Tx öngerilim akımı ve lazer yaşlanması

Beş DDM ölçülen değerinden lazer bias akımı, geleceği öngören değerdir. Bir lazer, aynı ışık için daha fazla akıma ihtiyaç duyarak yıpranır; modülün kontrol döngüsü bunu en sona kadar Tx gücü okumasından gizler, ama bias değeri bunu ilk aydan itibaren gösterir. Bu sayfa, sayının ardındaki fiziği, lazer tipine göre “normal”in neye benzediğini, bir eğilimin nasıl okunacağını ve bir değişimin ne zaman planlanacağını açıklar.

Bir lazer nasıl sürülür

Bir yarı iletken lazer, eşik akımının I_th üzerinde yayım yapmaya başlar; bunun üzerinde çıkış, akımla neredeyse doğrusal olarak artar (eğim verimliliği, mW/mA). Verici, eşiğin üzerinde bir bias akımı ayarlar ve birler ile sıfırlar için bir modülasyon akımı ekler. DDM, modülasyon akımını değil, bias akımını bildirir (SFF-8472 A2h 100–101, LSB başına 2 µA).

Çoğu modül bir otomatik güç kontrolü (APC) döngüsü çalıştırır: bir izleme fotodiyodu çıkışı gözler ve sürücü, ortalama gücü sabit tutmak için biası ayarlar. Tx gücünün DDM’de yıllarca sabit kalırken biasın sürünerek yükselmesinin nedeni budur — ve sabit bir Tx gücünün yaşlanma hakkında hiçbir şey söylememesinin nedeni de budur.

Bias akımını ne hareket ettirir

Neden	Yön	Zaman ölçeği	Geri dönüşümlü mü
Sıcaklık — eşik akımı sıcaklıkla üstel olarak artar (DFB için karakteristik sıcaklık T₀ ≈ 50–70 K)	soğutmasız DFB’de ~1 %/°C yukarı; roll-over’a kadar VCSEL’de daha az	dakikalar	evet — değerlendirmeden önce normalleştirin
Yaşlanma — aktif bölgedeki kusurlar verimliliği azaltır	yukarı, yavaşça	aylardan yıllara	hayır
Soğutma (TEC) ayar noktası	bias üzerinde etkisi yok; TEC akımında görülür	—	—
Bağlanma kaybı / uç yüzey kirlenmesi — APC, fibere ulaşan ışığın azalmasını telafi eder	yukarı	ani veya yavaş	bazen (pigtail’siz bir modülün temizlenmesi: hayır)
Sahte veya donmuş değer	sabit	—	—

Lazer tipine göre tipik aralıklar: Tipik değerler.

Yıpranma ile ani ölüm

Mod	Mekanizma	DDM imzası	Nerede
Kademeli yıpranma	karanlık çizgi kusurları, uç yüzey oksidasyonu, katkı maddesi difüzyonu; Arrhenius — ömür her +10 °C’de kabaca yarıya iner	bias yıllar içinde 20–50 % yükselir, ardından Tx gücü nihayet çöker, sonra Tx arızası oluşur	tüm lazer tipleri; en hızlısı sıcak, yüksek güçlü modüllerde
Katastrofik optik hasar (COD)	yüksek optik yoğunlukta uç yüzey erir	anlık Tx kaybı; bias sürücünün sınırına sıçrayabilir	yüksek güçlü FP/DFB (ZX, ER, PON OLT)
ESD / gerilim darbesi	eklem hasarı	Tx ölü veya güç bir okumadan diğerine yarıya iniyor	herhangi biri; genellikle elleçlemeyle ilgili
Sürücü veya APC arızası	elektronik	bias 0 veya maksimumda, Tx bayrakları	herhangi biri
TEC arızası	lazer aşırı ısınır veya dalga boyu kayar	lazer sıcaklığı alarmı, TEC akımı sınırda, DWDM kanalı filtreden dışarı kayar	soğutmalı DFB/EML

Arıza istatistikleri ve parti etkileri: Arızalar.

