本发明属于光学组件性能测试的，具体涉及一种光模块及其内部芯片的性能测试系统及方法。
背景技术：
1、随着ai技术的广泛应用，企业和组织对智算数据中心的需求不断增加，光模块市场将成为一个重要的增长点，也对光模块提出了新的要求。为了降低时延、功耗和成本，并满足高速、高密度以及光网络灵活性和可升级性的要求，lpo（线性驱动可插拔光学模块）应运而生。lpo采用了线性直驱的方式，在数据链路中只使用线性模拟元件，无需dsp或者cdr芯片，从而大大降低了功耗和延迟，深度契合目前ai计算中心的短距离大带宽低功耗低时延的数据连接需求。区别于传统的driver（驱动芯片）和tia（trans-impedance amplifier，跨阻放大器），lpo内部使用的driver和tia分别集成ctle（continuous time linearequalization，连续时间线性均衡）和eq（equalization，均衡）功能，从而对高速电信号进行一定程度的补偿。为了评估lpo光模块及内部线性driver和tia芯片的性能，需尽可能在不同程度电链路损耗环境下进行测试，以评估其是否达到系统或者协议的使用要求。
2、光模块厂商与主设备厂商都会对其产品进行性能测试，来检验产品是否达到相应协议要求的技术指标。对于光模块公司和主设备厂商来说，为了评估其产品性能，会按产品遵循的协议要求，制作满足相应协议技术指标的mcb（module compliance board，模块适应性测试板）或hcb（host compliance board，模块适应性测试板），这样就可以各自对光模块或者主设备（例如交换机）按协议要求的各项性能指标进行测试。以oif-cei-05.2中的cei-112g-vsr-pam4为例：
3、如图1所示，cei-112g-vsr-pam4对相关接口的定义同ieee std 802.3ck™-2022类似，但由于cei-112g-vsr-pam4只关注电口，所以重点在tp1/tp1a/tp4/tp4a这4个接口，其定义如下：
4、tp1a：主要用来测试host发射端的信号性能，host端芯片经过host pcb trace+connector+hcb pcb trace引出来的信号。由于没有办法直接测到芯片输出的性能（tp0a处），因此tp1a的测试结果是包含了host pcb trace+connector+hcb pcb trace这3部分损耗；
5、tp1：主要用来测试光模块电接收端的特性，测试过程中信号会经过mcb pcbtrace+connector+module pcb trace including ac coupling的损耗；
6、tp4a：用来测试host接收端的特性，测试中信号会经过hcb pcb trace+connector+host pcb trace的损耗；
7、tp4：主要用来测试光模块电发送端的特性，测试过程中信号会经过mcb pcbtrace+connector+module pcb trace including ac coupling的损耗。
8、基于上述方案，我们不难发现，协议对tp1/tp1a/tp4/tp4a四个关键点的信号指标进行测试，往往需要制作出成品/半成品光模块或主设备才能进行相应的性能测试。对于主设备厂商而言，不同光模块厂商的光模块pcb设计及光模块所选用的芯片组方案都会有一定的区别，故而不同光模块厂商的产品所表现出的链路损耗及信号完整性存在差异。对于光模块厂商而言，各家主设备厂商的pcb及端口设计存在差异，光模块厂商无法一一去获取不同主设备厂商的产品来测试自己的光模块或光模块芯片组方案。
9、目前，对lpo光模块及其内部线性driver和tia芯片性能评估测试，需先将选定的线性driver和tia等关键电芯片按lpo常用的模块封装类型（例如qsfp、osfp等）制作为近乎成品模块，然后再对其进行性能测试。同时为了测试真实应用场景下，lpo光模块及其内部driver和tia芯片对电链路损耗的补偿能力，往往还需与市面上较为主流的众多主设备进行联合测试，对现实中的电芯片研发或者光模块研发带来了不小的挑战。
