一种激光器芯片高频性能测试装置、方法及存储介质

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种激光器芯片高频性能测试装置、方法及存储介质。

背景技术

过去十多年，光互连系统潜能的不断提升对研究和分析激光器的性能提出了更高的要求，在整个光互连系统的性能评估和网络分析中，对于激光器性能的准确快速的仿真已经变得越来越迫切。

激光器性能仿真，需要提取到准确的激光器小信号等效电路模型，而小信号等效电路模型通常从实际测试的激光器高频性能参数（S参数）中拟合出来。如果测试错误或者测试精度不够，将会拟合出错误的电路模型，从而导致整个光器件的仿真失效。

在常规激光器高频性能的测试过程中，需要用到测试夹具，参考图1，因为网络分析仪的射频信号无法直接加到激光器两端。在激光器测试过程中，激光器还会发热，高温会影响激光器的性能，为了散热，还要专门制作一个陶瓷基板来放置激光器。因此在测试数据中，其实包含了测试夹具和陶瓷基板的影响，待测试结束后，还要编写程序来移除夹具和陶瓷基板的影响，这是非常复杂的数学处理，对普通测试工程师来说难度很大，而且编写的程序没有一个评判好坏的标准，除非经验特别丰富，不然也很难判断程序处理后的准确度如何。

在实现本发明的过程中，发明人发现除了编写程度难度很大外，还发现以下问题：

测试夹具一般要至少设计两套，一套用来校准，一套用来测试，在测试过程中，如果发现测试结果不对，需要来回更换这两套夹具，会耗费非常多的时间；同时陶瓷基板焊接在夹具上时，还需要通过打金线将夹具和陶瓷基板上的高频信号链路导通，在高频下，金线呈高阻抗特性，这也会影响最终的测试结果。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种激光器芯片高频性能测试装置，旨在解决现有技术中的测试夹具需要设置额外的陶瓷基板来放置激光器以及额外的金线来导通信号链路，其中的陶瓷基板和金线会影响测试结果的技术问题。

为实现上述目的，本发明提出的激光器芯片高频性能测试装置，所述装置包括：基板，以及设置于所述基板上的校准单元、验证单元和至少一个测试单元；所述校准单元包括开路模块、短路模块、负载模块和直通模块，所述校准单元用于对测试仪器的校准；所述验证单元用于对所述校准单元的校准结果进行验证；所述测试单元包括一组测试模块，所述测试单元用于测试待测激光器芯片的高频性能。

优选地，所述装置包括：所述校准单元、所述验证单元和所述测试单元均由电镀在所述基板上的信号线和地线组成。

优选地，所述校准单元还包括：所述开路模块的信号线与地线断开；所述短路模块的信号线与地线连通；所述负载模块的信号线与地线之间设置有负载电阻；所述直通模块的地线设置于信号线两侧，且直通模块的信号线两端均与地线断开。

优选地，所述负载模块还包括：所述信号线与地线之间并联有两个100欧姆负载电阻。

优选地，所述测试模块包括：第一测试模块，用于安装所述待测激光器；第二测试模块，用于安装探测器；分析仪两端口的探针同时加于第一测试模块和第二测试模块上，获取所述待测激光器的高频性能参数。

本发明还提供了一种激光器芯片高频性能测试方法，应用于激光器芯片高频性能测试装置，所述方法包括：将分析仪两端口的探针加于所述校准单元上进行校准得到校准结果；将所述探针加于所述验证单元进行验证，判断所述校准结果是否正常；若正常，则，将所述探针加于测试待测激光器所在的测试单元上进行测试，得到所述待测激光器的高频性能参数。

进一步地，所述将分析仪两端口的探针加于所述校准单元上进行校准得到校准结果，还包括：选择所述分析仪的校准模式和传输线类型；依次将所述探针加于所述校准单元的开路模块、短路模块、负载模块和直通模块进行校准，得到所述校准结果。

进一步地，所述将所述探针加于所述验证单元进行验证，判断所述校准结果是否正常，还包括：对所述验证单元进行双端口测试，获取对应的高频性能参数；根据所述高频性能参数的幅度和相位与预设要求的关系，确定所述校准结果是否正常。

进一步地，所述将所述探针加于测试待测激光器所在的测试单元上进行测试，得到所述待测激光器的高频性能参数，还包括：对所述测试待测激光器进行测试得到测试结果；对所述测试结果进行去嵌处理得到所述待测激光器的高频性能参数。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有激光器芯片高频性能测试程序，所述激光器芯片高频性能测试程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的激光器芯片高频性能测试方法的步骤。

