IEC 61280-2-2:1998

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61280-2-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-11
Procédures d’essai de base des sous-systèmes
de télécommunication à fibres optiques –
Partie 2-2:
Procédures d’essai des systèmes numériques –
Mesure du diagramme oculaire, de la forme d’onde
et du taux d’extinction
Fibre optic communication subsystem basic test
procedures –
Part 2-2:
Test procedures for digital systems –
Optical eye pattern, waveform,
and extinction ratio
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC 61280-2-2:1998
Numéros des publications Numbering

Depuis le 1er janvier 1997, les publications de la CEI As from 1 January 1997 all IEC publications are

sont numérotées à partir de 60000. issued with a designation in the 60000 series.

Publications consolidées Consolidated publications

Les versions consolidées de certaines publications de Consolidated versions of some IEC publications
la CEI incorporant les amendements sont disponibles. including amendments are available. For example,

Par exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 edition numbers 1.0, 1.1 and 1.2 refer, respectively, to

indiquent respectivement la publication de base, la the base publication, the base publication

publication de base incorporant l’amendement 1, et la incorporating amendment 1 and the base publication
publication de base incorporant les amendements 1 incorporating amendments 1 and 2.

et 2.
Validité de la présente publication Validity of this publication
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept under
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état constant review by the IEC, thus ensuring that the
actuel de la technique. content reflects current technology.
Des renseignements relatifs à la date de Information relating to the date of the reconfirmation of
reconfirmation de la publication sont disponibles dans the publication is available in the IEC catalogue.
le Catalogue de la CEI.
Les renseignements relatifs à des questions à l’étude et Information on the subjects under consideration and
des travaux en cours entrepris par le comité technique work in progress undertaken by the technical
qui a établi cette publication, ainsi que la liste des committee which has prepared this publication, as well
publications établies, se trouvent dans les documents ci- as the list of publications issued, is to be found at the
dessous: following IEC sources:
• «Site web» de la CEI* • IEC web site*
• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
Publié annuellement et mis à jour régulièrement Published yearly with regular updates
(Catalogue en ligne)* (On-line catalogue)*
• Bulletin de la CEI • IEC Bulletin
Disponible à la fois au «site web» de la CEI* et Available both at the IEC web site* and as a
comme périodique imprimé printed periodical
Terminologie, symboles graphiques Terminology, graphical and letter
et littéraux symbols
En ce qui concerne la terminologie générale, le lecteur For general terminology, readers are referred to
se reportera à la CEI 60050: Vocabulaire Electro- IEC 60050: International Electrotechnical Vocabulary
technique International (VEI). (IEV).
Pour les symboles graphiques, les symboles littéraux For graphical symbols, and letter symbols and signs
et les signes d'usage général approuvés par la CEI, le approved by the IEC for general use, readers are
lecteur consultera la CEI 60027: Symboles littéraux à referred to publications IEC 60027: Letter symbols to
utiliser en électrotechnique, la CEI 60417: Symboles be used in electrical technology, IEC 60417: Graphical
graphiques utilisables sur le matériel. Index, relevé et symbols for use on equipment. Index, survey and

compilation des feuilles individuelles, et la CEI 60617: compilation of the single sheets and IEC 60617:
Symboles graphiques pour schémas. Graphical symbols for diagrams.
* Voir adresse «site web» sur la page de titre. * See web site address on title page.

NORME
CEI
INTERNATIONALE
IEC
61280-2-2
INTERNATIONAL
Première édition
STANDARD
First edition
1998-11
Procédures d’essai de base des sous-systèmes
de télécommunication à fibres optiques –
Partie 2-2:
Procédures d’essai des systèmes numériques –
Mesure du diagramme oculaire, de la forme d’onde
et du taux d’extinction
Fibre optic communication subsystem basic test
procedures –
Part 2-2:
Test procedures for digital systems –
Optical eye pattern, waveform,
and extinction ratio
 IEC 1998 Droits de reproduction réservés  Copyright - all rights reserved
Aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni No part of this publication may be reproduced or utilized in
utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun any form or by any means, electronic or mechanical,
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copie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur. writing from the publisher.
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– 2 – 61280-2-2 © CEI:1998
SOMMAIRE
Pages
AVANT-PROPOS . 4