10、综上所述，市面上主设备型号众多且不可能一一获取用于测试光模块或光模块芯片组；其次，制作出成品/半成品光模块才能进行相应的性能测试，对于那些处在研发过程中的driver和tia等关键电芯片，并不能及时去评估或测试其性能是否能满足协议要求。为了解决该痛点，本发明设计了一种光模块及其内部芯片的性能测试方案，无需制作出成品/半成品光模块，在较为早期的芯片研发或lpo光模块开发阶段，就可贴近实际应用场景，对lpo光模块及其内部使用的线性driver和tia等关键电芯片进行性能测试。其次，能模拟在不同程度电链路损耗环境下，及时对处于研发过程中的lpo光模块及其内部的线性driver和tia等关键电芯片进行性能评估。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种光模块及其内部芯片的性能测试系统及方法，旨在解决上述的问题。
2、本发明主要通过以下技术方案实现：
3、一种光模块及其内部芯片的性能测试系统，包括从前至后依次连接的host设备和损耗可调型mcb，所述损耗可调型mcb与待测件连接，所述host设备用于产生测试码型，所述损耗可调型mcb用于模拟不同主设备的端口损耗特性，以实现在不同程度电链路损耗环境下，测试线性driver的电口输出性能和光口输出性能、测试线性tia的电口输出性能以及测试半成品/成品lpo光模块的发送端和接收端的性能。
4、为了更好地实现本发明，进一步地，所述系统包括用于测试线性driver的电口输出性能和光口输出性能以及测试线性tia的电口输出性能的电芯片测试模块；所述电芯片测试模块包括从前至后依次设置的host设备、损耗可调型mcb以及hcb，所述host设备的输出端分别与损耗可调型mcb、线性driver光口evb和线性driver电口evb连接，所述线性driver光口evb用于将电信号放大并转换为光信号输出，所述线性driver电口evb用于将电信号放大；
5、所述损耗可调型mcb的输出端通过光模块连接器母座分别与hcb以及校准的成品lpo光模块连接，所述校准的成品lpo光模块的输出端与可调光衰减器连接；所述hcb分别与线性driver光口evb和线性driver电口evb连接；
6、所述线性driver电口evb的输出端分别与电采样示波器和矢量网络分析仪连接；
7、所述线性driver光口evb的输出端分别与高带宽光电探测器、光采样示波器和可调光衰减器连接；
8、所述可调光衰减器通过线性tia电口evb分别与电采样示波器、误码测试仪和矢量网络分析仪；所述线性tia电口evb用于将光信号经pd转换为电信号，并通过tia将电信号放大。
9、具体地，所述host设备、hcb、线性driver电口evb和线性tia电口evb的输出端以及损耗可调型mcb、线性driver光口evb和线性driver电口evb的输入端分别设置有射频同轴连接器。
10、为了更好地实现本发明，进一步地，所述系统还包括用于测试半成品/成品lpo光模块的发送端和接收端的性能的lpo光模块测试模块；所述lpo光模块测试模块包括从前至后依次设置的host设备、损耗可调型mcb、待测lpo光模块发送单元、可调光衰减器、待测lpo光模块接收单元和损耗可调型mcb，所述待测lpo光模块发送单元用于将电信号转变为光信号；所述待测lpo光模块接收单元用于将光信号转变为电信号；所述待测lpo光模块发送单元分别与高带宽光电探测器、光采样示波器和可调光衰减器连接，所述高带宽光电探测器与矢量网络分析仪连接；所述待测lpo光模块接收单元通过损耗可调型mcb分别与电采样示波器和误码测试仪连接。具体地，所述host设备通过射频同轴连接器与损耗可调型mcb连接；所述待测lpo光模块发送单元和待测lpo光模块接收单元分别通过光模块连接器母座与损耗可调型mcb连接。
11、本发明主要通过以下技术方案实现：
12、一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，基于上述的系统进行，在引入链路衰减和不引入链路衰减情况下，分别对线性driver电口evb和线性driver光口evb进行电眼图测试和s参数测试，评估线性driver的电口和光口在不同程度链路损耗下的输出性能；
13、在引入链路衰减且用校准的成品lpo光模块作为光信号源、引入链路衰减且用线性driver光口evb作为光信号源以及不引入链路衰减且用线性driver光口evb作为光信号源的情况下，分别对线性tia电口evb进行电眼图测试、s参数测试、误码率及接收灵敏度测试，评估tia在不同程度链路损耗下的电口输出性能；
14、通过损耗可调型mcb模拟实际链路衰减并输入待测lpo光模块发送单元，评估半成品/成品lpo光模块发送端的性能；待测lpo光模块接收单元通过后端的损耗可调型mcb模拟实际链路衰减后接入电采样示波器/误码测试仪，对待测lpo光模块接收单元进行电眼图/误码率、接收灵敏度的测试，评估半成品/成品lpo光模块接收端的性能。
