Khi một nhà máy phải xác nhận rằng bộ ghép kênh quang vừa sản xuất thật sự cho ánh sáng đi qua đúng kênh và chặn các kênh còn lại, phép đo không thể dừng ở một bước sóng duy nhất. Đặc tuyến của linh kiện quang thay đổi theo từng picomet, nên thiết bị phát phải quét được cả dải và phải quay lại đúng chỗ cũ ở lần đo sau. Đó là công việc của nguồn laser điều chỉnh bước sóng — thiết bị đứng ở đầu phát của gần như mọi hệ đo linh kiện quang thụ động.
Bài viết này giải thích cách chọn một nguồn laser điều chỉnh bước sóng theo đúng bài toán đo, lấy họ Keysight N777-C làm ví dụ cụ thể, và chỉ ra những thiết bị cần ghép thêm để có một hệ đo hoàn chỉnh.
Nguồn laser điều chỉnh bước sóng là gì?
Đây là nguồn sáng laser mà người dùng đặt được bước sóng phát ra, thay vì bị cố định như một laser DFB thông thường. Máy có một hốc cộng hưởng điều chỉnh cơ khí kết hợp bộ vi chỉnh áp điện, nhờ đó bước sóng thay đổi liên tục và không nhảy mode trên toàn dải.
Điểm khiến thiết bị này khác hẳn một nguồn sáng thường nằm ở ba chỗ. Thứ nhất, nó quét được: bước sóng chạy đều từ đầu dải tới cuối dải trong khi máy đo công suất ở đầu kia lấy mẫu liên tục, cho ra cả đường đặc tuyến chỉ trong một lần. Thứ hai, nó biết mình đang ở đâu: họ N777-C có máy đo bước sóng tích hợp cùng ô khí chuẩn, ghi lại dữ liệu bước sóng sau mỗi lần quét. Thứ ba, phổ của nó rất sạch — mức phát xạ tự phát thấp là điều kiện để nhìn thấy một kênh nằm sâu hàng chục dB dưới kênh chính.
Vì sao nguồn laser điều chỉnh bước sóng phải quét thay vì đo từng điểm?
Cách làm cũ là đặt bước sóng, chờ ổn định, ghi số, rồi lặp lại. Với một bộ lọc DWDM 96 kênh và yêu cầu vài chục điểm cho mỗi kênh, số phép đo lên tới hàng nghìn và thời gian đo trở thành chi phí thật trên dây chuyền.
Quét liên tục đổi hoàn toàn bài toán: máy quét liên tục cả dải 1450 – 1650 nm theo hai chiều với tốc độ tới 200 nm/s — lưu ý từ 160 nm/s trở lên, dải quét thu lại 5 nm ở mỗi đầu, và các thông số động vẫn được bảo đảm ở cả hai chiều quét, không phụ thuộc tốc độ. Một lần quét thay cho hàng nghìn lần đặt điểm. Kết quả là thời gian kiểm mỗi sản phẩm giảm xuống, biên an toàn của phép đo tăng lên, và chi phí sở hữu tính trên mỗi linh kiện được kiểm giảm theo.
Những thông số nào quyết định chất lượng phép đo?
Khi so sánh báo giá, bốn nhóm số dưới đây quan trọng hơn hẳn phần còn lại:
- Dải bước sóng và công suất ra. Cả họ N777-C phủ 1240 – 1650 nm không hở dải, nhưng mỗi máy chỉ mang một tùy chọn: 113 cho 1240–1380 nm, 114 cho 1340–1495 nm, 116 cho 1490–1640 nm, 216 cho 1450–1650 nm. Công suất đỉnh vượt +12 dBm với tùy chọn 116 và 216, và vượt +19,4 dBm với N7776C tùy chọn 013 — mức dành cho linh kiện suy hao lớn.
- Tốc độ quét và độ lặp lại. N7776C và N7778C quét hai chiều tới 200 nm/s. Độ lặp lại bước sóng của N7776C khi quét đạt mức điển hình ±0,2 pm; N7778C kèm tùy chọn 004 đạt ±1 pm. Con số này quyết định việc hai lần đo cùng một sản phẩm có ra cùng một kết quả hay không.
- Độ chính xác tuyệt đối. N7776C đạt ±2 pm ở chế độ bước nhờ bộ tham chiếu bước sóng phân giải cao; N7778C-004 ở mức ±9 pm. Nếu phải nghiệm thu theo lưới kênh ITU-T, đây là thông số cần soi kỹ.
- Mức phát xạ tự phát (SSE). Tỉ số tín hiệu trên SSE đạt ≥ 80 dB/nm với N7776C và ≥ 75 dB/nm với N7778C, N7779C — riêng tùy chọn 013 chỉ ≥ 50 dB/nm. Chính con số này cho phép đo độ cách ly của bộ lọc tới 100 dB — giới hạn thường nằm ở độ nhạy của máy đo công suất chứ không phải ở nguồn phát.