Articles
1 Domaine d’application et objet. 6

2 Référence normative. 6

3 Appareillage. 6
3.1 Système de détection optique temporel . 6
3.2 Système de synchronisation de l'oscilloscope . 14
3.3 Générateur de combinaison d'impulsions. 14
3.4 Mesureur de puissance optique . 14
3.5 Affaiblisseur optique. 14
3.6 Câble de liaison . 14
4 Echantillon d'essai. 16
5 Procédure. 16
5.1 Méthode 1: Mesure de forme d'onde de base . 16
5.2 Méthode 2: Autre méthode de mesure d'extinction utilisant le fonction
histogramme . 18
5.3 Méthode 3: Autre méthode de mesure d'extinction utilisant le mesureur
de puissance optique . 20
6 Calculs. 22
6.1 Méthode 1: Mesure de la forme d'onde de base. 22
6.2 Méthode 2: Autre méthode de mesure d'extinction utilisant la fonction
histogramme . 26
6.3 Méthode 3: Autre méthode de mesure d'extinction utilisant le mesureur
de puissance optique . 26
7 Résultat d'essai. 28
7.1 Informations requises. 28
7.2 Informations disponibles. 28
7.3 Informations concernant la spécification . 28
Figure 1 – Configuration de mesure du diagramme oculaire, de la forme d'onde
et du taux d'extinction. 30

Figure 2 – Système de détection optique temporel. 32
Figure 3 – Illustration des paramètres du diagramme oculaire . 34
Figure 4 – Exemple de diagramme oculaire mesuré avec un filtre passe-bas 0,75/T . 36
Figure 5 – Exemple de diagramme oculaire mesuré avec un filtre passe-bas 3,0/T . 38
Figure 6 – Illustration d'un histogramme vertical de suite de mots. 40
Figure A.1 – Système de synchronisation de l'oscilloscope. 42
Annexe A (informative) Système de synchronisation de l’oscilloscope . 42
Annexe B (informative) Bibliographie . 48

61280-2-2 © IEC:1998 – 3 –
CONTENTS
Page
FOREWORD . 5

Clause
1 Scope and object . 7

2 Normative reference. 7

3 Apparatus. 7
3.1 Time-domain optical detection system . 7
3.2 Oscilloscope synchronization system. 15
3.3 Pulse pattern generator. 15
3.4 Optical power meter . 15
3.5 Optical attenuator. 15
3.6 Jumper cable. 15
4 Test sample. 17
5 Procedure. 17
5.1 Method 1: Basic waveform measurement . 17
5.2 Method 2: Alternative extinction measurement method using
the histogram function. 19
5.3 Method 3: Alternative extinction measurement method using
the optical power meter . 21
6 Calculation. 23
6.1 Method 1: Basic waveform measurement . 23
6.2 Method 2: Alternative extinction measurement method using
the histogram function. 27
6.3 Method 3: Alternative extinction measurement method using
the optical power meter . 27
7 Test result. 29
7.1 Required information. 29
7.2 Available information. 29
7.3 Specification information. 29
Figure 1 – Optical eye pattern, waveform and extinction ratio measurement
configuration . 31

Figure 2 – Time-domain optical detection system . 33
Figure 3 – Illustration of eye pattern parameters. 35
Figure 4 – Example of eye pattern measured with 0,75/T low-pass filter. 37
Figure 5 – Example of eye pattern measured with 3,0/T low-pass filter . 39
Figure 6 – Illustration of word pattern vertical domain histogram . 41
Figure A.1 – Oscilloscope synchronization system . 43
Annex A (informative)  Oscilloscope synchronization system . 43
Annex B (informative)  Bibliography . 49

– 4 – 61280-2-2 © CEI:1998
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE

_________
PROCÉDURES D’ESSAI DE BASE DES SOUS-SYSTÈMES

DE TÉLÉCOMMUNICATION À FIBRES OPTIQUES –

Partie 2-2: Procédures d'essai des systèmes numériques –

Mesure du diagramme oculaire, de la forme d'onde

et du taux d'extinction
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Electrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente Norme internationale peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La Norme internationale CEI 61280-2-2 a été établie par le sous-comité 86C: Systèmes et
dispositifs actifs à fibres optiques, du comité d’études 86 de la CEI: Fibres optiques.
Le texte de cette norme est issu des documents suivants:
FDIS Rapport de vote
86C/219/FDIS 86C/226RVD
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette norme.
Les annexes A et B sont données uniquement à titre d’information.