15、为了更好地实现本发明，进一步地，测试线性driver的电口输出性能包括以下步骤：
16、步骤a1：若引入链路衰减，则进入步骤a2，否则进入步骤a4；
17、步骤a2：进行电眼图测试：host设备产生相应的测试码型并通过损耗可调型mcb模拟实际链路衰减，然后经hcb流入被测线性driver电口evb的输入端口，线性driver电口evb输出的电信号输入电采样示波器，从而得到电眼图方面的参数信息；
18、步骤a3：进行s参数测试：矢量网络分析仪的输出端口接损耗可调型mcb的输入端口，然后经hcb流入被测线性driver电口evb的输入端口，线性driver电口evb输出的电信号接入矢量网络分析仪的输入端口，从而获得s参数方面的参数信息；然后，进入步骤a6；
19、步骤a4：进行电眼图测试：host设备产生相应的测试码型直接流入被测线性driver电口evb的输入端口，线性driver电口evb输出的电信号输入电采样示波器，从而得到电眼图方面的参数信息；
20、步骤a5：进行s参数测试：矢量网络分析仪的输出端口接线性driver电口evb的输入端口，线性driver电口evb输出的电信号接入矢量网络分析仪的输入端，从而获得s参数方面的参数信息；
21、步骤a6：将步骤a2与步骤a3的测试结果和步骤a4与步骤a5的测试结果进行比较，评估driver在不同程度链路损耗下的电口输出性能。
22、为了更好地实现本发明，进一步地，测试线性driver的光口输出性能包括以下步骤：
23、步骤b1：若引入链路衰减，则进入步骤b2，否则进入步骤b4；
24、步骤b2：进行光眼图测试：host设备产生相应的测试码型并通过损耗可调型mcb模拟实际链路衰减，然后经hcb输入被测线性driver光口evb，线性driver光口evb输出的光信号输入光采样示波器，从而获得光眼图方面的参数信息；
25、步骤b3：进行s参数测试：矢量网络分析仪的输出端口接损耗可调型mcb的输入端口，然后经hcb流入被测线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号经过高带宽光电探测器的光/电转换后接入矢量网络分析仪的输入端，从而获得s参数方面的参数信息；然后，进入步骤b6；
26、步骤b4：进行光眼图测试：host设备产生相应的测试码型并直接流入被测线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号输入光采样示波器，从而获得光眼图方面的参数信息；
27、步骤b5：进行s参数测试：矢量网络分析仪的输出端口接线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号经过高带宽光电探测器的光/电转换后接入矢量网络分析仪的输入端，从而获得s参数方面的参数信息；
28、步骤b6：将步骤b2与步骤b3的测试结果和步骤b4与步骤b5的测试结果进行比较，评估driver在不同程度链路损耗下的光口输出性能。
29、为了更好地实现本发明，进一步地，测试线性tia的电口输出性能包括以下步骤：
30、步骤c1：当引入链路衰减且用校准的成品lpo光模块作为光信号源时，进入步骤c2；当引入链路衰减且用线性driver光口evb作为光信号源，进入步骤c3；当不引入链路衰减且用线性driver光口evb作为光信号源，进入步骤c4；
31、步骤c2：进行电眼图测试、误码率及接收灵敏度：host设备产生相应的测试码型并通过损耗可调型mcb模拟实际链路衰减，然后将校准的成品lpo光模块插入损耗可调型mcb，校准的成品lpo光模块输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，然后用误码测试仪对线性tia电口evb输出电信号进行误码率及接收灵敏度的测试/电采样示波器对线性tia电口evb输出的电信号进行电眼图相关指标测试；
32、进行电/光+光/电联合测试s参数：将矢量网络分析仪的输出端口接入损耗可调型mcb的输入端口，然后将校准的成品lpo光模块插入损耗可调型mcb，校准的成品lpo光模块输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，线性tia电口evb的输出端口接入矢量网络分析仪的输入端口，从而获得s参数方面的参数信息；然后，进入步骤c5；
33、当没有经过校准的lpo光模块作为光源时，可选取线性driver的光口评估板（线性driver光口evb）作为光源，对线性tia性能进行快速评估与测试；
