)，實現(xiàn)光路在不同通道的切換，同時各個輸出端口的探測器探測輸出的光功率Po，裝置內(nèi)的驅(qū)動電流大小也可以同時利用儀器方便地測出。本發(fā)明檢測的參數(shù)涵蓋了熱光開關(guān)的常規(guī)特性參數(shù)，如輸出光功率與與工作電流的關(guān)系Po-Iop曲線，損耗與工作電流的關(guān)系Loss-Iop曲線，以及串?dāng)_、工作功率、開關(guān)速度等；用一臺設(shè)備一次即可完成熱光開關(guān)常規(guī)特性的測試，而且操作簡單，大大提高檢測效率。
所述的微處理機測試控制部分可以是PC機，利用并行接口、串行接口、通用串行總線USB接口，或是通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)ISA總線、外部設(shè)備互連PCI總線或其它專用接口發(fā)送測試控制指令。
微處理機發(fā)出的測試信號要經(jīng)過相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換處理電路才能輸入測試信號處理電路。
所述的測試信號處理電路可以是復(fù)雜可編程門陣列(CPLD)，包括指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)寄存器、輸出數(shù)據(jù)寄存器、開關(guān)狀態(tài)存儲器等。
所述的熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路可為不同熱光開關(guān)單元提供不同的驅(qū)動電流，從而使各開關(guān)單元處于最佳消光狀態(tài)。
所述的熱光開關(guān)驅(qū)動電流可以提供的驅(qū)動電流大小可以調(diào)節(jié)。
速度測試端口可以獨立加載電流大小可調(diào)的方波驅(qū)動信號。
所述的探測器為用以接收光開關(guān)輸出端口光功率參數(shù)的探測器，探測器個數(shù)與輸出端口數(shù)相對應(yīng)。
所述的熱光開關(guān)陣列在測試時被固定于專用的電路板上，熱光開關(guān)加熱器引腳壓焊后通過引出線與驅(qū)動電路相連。
所述的被測熱光開關(guān)加熱器電極采用金絲或硅鋁絲壓焊的方式引出。


為進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容及特點，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作一詳細(xì)的描述，其中圖1是本發(fā)明測試裝置的方框圖。
圖2是本發(fā)明一實施例的電路原理示意圖。
圖3是本發(fā)明的熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路原理示意圖。
圖4是本發(fā)明的工作流程示意圖。
具體實施例方式
從圖1可見，本發(fā)明包括一臺計算機1、電平轉(zhuǎn)換電路2、一組測試信號處理電路3、一組熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路4、熱光開關(guān)陣列5、速度測試端口6、一組探測器7。所述的計算機也可以是單片機，其與測試信號處理電路之間采用并口連接方式，即測試信號處理電路通過EPP并口與計算機相連接。熱光開關(guān)陣列則放置在專門預(yù)留的電路板上，熱光開關(guān)加熱器通過電路板上的接口與驅(qū)動電路相連。
圖2給出了圖1所示裝置的一種具體實施方式
，為一種適合于4×4簡化樹型熱光開關(guān)陣列的測試電路。圖中，計算機測試控制部分主要通過計算機與測試信號處理電路的接口，完成計算機對熱光開關(guān)陣列的指令操作。計算機測試軟件包含了光開關(guān)所有可能的路由信息，它通過計算機EPP并口向測試信號處理電路發(fā)送測試信息，測試信號處理電路根據(jù)測試信息向?qū)?yīng)的熱光開關(guān)單元的驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動指令。圖中包括八路電平轉(zhuǎn)換電路和測試信號處理電路。電平轉(zhuǎn)換電路將不同協(xié)議的電平轉(zhuǎn)化為與下級電路輸入的標(biāo)準(zhǔn)電平相兼容的電平。在本例中，由EPP并口至測試信號處理電路的電平轉(zhuǎn)換由一個八緩沖器/線驅(qū)動器U1來完成。測試信號處理部分在本發(fā)明中由CPLD來完成，包括指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)寄存器、輸出數(shù)據(jù)寄存器、開關(guān)狀態(tài)存儲器，并最終選定光開關(guān)陣列的狀態(tài)，向相應(yīng)的熱光開關(guān)單元的驅(qū)動電路發(fā)送驅(qū)動指令。從熱光開關(guān)陣列各個輸出端口輸出的光輸入到探測器中。
圖3給出了熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路的原理圖。由驅(qū)動指令來控制驅(qū)動三極管導(dǎo)通或截止，從而為加熱器提供電流或功率?？勺冸娮鑂var與加熱器串聯(lián)，通過調(diào)節(jié)可變電阻的大小可以改變流過加熱器的電流從而改變波導(dǎo)相位調(diào)制臂的溫度進而實現(xiàn)熱光開關(guān)單元的開關(guān)動作。
圖4給出了本發(fā)明實施例的工作方法。本發(fā)明在應(yīng)用時，具體操作應(yīng)遵循以下步驟1)由控制軟件控制計算機EPP并口發(fā)送出測試信號，此測試信號決定了光開關(guān)陣列輸入端口及輸出端口；測試信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后輸入CPLD，CPLD根據(jù)測試信號選定熱光開關(guān)陣列的狀態(tài)并向?qū)?yīng)的熱光開關(guān)的驅(qū)動電路發(fā)出驅(qū)動指令；2)根據(jù)驅(qū)動指令，相應(yīng)的驅(qū)動電路的驅(qū)動三極管導(dǎo)通或截止，向加熱器提供電流，依次調(diào)節(jié)對應(yīng)的可變電阻的阻值可以改變驅(qū)動電流的大小，監(jiān)測各輸出端口的輸出功率；3)畫出輸出功率隨驅(qū)動電流變化的曲線，輸出功率曲線的峰值所對應(yīng)的電流即為最佳電流；4)依次調(diào)節(jié)可變電阻的阻值使每個開關(guān)單元的驅(qū)動電流大小為最佳驅(qū)動電流值，此時檢測各個輸出端口的輸出功率，通過計算即可得到光開關(guān)陣列的損耗、串?dāng)_等特性；根據(jù)P＝I2R即可計算出熱光開關(guān)功耗；5)斷開電源，在速度測試端口加載電流大小可調(diào)的方波信號，檢測對應(yīng)端口的輸出波形，即可測出熱光開關(guān)的響應(yīng)速度；6)檢測是否還有未測端口，如果已經(jīng)全部測完，測試結(jié)束，否則重復(fù)以上步驟。