61280-2-2 © IEC:1998 – 5 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION

_________
FIBRE OPTIC COMMUNICATION SUBSYSTEM

BASIC TEST PROCEDURES –
Part 2-2: Test procedures for digital systems –

Optical eye pattern, waveform, and extinction ratio

FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical reports or guides and they are accepted by the National Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this International Standard may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
International Standard IEC 61280-2-2 has been prepared by subcommittee 86C: Fibre optic
systems and active devices, of IEC technical committee 86: Fibre optics.
The text of this standard is based on the following documents:
FDIS Report on voting
86C/219FDIS 86C/226/RVD
Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on
voting indicated in the above table.
Annexes A and B are for information only.

– 6 – 61280-2-2 © CEI:1998
PROCÉDURES D’ESSAI DE BASE DES SOUS-SYSTÈMES

DE TÉLÉCOMMUNICATION À FIBRES OPTIQUES –

Partie 2-2: Procédures d'essai des systèmes numériques –

Mesure du diagramme oculaire, de la forme d'onde

et du taux d'extinction
1 Domaine d’application et objet

L'objet de la présente partie de la CEI 61280 est de décrire une procédure d'essai pour
mesurer le diagramme oculaire, les paramètres de forme d'onde tels que le temps de montée,
le temps de descente, le dépassement et le taux d'extinction. La forme d'onde peut également
être soumise à des essais de conformité à l'aide d'un masque de forme d'onde prédéterminé.
2 Référence normative
Le document normatif suivant contient des dispositions qui, par suite de la référence qui y est
faite, constituent des dispositions valables pour la présente partie de la CEI 61280. Au moment
de la publication, l'édition indiquée était en vigueur. Tout document normatif est sujet à révision
et les parties prenantes aux accords fondés sur la présente partie de la CEI 61280 sont
invitées à rechercher la possibilité d’appliquer l'édition la plus récente du document normatif
indiqué ci-après. Les membres de la CEI et de l’ISO possèdent le registre des Normes
internationales en vigueur.
UIT-T G.957:1995, Interfaces optiques pour les équipements et les systèmes relatifs à la
hiérarchie numérique synchrone
3 Appareillage
Les principaux composants du système de mesure sont le photodétecteur, le filtre passe-bas,
l'oscilloscope et le mesureur de puissance optique, comme il est indiqué à la figure 1.
3.1 Système de détection optique temporel
Le système de détection optique temporel présente l'intensité de la forme d'onde optique
comme une fonction du temps. Le système de détection optique est principalement constitué
d'un convertisseur optique/électrique (O/E), d'un filtre passe-bas en phase linéaire et d'un
oscilloscope. Le système de détection est présenté à la figure 2. Des descriptions plus
complètes du matériel sont données dans les paragraphes suivants.

3.1.1 Convertisseur optique/électrique (O/E):
Le convertisseur O/E type est une photodiode rapide, suivie d'une amplification électrique. Le
convertisseur O/E est équipé d'un connecteur optique approprié permettant la connexion au
point d'interface optique, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un câble de liaison optique.
Il faut que le convertisseur O/E (y compris toute amplification facultative suivant le
convertisseur O/E) soit à même de reproduire la forme d'onde optique avec une fidélité
suffisante pour assurer une mesure significative. Des spécifications précises sont exclues du
fait de la large gamme d'applications possibles, mais des lignes directrices générales sont
indiquées ci-après:
a) gamme de longueurs d'onde acceptable en entrée, adéquate pour l'application prévue;