34、步骤c3：进行电眼图测试、误码率及接收灵敏度：host设备产生相应的测试码型并通过损耗可调型mcb模拟实际链路衰减，然后经hcb流入线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，然后用误码测试仪对线性tia电口evb输出电信号进行误码率及接收灵敏度的测试/电采样示波器对线性tia电口evb输出的电信号进行电眼图相关指标测试；
35、进行电/光+光/电联合测试s参数：将矢量网络分析仪的输出端口接入损耗可调型mcb的输入端口，然后经hcb流入线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，线性tia电口evb的输出端口接入矢量网络分析仪的输入端口，从而获得s参数方面的参数信息；然后，进入步骤c5；
36、步骤c4：进行电眼图测试、误码率及接收灵敏度时，host设备产生相应的测试码型直接流入线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，然后用误码测试仪对线性tia电口evb输出电信号进行误码率及接收灵敏度的测试/电采样示波器对线性tia电口evb输出的电信号进行电眼图相关指标测试；
37、进行电/光+光/电联合测试s参数：将矢量网络分析仪的输出端口接入线性driver光口evb的输入端口，线性driver光口evb输出的光信号源经可调光衰减器后流入被测线性tia电口evb，线性tia电口evb的输出端口接入矢量网络分析仪的输入端口，从而获得s参数方面的参数信息；
38、步骤c5：基于步骤c2-步骤c4的测试结果，评估tia在不同程度链路损耗下的电口输出性能。
39、为了更好地实现本发明，进一步地，在测试半成品/成品lpo光模块的发送端的性能时，由host设备产生相应的测试码型并通过前端的损耗可调型mcb模拟实际链路衰减后，接入被测的待测lpo光模块发送单元，待测lpo光模块发送单元输出的光信号输入光采样示波器测试得到光信号的er、oma、平均光功率和tdecq。
40、为了更好地实现本发明，进一步地，在测试半成品/成品lpo光模块的发送端的性能时，若进行电/光+光/电联合测试s参数，则将矢量网络分析仪的输出端口接入前端的损耗可调型mcb的输入端口，经前端的损耗可调型mcb接入待测lpo光模块发送单元，待测lpo光模块发送单元输出的光信号，经高带宽光电探测器的光/电转换后输出到矢量网络分析仪的输入端口。
41、为了更好地实现本发明，进一步地，在测试半成品/成品lpo光模块的接收端的性能时，由host设备产生相应的测试码型并通过前端的损耗可调型mcb接入待测lpo光模块发送单元，通过待测lpo光模块发送单元产生一个满足测试要求的光信号，待测lpo光模块发送单元输出的光信号经过可调光衰减器后，输入被测待测lpo光模块接收单元，被测待测lpo光模块接收单元通过后端的损耗可调型mcb模拟实际链路衰减后接入电采样示波器/误码测试仪，对待测lpo光模块接收单元进行电眼图/误码率、接收灵敏度相关测试。
42、本发明的有益效果如下：
43、本发明针对处于研发阶段的线性driver和tia等芯片以及半成品/成品lpo光模块，都能模拟实际应用场景的链路损耗进行性能测试。本发明利用损耗可调型mcb组件模拟不同主设备的端口损耗特性，同时协同其他测试组件、快速灵活地搭建多种测试环境，最大程度贴近真实使用场景测试光模块芯片组中的driver、tia或光模块的性能。本发明实现了driver、tia等关键电芯片及lpo光模块自研发起，贴近最终的使用场景，在不同程度电链路损耗环境下进行性能测试，尽早发现产品性能的不足，及时修正设计，缩短芯片和光模块的研发周期。
44、本发明实现了driver、tia等关键电芯片的研发企业可以在芯片流片后，贴近最终使用场景及时、快速的对流片进行性能评估，筛选出符合要求的芯片版本。本发明实现了光模块研发企业可以在光模块研发前期方案评估时，无需将众多芯片企业送样的driver、tia等做成一个完整的光模块，就可以贴近真实使用场景对送样的driver、tia快速进行性能评估，选取满足设计要求的芯片方案，在光模块研发期间，也能贴近真实使用场景对制作的成品、半成品lpo光模块研发样品进行性能测试，具有较好的实用性。