Ngoài ra, độ rộng vạch phổ nội tại dưới 10 kHz giúp máy dùng được cho các phép thử coherent, còn chế độ coherence control mở rộng vạch hiệu dụng lên trên 50 MHz khi cần triệt nhiễu giao thoa trong đo suy hao.
Họ Keysight N777-C gồm những model nào?
Keysight bán nguồn laser điều chỉnh bước sóng của họ này theo ba mức hiệu năng. Cả ba dùng chung thiết kế hốc cộng hưởng và module laser, khác nhau ở độ chính xác và cách điều chỉnh:
- Keysight N7776C — top line. Độ chính xác và độ lặp lại cao nhất họ, mức SSE thấp nhất họ, có bộ tham chiếu bước sóng phân giải cao, đáp ứng nhanh hơn phần còn lại của họ (ô khí chuẩn thì cả ba model đều có). Dành cho nghiệm thu bộ lọc sâu và cho phòng đo chuẩn.
- Keysight N7778C — value line. Vẫn quét hai chiều 200 nm/s, công suất đỉnh trên +12 dBm, cân bằng giữa hiệu năng và giá. Đây là lựa chọn hợp lý cho trạm đo sản lượng lớn trong nhà máy.
- Keysight N7779C — basic line. Chỉ nhảy bước với phân giải 0,1 pm, không quét liên tục, thời gian đặt bước sóng cỡ 300 ms. Phù hợp khi linh kiện cần đo có phổ rộng và không đòi hỏi mật độ điểm dày.
Cả ba đều tương thích phần mềm với các đời laser 8160xA và 81600B nhưng chiếm ít hơn một đơn vị chiều cao trong tủ rack, nên việc thay thế hệ đo cũ không buộc phải viết lại chương trình điều khiển. Máy trong ảnh minh họa của bài là N7776C với tùy chọn 216, dải 1450 – 1650 nm, đúng như nhãn mặt máy.
Nguồn laser điều chỉnh bước sóng làm được những việc gì?
Sáu tình huống phổ biến nhất tại các nhà máy và phòng thí nghiệm ở Việt Nam:
- Đo suy hao chèn của bộ lọc WDM — quét liên tục qua linh kiện và ghi công suất ra để dựng đường đặc tuyến suy hao theo bước sóng.
- Đo PDL và PMD — ghép cùng bộ điều khiển phân cực và máy đo công suất quang, lấy suy hao phụ thuộc phân cực và tán sắc mode phân cực trong cùng một lần quét.
- Đo độ cách ly kênh DWDM — nhìn thấy kênh lân cận nằm sâu tới 100 dB dưới kênh chính, phép đo bắt buộc với bộ ghép và tách kênh nhiều cổng.
- Căn chỉnh khi đóng gói linh kiện — quét nhanh hai chiều rút ngắn thời gian dò cực đại công suất ở công đoạn hàn và gắn sợi quang.
- Đo module quang băng O và mạch quang tích hợp — tùy chọn công suất cao dải 1250 – 1370 nm phục vụ đo đáp ứng phổ và độ nhạy của khối thu quang.
- Làm dao động nội cho thử nghiệm coherent — độ rộng vạch hẹp và độ ổn định công suất ±0,01 dB trong một giờ đủ để dùng máy làm nguồn tham chiếu.
Cần ghép thêm gì để thành một hệ đo hoàn chỉnh?
Nguồn laser chỉ là phần phát. Một hệ đo linh kiện quang thường gồm bốn khối:
- Phần thu. Máy đo công suất quang đa cổng Keysight N7745C lấy mẫu đồng thời nhiều cổng ra, phù hợp khi đo bộ tách kênh. Cách chọn cấu hình đa cổng đã được bàn kỹ trong bài đo suy hao quang cho nhà máy quang.
- Khung máy. Hệ đo quang Keysight 8164B có một khe lớn cho module laser điều chỉnh và bốn khe nhỏ cho cảm biến; khi cần nhiều kênh hơn thì dùng khung 8166B, còn khung 8163B phù hợp cho cấu hình gọn.
- Kiểm chứng bước sóng. Máy đo bước sóng đa kênh Keysight 86122C đọc đồng thời nhiều vạch laser, dùng để đối chiếu vị trí kênh với lưới tần số chuẩn.
- Điều chỉnh mức tín hiệu. Bộ suy hao quang biến đổi Keysight 81577A đưa công suất vào đúng dải làm việc tốt nhất của máy đo, còn máy phân tích phổ quang 86142B dùng khi cần nhìn toàn phổ thay vì một điểm.
Với các module quang tốc độ cao, phép đo còn mở sang miền thời gian; chủ đề đó nằm ở bài đo kiểm module quang tốc độ cao bằng máy hiện sóng lấy mẫu.