61280-2-2 © IEC:1998 – 7 –
FIBRE OPTIC COMMUNICATION SUBSYSTEM

BASIC TEST PROCEDURES –
Part 2-2: Test procedures for digital systems –

Optical eye pattern, waveform, and extinction ratio

1 Scope and object
The purpose of this part of IEC 61280 is to describe a test procedure to measure the eye
pattern and waveform parameters such as rise time, fall time, overshoot, and extinction ratio.
Alternatively, the waveform may be tested for compliance with a predetermined waveform
mask.
2 Normative reference
The following normative document contains provisions, which, through reference in this text,
constitute provisions of this part of IEC 61280. At the time of publication, the edition indicated
was valid. All normative documents are subject to revision, and parties to agreements based
on this part of IEC 61280 are encouraged to investigate the possibility of applying the most
recent editions of the normative document indicated below. Members of IEC and ISO maintain
registers of currently valid International Standards.
ITU-T G.957:1995, Optical interfaces for equipments and systems relating to the synchronous
digital hierarchy
3 Apparatus
The primary components of the measurement system are a photodetector, a low-pass filter, an
oscilloscope, and an optical power meter, as shown in figure 1.
3.1 Time-domain optical detection system
The time-domain optical detection system displays the intensity of the optical waveform as a
function of time. The optical detection system is comprised primarily of an optical-to-electrical
(O/E) converter, a linear-phase low-pass filter, and an oscilloscope. The detection system is
shown in figure 2. More complete descriptions of the equipment are listed in the following
subclauses.
3.1.1 Optical-to-electrical (O/E) converter
The O/E converter is typically a high-speed photodiode, followed by electrical amplification.
The O/E converter is equipped with an appropriate optical connector to allow connection to the
optical interface point, either directly or via an optical jumper cable.
The O/E converter (including any optional amplification following the O/E converter) shall be
able to reproduce the optical waveform with sufficient fidelity to ensure a meaningful
measurement. Precise specifications are precluded by the large variety of possible
implementations, but general guidelines are as follows:
a) acceptable input wavelength range, adequate to cover the intended application;

– 8 – 61280-2-2 © CEI:1998
b) facteur de réflexion optique à l’entrée, suffisamment faible pour éviter une réflexion
excessive en retour dans l'émetteur mesuré;

Prenons l'exemple d'un émetteur optique tolérant, d'après la spécification, un facteur de

réflexion maximal de –24 dB. Si le facteur de réflexion d'entrée du convertisseur O/E est

de –30 dB, le convertisseur peut être directement connecté à l'émetteur. Cependant, si le
facteur de réflexion d'entrée du convertisseur O/E est de –14 dB, valeur commune, le
facteur de réflexion effectif peut être ramené à –24 dB (ou moins) en insérant soit un

isolateur optique, soit un affaiblisseur à faible facteur de réflexion, de 5 dB (ou plus), entre

l'émetteur et le convertisseur O/E.

c) sensibilité, adaptée pour produire un affichage lisible sur l'oscilloscope;

Prenons l'exemple de la mesure d'un flux de données optiques sans retour à zéro (NRZ)
avec une puissance optique moyenne de –15 dBm. Si la sensibilité de l'oscilloscope est de
10 mV par division, une sensibilité de 790 V/W est nécessaire afin de produire un affichage
de 50 mV crête à crête (c'est-à-dire, cinq divisions crête à crête).
d) puissance optique équivalente de bruit, suffisamment faible pour permettre un affichage
mesurable avec précision sur l'oscilloscope;
Prenons l'exemple de la mesure d'un flux de données optiques sans retour à zéro (NRZ)
avec une puissance optique moyenne de –15 dBm. Si la largeur de bande de bruit effective
du système de mesure est de 470 MHz, et si la valeur efficace du bruit affichée est
inférieure à 5 % de la hauteur crête à crête du diagramme oculaire, il faut que la puissance
-1/2
optique équivalente de bruit soit de 145 pW Hz ou moins.
e) fréquence de coupure inférieure (–3 dB), 0 Hz;
Le couplage en courant continu est nécessaire pour deux raisons. Premièrement, les
mesures du taux d'extinction ne peuvent pas être réalisées avec suffisamment de précision
autrement. Deuxièmement, si l'on utilise un couplage en courant alternatif, les composantes
spectrales de faible fréquence du signal mesuré (en dessous de la fréquence de coupure
inférieure du convertisseur O/E) sont susceptibles de provoquer une distorsion significative
par une modulation d'amplitude de la forme d'onde détectée.
f) fréquence de coupure supérieure (–3 dB), supérieure à la largeur de bande du filtre passe-
bas après le convertisseur O/E;
Afin d'assurer la reproductibilité et la précision, un filtre passe-bas de caractéristiques
connues est inséré dans le trajet du signal avant l'oscilloscope. Il convient que ce filtre à lui
seul détermine avant toute la largeur de bande effective du système.
g) réponse transitoire, il convient que le dépassement positif, négatif et les autres anomalies
de forme d'onde soient mineurs afin de ne pas gêner la mesure
Il convient que le filtre passe-bas suivant le convertisseur O/E détermine principalement la
réponse transitoire du système.