本发明的技术方案提供的一种激光器芯片高频性能测试装置，包括：基板，以及设置于基板上的校准单元、验证单元和至少一个测试单元；校准单元包括开路模块、短路模块、负载模块和直通模块，校准单元用于对测试仪器的校准；验证单元用于对校准单元的校准结果进行验证；测试单元包括一组测试模块，测试单元用于测试待测激光器芯片的高频性能，通过将校准单元、验证单元和测试单元设置在基板上，排除了基板、金线对测试结果的影响，通过设计校准单元使得测试结果更加可靠，通过设计测试单元，避免了测试夹具的使用，测试过程简单，无需来回更换测试夹具，节省时间，以此解决了现有技术中的测试夹具需要设置额外的陶瓷基板来放置激光器以及额外的金线来导通信号链路，其中的陶瓷基板和金线会影响测试结果的技术问题，达到了消除陶瓷基板和金线的影响，无需编写程序，即可得到准确的激光器高频特性，节省测试时间的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术的激光器高频性能装置；

图2为本发明实施例中激光器芯片高频性能测试装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中激光器芯片高频性能测试装置的使用示意图；

图4为本发明实施例中激光器芯片高频性能测试方法的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”或者“及/或”，其含义包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明实施例提出了一种激光器芯片高频性能测试装置、方法及存储介质。

参照图2-图4，在本发明一实施例中，该激光器芯片高频性能测试装置包括：

基板1，以及设置于基板1上的校准单元2、验证单元3和至少一个测试单元4。

具体而言，本申请中的基板1可以是陶瓷基板1，校准单元2、验证单元3和测试单元4为金属导电层，通过电镀的方式设置在基板1上。其中，基板1上设置有至少一个测试单元4，可以同时用于多个待测激光器5的性能测试，或者备用。

其中，校准单元2包括开路模块21、短路模块22、负载模块23和直通模块24，校准单元2用于对测试仪器的校准。

具体而言，校准单元2有开路、短路、匹配端接以及直通四种属性，可以直接用于网络分析仪的校准。网络分析仪支持SOLT（S=short=短路、O=open=开路、L=Load=负载、T=Thru=直通）校准技术，即短路、开路、负载和直通校准方式，是一种传统的建立在12项误差基础上的校准方式，通过校准单元2不同校准模块进行校准。

验证单元3用于对校准单元2的校准结果进行验证。

具体而言，由于常规的SOLT校准只能校准到同轴面，无法校准到待测激光器5的前端，这将引入测试误差，因此设置了验证单元3用于对校准单元2的校准结果进行验证。

测试单元4包括一组测试模块，测试单元4用于测试待测激光器5芯片的高频性能。

具体而言，每个测试单元4包括一组测试模块，多个测试单元4可以同时用于多个待测激光器5的性能测试，或者备用。测试单元4支持wire bond（金线键合）和flip chip（倒装芯片）两种封装形式的激光器，可以同时测试多个激光器的高频性能。

优选地，装置包括：校准单元2、验证单元3和测试单元4均由电镀在基板1上的信号线和地线组成。开路模块21的信号线与地线断开；短路模块22的信号线与地线连通；负载模块23的信号线与地线之间设置有负载电阻；直通模块24的地线设置于信号线两侧，且直通模块24的信号线两端均与地线断开。

具体而言，校准单元2、验证单元3和测试单元4均由电镀在基板1上的信号线和地线组成，信号线和地线均为金层。其中，验证单元3与校准单元2中的直通模块24结构相似，均为3条金层，中间金层为地线，两边的金层为地线，但是，验证单元3金层的长度比直通模块24金层的长度长。校准单元2和测试单元4的结构均呈“E”形，中间金层为信号线，信号线周围的地线金层将信号线包围其中。校准单元2和测试单元4设计成“E”形是为了方便其中的电阻或者激光器连接，在校准单元2中，也便于信号线与地线的连接形成短路、开路等电路连接，同时也便于形成GSG或GS（射频探针的两种类型）结构。短路即信号线直接短接到地线，开路就是信号线末端与地线分开，负载就是在信号线的末端跟地线之间串联了一个50欧姆的负载，直通就是一条很短的传输线，地线设置于信号线两侧，且直通模块24的信号线两端均与地线断开。

优选地，负载模块23还包括：信号线与地线之间并联有两个100欧姆负载电阻。

具体而言，信号线与地线之间并联有两个100欧姆负载电阻，两个100欧姆电阻并联组成一个50欧姆的负载。

优选地，测试模块包括：第一测试模块31，用于安装待测激光器5；第二测试模块32，用于安装探测器6；分析仪两端口的探针同时加于第一测试模块31和第二测试模块32上，获取待测激光器5的高频性能参数。