Ömür sonu ölçütleri

Üreticiler lazerleri Telcordia GR-468 gibi standartlara göre test eder ve ömür sonunu, sabit çıkış gücündeki ilk değerden sapma olarak tanımlar:

Ölçüt	Tipik ömür sonu tanımı
Bias akımı	kurulumda kaydedilen değerin +20 % (sıkı, telekom) … +50 % (yaygın) üzerinde
Eşik akımı	+50 %
Sabit akımda çıkış gücü	−2 … −3 dB

İzleme amaçları için: referans değere göre 15–20 %’lik bir yükseliş, bir değişim planlama noktasıdır; +50 % veya sürücünün tavanına çarpmış bir bias, modülün ödünç zamanda yaşadığı anlamına gelir (İzleme).

Bir eğilimi doğru okuma

Sıcaklığa göre normalleştirin — okumaları benzer modül sıcaklığında karşılaştırın veya bias akımını sıcaklığa karşı çizip artığa (residual) bakın. +10 °C’lik bir yaz sıçraması, DFB bias akımını tek başına ~10 % artırır.
Modülün kendi referans değeriyle karşılaştırın, başka bir modülle değil: iki özdeş parça numarası, ilk günden itibaren biasta 30 % farklılık gösterebilir.
Eğimi izleyin, seviyeyi değil — yüksek ama sabit bir bias, her zaman daha fazla akıma ihtiyaç duymuş bir lazerdir; ayda 1 % yükselen bir bias ise ölmekte olan bir lazerdir.
Tx gücünü en son kontrol edin — APC artık telafi edemediğinde Tx gücü düşer ve karşı ucun Rx’i onunla birlikte düşer. O zamana kadar bias eğrisi aylardır bu hikâyeyi anlatıyor olur.
Çok şeritli modüller — dört veya sekiz şeridi karşılaştırın; bir şeridin kardeşlerinden daha hızlı yaşlanması yaygın arıza modudur (Şerit başına tanılama).

Lazer tipleri ve yaşlanmaları

Lazer	Yaşlanma davranışı	Notlar
850 nm VCSEL	düşük akımda çok uzun ömür; yüksek sıcaklığa (ısıl roll-over) ve ESD’ye duyarlı	bias 4–9 mA; 12 mA’de bir VCSEL şüphelidir
FP 1310 nm	sağlam, ucuz; mod atlamaları bias olarak değil, küçük güç basamakları olarak görünür	1G LX, GPON ONU
DFB, soğutmasız	düzenli sürünme; güçlü sıcaklık bağımlılığı	10G LR/ER, CWDM, 25G LR
DFB/EML, soğutmalı	TEC sıcaklığı sabit tuttuğu için bias kararlıdır; yaşlanma, sabit lazer sıcaklığında bias sürünmesi olarak görünür; TEC akımı ortam sorunlarını ortaya çıkarır	DWDM, ER/ZR, 100G LR4
Silikon fotonik CW lazer	şeritler arasında paylaşılan tek bir yüksek güçlü lazer; arızası tüm modülü götürür	400G DR4/FR4

Bileşen ayrıntıları: Lazerler, Lazerin gelişimi.

Parmak izi olarak bias

Bias lazerden lazere farklılık gösterdiğinden, bir modül partisinde sabit bir bias, sabit bir Tx gücü kadar açık bir işarettir: değer ölçülmüş değil, belleğe yazılmıştır (DDM seviyeleri). Gerçek bir modülün bias akımı, takıldıktan sonraki birkaç dakika içinde sıcaklıkla birlikte hareket eder.

CodingBox’ta

DDM ekranı, bias akımını zamana ve sıcaklığa karşı kaydeder; giriş muayenesinde ve sökülürken tekrar okunan bir modül, tüm ömrünü tek bir grafikte gösterir. Kurulum okumasını code database içinde saklamak, yukarıdaki ömür sonu ölçütlerinin dayandığı referans değeri sağlar.

Bu materyalde bir yanlışlık veya hata bulursanız ilgili bölümü seçin ve Ctrl+Enter tuşlarına basarak .