h) pertes par réflexion électriques de sortie, suffisamment importantes pour éliminer de
manière adaptée les réflexions du filtre passe-bas suivant le convertisseur O/E, de 0 Hz à
une fréquence nettement supérieure à la largeur de bande du filtre passe-bas;
Une mesure temporelle peut être très imprécise s'il existe des réflexions multiples
significatives. De nombreux filtres passe-bas, passifs, à faibles pertes, outre le fait d'être
réfléchissants dans la bande atténuée, présentent des réponses en fréquence fortement
dépendantes des impédances de terminaison en entrée et en sortie. Une valeur minimale
de 15 dB est recommandée pour les pertes par réflexion lorsque des filtres passe-bas
passifs sont employés après le convertisseur O/E. Les pertes par réflexion effectives de
sortie du convertisseur O/E peuvent être améliorées avec des affaiblisseurs électriques en
ligne, aux dépens de niveaux de signal réduits. Finalement, la spécification des pertes par
réflexion s'étend au courant continu; autrement, il survient un décalage en courant continu
au niveau de la forme d'onde, ce qui provoque une erreur de mesure du taux d'extinction.

61280-2-2 © IEC:1998 – 9 –
b) input optical reflectance, low enough to avoid excessive back-reflection into the transmitter
being measured;
For example, assume that an optical transmitter is specified to tolerate –24 dB reflectance

maximum. If the input reflectance of the O/E converter is –30 dB, the converter can be

directly connected to the transmitter. If, however, the input reflectance of the O/E converter
is –14 dB, a common value, the effective reflectance can be lowered to –24 dB (or less) by
inserting either an optical isolator or a low-reflectance attenuator of 5 dB (or more) between

the transmitter and the O/E converter.

c) responsivity, adequate to produce a readable display on the oscilloscope;

For example, assume that a non-return-to-zero (NRZ) optical data stream with an average

optical power of –15 dBm is to be measured. If the sensitivity of the oscilloscope is 10 mV
per division, a responsivity of 790 V/W is required in order to produce a display of 50 mV
peak-to-peak (that is, five divisions peak-to-peak).
d) optical noise-equivalent power, low enough to result in an accurately measurable display on
the oscilloscope;
For example, assume that a non-return-to-zero (NRZ) optical data stream with an average
optical power of –15 dBm is to be measured. If the effective noise bandwidth of the
measurement system is 470 MHz, and if the displayed root-mean-square noise is to be less
than 5 % of the eye pattern peak-to-peak height, the optical noise-equivalent power shall be
-1/2
145 pW Hz or less.
e) lower cut-off (–3 dB) frequency, 0 Hz;
DC coupling is necessary for two reasons. First, extinction ratio measurements cannot
otherwise be performed with sufficient accuracy. Second, if AC-coupling is used, low-
frequency spectral components of the measured signal (below the lower cut-off frequency
of the O/E converter) may cause significant distortion via amplitude modulation of the
detected waveform.
f) upper cut-off (–3 dB) frequency, greater than the bandwidth of the low-pass filter following
the O/E converter;
In order to ensure repeatability and accuracy, a low-pass filter of known characteristics is
inserted in the signal path before the oscilloscope. This filter alone should primarily
determine the effective system bandwidth.
g) transient response, overshoot, undershoot, and other waveform aberrations should be
minor so as not to interfere with the measurement;
The low-pass filter following the O/E converter should primarily determine the system
transient response.
h) output electrical return loss, high enough, so that reflections from the low-pass filter