Vì sao chủ đề này đáng quan tâm với ngành điện tử Việt Nam?
Chuỗi cung ứng quang học đang dịch chuyển dần về Đông Nam Á, và Việt Nam là một trong những điểm đến được nhắc tới cho các công đoạn lắp ráp module quang cùng gia công linh kiện và connector quang. Song song đó, việc mở rộng mạng truy nhập quang thụ động và các trung tâm dữ liệu mới làm tăng nhu cầu kiểm định linh kiện ngay trong nước thay vì gửi mẫu ra nước ngoài.
Hai yêu cầu đi kèm là khả năng đo lặp lại và khả năng truy xuất chuẩn. Một nguồn laser điều chỉnh bước sóng dù tốt đến đâu vẫn trôi theo thời gian; Keysight khuyến nghị chu kỳ hiệu chuẩn hai năm cho họ N777-C. Techmaster cung cấp dịch vụ hiệu chuẩn theo ISO/IEC 17025, trong đó có nhóm quang học và bức xạ, nên thiết bị mua tại Việt Nam được duy trì tình trạng hiệu chuẩn ngay trong nước.
Một lưu ý an toàn thường bị bỏ qua: các máy trong họ N777-C được phân loại laser Class 1M theo IEC 60825-1 (2017). Chùm tia không nhìn thấy được và tuyệt đối không được nhìn trực tiếp bằng dụng cụ quang học như kính hiển vi soi sợi hay ống ngắm — quy tắc này cần đưa vào hướng dẫn vận hành của trạm đo.
Câu hỏi thường gặp về nguồn laser điều chỉnh bước sóng
Nguồn laser điều chỉnh bước sóng khác gì máy phân tích phổ quang?
Nguồn laser điều chỉnh nằm ở đầu phát: nó tạo ra ánh sáng ở bước sóng đặt trước và quét qua dải cần đo. Máy phân tích phổ quang nằm ở đầu thu: nó nhận ánh sáng có sẵn và tách ra theo bước sóng. Khi đo suy hao của một linh kiện thụ động, phương pháp quét bằng nguồn laser điều chỉnh cho độ phân giải bước sóng và dải động cao hơn nhiều so với dùng nguồn băng rộng ghép máy phân tích phổ.
Chọn Keysight N7776C hay N7778C cho nhà máy?
Nếu công việc chính là kiểm sản lượng lớn với chỉ tiêu bước sóng không quá ngặt, N7778C kèm tùy chọn 004 đã đủ: vẫn quét 200 nm/s, độ lặp lại điển hình ±1 pm khi quét. Nếu phải nghiệm thu bộ lọc rất sâu, cần độ chính xác tuyệt đối ±2 pm hoặc cần mức phát xạ tự phát thấp nhất họ, thì chọn N7776C. Trong nhiều nhà máy, cách bố trí hợp lý là một máy N7776C ở phòng đo chuẩn và các máy N7778C ở trạm sản xuất.
Một máy N777-C có phủ được toàn bộ 1240 – 1650 nm không?
Không. Con số 1240 – 1650 nm là dải mà cả họ N777-C phủ được khi cộng các tùy chọn lại, còn mỗi máy chỉ mang một tùy chọn bước sóng. Nếu cần đo trải rộng nhiều băng, phương án là dùng nhiều máy: bộ phần mềm photonic của Keysight ghép được các lần quét của tối đa ba nguồn laser trong cùng một phép đo suy hao và PDL.
Mua nguồn laser điều chỉnh Keysight chính hãng ở đâu tại Việt Nam?
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền của Keysight Technologies tại Việt Nam, cung cấp các máy họ N777-C và toàn bộ hệ đo quang Lightwave kèm CO/CQ, tư vấn cấu hình theo bài toán đo, hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 và hỗ trợ kỹ thuật trọn vòng đời. Xem thêm danh mục tại trang thiết bị Keysight hoặc liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình cụ thể.
Kết luận
Chọn một nguồn laser điều chỉnh bước sóng không phải là chọn máy có dải rộng nhất, mà là ghép đúng bốn nhóm thông số — dải và công suất, tốc độ quét, độ lặp lại và độ chính xác, mức phát xạ tự phát — vào loại linh kiện mà nhà máy thực sự phải kiểm. Sau đó mới đến phần thu, khung máy và kế hoạch hiệu chuẩn cho nguồn laser điều chỉnh bước sóng đó. Liên hệ Techmaster để được tư vấn cấu hình hệ đo quang phù hợp với sản phẩm và sản lượng của bạn.
Nguồn tham khảo: Keysight — N7776C Tunable Laser Source; data sheet họ N777-C (5992-4217); ITU-T G.694.1 — lưới tần số DWDM.