1.一种光模块及其内部芯片的性能测试系统，其特征在于，包括从前至后依次连接的host设备（1）和损耗可调型mcb（2），所述损耗可调型mcb（2）与待测件连接，所述host设备（1）用于产生测试码型，所述损耗可调型mcb（2）用于模拟不同主设备的端口损耗特性，以实现在不同程度电链路损耗环境下，测试线性driver的电口输出性能和光口输出性能、测试线性tia的电口输出性能以及测试半成品/成品lpo光模块的发送端和接收端的性能。
2.根据权利要求1所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试系统，其特征在于，所述系统包括用于测试线性driver的电口输出性能和光口输出性能以及测试线性tia的电口输出性能的电芯片测试模块；所述电芯片测试模块包括从前至后依次设置的host设备（1）、损耗可调型mcb（2）以及hcb（3），所述host设备（1）的输出端分别与损耗可调型mcb（2）、线性driver光口evb（5）和线性driver电口evb（6）连接，所述线性driver光口evb（5）用于将电信号放大并转换为光信号输出，所述线性driver电口evb（6）用于将电信号放大；
3.根据权利要求1所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试系统，其特征在于，所述系统还包括用于测试半成品/成品lpo光模块的发送端和接收端的性能的lpo光模块测试模块；所述lpo光模块测试模块包括从前至后依次设置的host设备（1）、损耗可调型mcb（2）、待测lpo光模块发送单元（15）、可调光衰减器（13）、待测lpo光模块接收单元（14）和损耗可调型mcb（2），所述待测lpo光模块发送单元（15）用于将电信号转变为光信号；所述待测lpo光模块接收单元（14）用于将光信号转变为电信号；
4.一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，基于权利要求1-3任一项所述的系统进行，其特征在于，在引入链路衰减和不引入链路衰减情况下，分别对线性driver电口evb（6）和线性driver光口evb（5）进行电眼图测试和s参数测试，评估线性driver的电口和光口在不同程度链路损耗下的输出性能；
5.根据权利要求4所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，测试线性driver的电口输出性能包括以下步骤：
6.根据权利要求4所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，测试线性driver的光口输出性能包括以下步骤：
7.根据权利要求4所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，测试线性tia的电口输出性能包括以下步骤：
8.根据权利要求4所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，在测试半成品/成品lpo光模块的发送端的性能时，由host设备（1）产生相应的测试码型并通过前端的损耗可调型mcb（2）模拟实际链路衰减后，接入被测的待测lpo光模块发送单元（15），待测lpo光模块发送单元（15）输出的光信号输入光采样示波器（12）测试得到光信号的er、oma、平均光功率和tdecq。
9.根据权利要求8所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，在测试半成品/成品lpo光模块的发送端的性能时，若进行电/光+光/电联合测试s参数，则将矢量网络分析仪（10）的输出端口接入前端的损耗可调型mcb（2）的输入端口，经前端的损耗可调型mcb（2）接入待测lpo光模块发送单元（15），待测lpo光模块发送单元（15）输出的光信号，经高带宽光电探测器（11）的光/电转换后输出到矢量网络分析仪（10）的输入端口。
10.根据权利要求4所述的一种光模块及其内部芯片的性能测试方法，其特征在于，在测试半成品/成品lpo光模块的接收端的性能时，由host设备（1）产生相应的测试码型并通过前端的损耗可调型mcb（2）接入待测lpo光模块发送单元（15），通过待测lpo光模块发送单元（15）产生一个满足测试要求的光信号，待测lpo光模块发送单元（15）输出的光信号经过可调光衰减器（13）后，输入被测待测lpo光模块接收单元（14），被测的待测lpo光模块接收单元（14）通过后端的损耗可调型mcb（2）模拟实际链路衰减后接入电采样示波器（7）/误码测试仪（8），对待测lpo光模块接收单元（14）进行电眼图/误码率、接收灵敏度相关测试。