following the O/E converter are adequately suppressed, from 0 Hz to a frequency
significantly greater than the bandwidth of the low-pass filter;
A time-domain measurement may be very inaccurate if significant multiple reflections are
present. Many passive, low-loss, low-pass filters, in addition to being reflective in the stop
band, have frequency responses that are strongly dependent on the termination
impedances at the input and output. A minimum value of 15 dB for the return loss is
recommended when passive low-pass filters are employed following the O/E converter. The
effective output return loss of the O/E converter may be improved with in-line electrical
attenuators, at the expense of reduced signal levels. Finally, the return loss specification
extends to d.c., since otherwise, a d.c. shift in the waveform will occur, causing extinction
ratio measurements to be in error.

– 10 – 61280-2-2 © CEI:1998
3.1.2 Séparateur de signal résistif (facultatif)

S'il faut dériver le signal de déclenchement pour l'oscilloscope de la forme d'onde optique elle-

même, il est nécessaire d'effectuer un prélèvement à un certain point du trajet du signal. Un

séparateur de signal résistif (diviseur de puissance) à l'emplacement indiqué à la figure 2

fournit une branche à partir de laquelle il est possible de dériver le signal de déclenchement.

3.1.3 Filtre passe-bas en phase linéaire

Généralement, un des principaux objectifs de la mesure du diagramme oculaire consiste à

vérifier certaines prescriptions de caractéristiques fonctionnelles telles que le temps de

montée, le temps de descente, le dépassement, etc. Si la largeur de bande du système de
mesure est beaucoup plus importante que nécessaire, des détails de haute fréquence
(probablement non significatifs) relatifs à la forme d'onde tendent à embrouiller les mesures
souhaitées. De même, étant donné que des montages de mesure différents présenteraient des
largeurs de bande différentes, la reproductibilité entre les montages serait pratiquement
impossible à obtenir.
Afin d'assurer la reproductibilité et la précision, un filtre passe-bas de caractéristiques connues
est inséré dans le trajet du signal avant l'oscilloscope. Il convient que ce filtre à lui seul
détermine principalement la largeur de bande effective du système. La largeur de bande du
filtre passe-bas est déterminée par le type de mesure réalisée. Il convient d'indiquer
explicitement la largeur de bande et les caractéristiques de la fonction de transfert du filtre
passe-bas dans le document spécifiant les paramètres de forme d'onde optique.
Un type de mesure de diagramme oculaire simule effectivement le signal résultant à la sortie
d'un récepteur optique à débit binaire spécifique. Ce type de récepteur, de façon typique,
possède une largeur de bande quelque peu inférieure à la fréquence d'horloge. Pour ce type
de mesure, une largeur de bande de filtre passe-bas –3 dB de 0,75/T (où T est l'intervalle
binaire, en secondes, du signal d'information) est souvent utilisée. Le diagramme oculaire
résultant est comparé à un «masque» afin de vérifier qu'il est conforme à la spécification.
Un type de mesure de diagramme oculaire différent implique la mesure du temps de montée,
du temps de descente, de la largeur d'impulsion et d'autres paramètres temporels d'une unité
d'émission optique. Pour ce type de mesure, il faut que la largeur de bande du système soit
supérieure à celle décrite ci-dessus. Il est nécessaire que la largeur de bande de –3 dB du
filtre passe-bas dans ce cas soit suffisamment grande pour permettre la vérification des temps
de montée et de descente maximaux (par exemple, un tiers d'un intervalle binaire), mais
suffisamment réduite pour éliminer des détails peu importants relatifs à la forme d'onde à
haute fréquence. Une largeur de bande de filtre passe-bas de 3,0/T est une valeur de
compromis typique pour ce type de mesure.
Quel que soit le type de mesure de diagramme oculaire, il convient que le filtre ait une réponse
en phase linéaire pour des fréquences atteignant et dépassant quelque peu la largeur de
bande de –3 dB du filtre. Si la réponse en phase est linéaire (impliquant ainsi un retard de
groupe constant) jusqu'à des fréquences de fort affaiblissement, il convient que de faibles
variations au niveau des largeurs de bande de filtre n'influencent pas les mesures de forme
d'onde de façon significative (voir le tableau 1).
Exemple de spécifications de filtre passe-bas pour un filtre de 0,75/T:
– impédance caractéristique: valeur nominale 50 Ω;
– largeur de bande –3 dB: 0,75/T, Hz;
– type de filtre: Bessel-Thomson du quatrième ordre.