權(quán)利要求
1.一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試裝置，其特征在于，該裝置包括微處理機測試控制部分，測試信號電平轉(zhuǎn)換及處理電路，熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路及速度測試端口相連接的熱光開關(guān)陣列，對熱光開關(guān)陣列輸出功率進行測量的探測器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的微處理機測試控制部分可以是PC機，利用并行接口、串行接口、通用串行總線USB接口，或是通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)ISA總線、外部設(shè)備互連PCI總線或其它專用接口發(fā)送測試控制指令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，微處理機發(fā)出的測試信號要經(jīng)過相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換處理電路才能輸入測試信號處理電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的測試信號處理電路可以是復(fù)雜可編程門陣列，包括指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)寄存器、輸出數(shù)據(jù)寄存器、開關(guān)狀態(tài)存儲器等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路可為不同熱光開關(guān)單元提供不同的驅(qū)動電流，從而使各開關(guān)單元處于最佳消光狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的熱光開關(guān)驅(qū)動電流可以提供的驅(qū)動電流大小可以調(diào)節(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，速度測試端口可以獨立加載電流大小可調(diào)的方波驅(qū)動信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的探測器為用以接收光開關(guān)輸出端口光功率參數(shù)的探測器，探測器個數(shù)與輸出端口數(shù)相對應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的熱光開關(guān)陣列在測試時被固定于專用的電路板上，熱光開關(guān)加熱器引腳壓焊后通過引出線與驅(qū)動電路相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試裝置，其特征是，所述的被測熱光開關(guān)加熱器電極采用金絲或硅鋁絲壓焊的方式引出。
11.一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試裝置及方法，其步驟如下1)由控制軟件控制計算機EPP并口發(fā)送出測試信號，此測試信號決定了光開關(guān)陣列輸入端口及輸出端口；測試信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后輸入CPLD，CPLD根據(jù)測試信號選定熱光開關(guān)陣列的狀態(tài)并向?qū)?yīng)的熱光開關(guān)的驅(qū)動電路發(fā)出驅(qū)動指令；2)根據(jù)驅(qū)動指令，相應(yīng)的驅(qū)動電路的驅(qū)動三極管導(dǎo)通或截止，向加熱器提供電流，依次調(diào)節(jié)對應(yīng)的可變電阻的阻值可以改變驅(qū)動電流的大小，監(jiān)測各輸出端口的輸出功率；3)畫出輸出功率隨驅(qū)動電流變化的曲線，輸出功率曲線的峰值所對應(yīng)的電流即為最佳電流；4)依次調(diào)節(jié)可變電阻的阻值使每個開關(guān)單元的驅(qū)動電流大小為最佳驅(qū)動電流值，此時檢測各個輸出端口的輸出功率，通過計算即可得到光開關(guān)陣列的損耗、串?dāng)_特性；根據(jù)P＝I2R即可計算出熱光開關(guān)功耗；5)斷開電源，在速度測試端口加載電流大小可調(diào)的方波信號，檢測對應(yīng)端口的輸出波形，即可測出熱光開關(guān)的響應(yīng)速度；6)檢測是否還有未測端口，如果已經(jīng)全部測完，測試結(jié)束，否則重復(fù)以上步驟。
全文摘要
一種熱光開關(guān)陣列光電特性測試裝置，包括微處理機測試控制部分，測試信號處理電路，熱光開關(guān)陣列驅(qū)動電路，速度測試端口，被測熱光開關(guān)陣列及探測器，示波器。測試信號處理電路通過與微處理機測試控制部分通信獲得控制信號，并將處理后的測試信號輸入相應(yīng)的熱光開關(guān)驅(qū)動電路，使光路的狀態(tài)發(fā)生改變。本發(fā)明通過計算機控制光路上的熱光開關(guān)單元處于合適的開光狀態(tài)，完成光路的切換功能。同時探測各個端口的輸出光功率、驅(qū)動電流等參數(shù)，從而快速準(zhǔn)確地測出光開關(guān)陣列的多項特性參數(shù)。保留的速度測試端口可以方便地測量熱光開關(guān)的開關(guān)速度。本發(fā)明大大簡化了熱光開關(guān)測試流程，提高了測試效率。
文檔編號G01R31/00GK1885054SQ200510078610
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者李運濤, 陳少武, 余金中 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所