具体而言，测试模块包括第一测试模块31和第二测试模块32，如图每个测试模块左侧为第一测试模块31，右侧为第二测试模块32，测试时，待测激光器5连接在第一测试模块31的信号线与地线之间，探测器6连接在第二测试模块32的信号线与地线之间。测试模块的信号线和地线组成GSG或GS结构。为了探测电路性能，需要把电路信号传导到传输线上，这就要求至少需要两个导体，即“信号导体”和“地导体”，在RF探针中，GSG、GS、SG为三种基本类型的探针，“G”即“地导体”，“S”即“信号导体”，本申请实施例中，在校准或者测试时，“G”和“S”分别与信号线或地线连接。

本发明的一实施例中提供的一种激光器芯片高频性能测试装置，包括：基板1，以及设置于基板1上的校准单元2、验证单元3和至少一个测试单元4；校准单元2包括开路模块21、短路模块22、负载模块23和直通模块24，校准单元2用于对测试仪器的校准；验证单元3用于对校准单元2的校准结果进行验证；测试单元4包括一组测试模块，测试单元4用于测试待测激光器5芯片的高频性能，通过将校准单元2、验证单元3和测试单元4设置在基板1上，排除了基板1、金线对测试结果的影响，通过设计校准单元2使得测试结果更加可靠，通过设计测试单元4，避免了测试夹具的使用，测试过程简单，无需来回更换测试夹具，节省时间，以此解决了现有技术中的测试夹具需要设置额外的陶瓷基板1来放置激光器以及额外的金线来导通信号链路，其中的陶瓷基板1和金线会影响测试结果的技术问题，达到了消除陶瓷基板1和金线的影响，无需编写程序，即可得到准确的激光器高频特性，节省测试时间的技术效果。

本发明一实施例中还提供了一种激光器芯片高频性能测试方法，应用于激光器芯片高频性能测试装置，参照图4，包括：

步骤S101、将分析仪两端口的探针加于校准单元2上进行校准得到校准结果。

具体而言，在进行测试前，首先进行安装和校准，包括对网络分析仪端口1端口2探针的安装，以及对陶瓷基板1的测试。安装探针后，将两个探针加于校准单元2上进行校准得到校准结果。网络分析仪支持SOLT校准技术，即短路、开路、负载和直通校准方式，是一种传统的建立在12项误差基础上的校准方式，探针接短路、开路、负载或直通不同标准件时进行对应校准模式的校准。

步骤S102、将探针加于验证单元3进行验证，判断校准结果是否正常。

具体而言，由于常规的SOLT校准件只能校准到同轴面，无法校准到待测激光器5的前端，对于由此引入的测试误差，设置验证单元3进行验证，验证单元3为短传输线，探针加于验证单元3时用于验证校准效果。

步骤S103、将探针加于测试待测激光器5所在的测试单元4上进行测试，得到待测激光器5的高频性能参数。

具体而言，校准结束后，焊接上激光器，将网络分析仪的探针加于测试待测激光器5所在的测试单元4上进行测试，网络测试仪会测到S参数曲线。其中，直接排除探测器6的S参数即可。

进一步地，步骤S101还包括：选择分析仪的校准模式和传输线类型；依次将探针加于校准单元2的开路模块21、短路模块22、负载模块23和直通模块24进行校准，得到校准结果。

具体而言，校准的具体过程包括，在网络分析仪开机后，点击进入校准界面，选择SOLT校准模式，line type选择microstrip，此时将探针依次放置在激光器芯片高频性能测试装置的开路模块21、短路模块22、负载模块23和直通模块24上，逐个校准。

进一步地，步骤S102还包括：对验证单元3进行双端口测试，获取对应的高频性能参数；根据高频性能参数的幅度和相位与预设要求的关系，确定校准结果是否正常。

具体而言，校准结束后，将探针移至验证单元3上，进行一个双端口的测试，观察S参数的幅度、相位是否处于预设要求的水平来进行判断校准结果是否正常，如果正常则校准结束，并保存对应的校准文件。

进一步地，步骤S102还包括：对测试待测激光器5进行测试得到测试结果；对测试结果进行去嵌处理得到待测激光器5的高频性能参数。

具体而言，校准结束后，焊接上激光器进行测试，会测到一组S参数曲线，此时进入网络分析仪的电光测试操作界面，同时勾选已经保存的校准文件和探测器6的S参数文件，其中探测器6的S参数由厂家提供或已经测试得到，然后点击EO test即完成探测器6的去嵌，消除探测器6的影响。

本发明一实施例中还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有激光器芯片高频性能测试程序，激光器芯片高频性能测试程序被处理器执行时实现如上述任一项的激光器芯片高频性能测试方法的步骤。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。