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3.1.2 Resistive signal splitter (optional)

If the trigger signal for the oscilloscope is to be derived from the optical waveform itself, it is

necessary to tap into the signal path at some point. A resistive signal splitter (power divider) at
the location indicated in figure 2 provides a branch from which to derive the trigger signal.

3.1.3 Linear-phase low-pass filter

Generally, one of the primary purposes of measuring the optical eye pattern is to verify certain

performance requirements such as rise and fall time, overshoot, etc. If the measurement

system bandwidth is much greater than needed, high frequency (and probably insignificant)
details of the waveform will tend to obscure the desired measurement. Also, since different
measurement setups would have different bandwidths, repeatability between setups would be
almost impossible to achieve.
In order to ensure repeatability and accuracy, a low-pass filter of known characteristics is
inserted in the signal path prior to the oscilloscope. This filter alone should primarily determine
the effective system bandwidth. The type of measurement being performed determines the
bandwidth of the low-pass filter. The bandwidth and transfer function characteristics of the low-
pass filter should be explicitly stated in the detail specifications.
One type of eye pattern measurement effectively simulates the signal that would result at the
output of a bit-rate-specific optical receiver. This type of receiver typically has a bandwidth
that is somewhat less than the clock frequency. For this type of measurement, a low-pass filter
of –3 dB bandwidth of 0,75/T (where T is the bit interval, in seconds, of the data signal) is often
used. The resulting eye pattern is compared to a "mask" to verify compliance with specification.
A different type of eye pattern measurement involves measuring the rise time, fall time, pulse
width, and other time-domain parameters of an optical transmitter unit. For this type of
measurement, the system bandwidth shall be greater than described above. The –3 dB
bandwidth of the low-pass filter in this case needs to be high enough to allow verification of
maximum rise and fall times (for example, one-third of a bit intervals), but low enough to
eliminate unimportant high-frequency waveform details. A low-pass filter bandwidth of 3,0/T is
a typical compromise value for this type of measurement.
Regardless of the type of eye pattern measurement, the filter should have a linear phase
response at frequencies up to and somewhat beyond the filter –3 dB bandwidth. If the phase
response is linear (implying that the group delay is constant) up to frequencies of high
attenuation, slight variations in filter bandwidths should not significantly affect the waveform
measurements (see table 1).
Example low-pass filter specifications for a 0,75/T filter are as follows:
– characteristic impedance: 50 Ω nominal;
– –3 dB bandwidth: 0,75/T, Hz;
– filter type: fourth-order Bessel-Thomson.

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Tableau 1 – Caractéristiques de réponse en fréquence

Fréquence Affaiblissement Tolérance Distorsion

nominal d'affaiblissement maximale du
divisée par
retard de groupe
le débit binaire
dB dB s
0,15 0,1 0,3 –
0,30 0,4 0,3 –
0,45 1,0 0,3 –
0,60 1,9 0,3 0,002T
0,75 3,0 0,3 0,008T
0,90 4,5 0,3 0,025T
1,00 5,7 0,3 0,044T
1,05 6,4 0,39
0,055T
1,20 8,5 0,64 0,100T
1,35 10,9 0,90 0,140T
1,50 13,4 1,15 0,190T
2,00 21,5 2,0 0,300T
3.1.4 Oscilloscope
Il convient que l'oscilloscope affichant le diagramme oculaire présente une largeur de bande
amplement supérieure à la largeur de bande du filtre passe-bas, de manière que l'oscilloscope
ne constitue pas l'élément de limitation de largeur de bande dans le système de mesure.
L'oscilloscope est déclenché soit à partir d'un signal d'horloge local synchrone avec le
diagramme oculaire, soit à partir d'un signal de synchronisation dérivé de la forme d'onde
optique elle-même.
Les figures 4 et 5 illustrent les largeurs de bande d'oscilloscope couramment utilisées pour les
mesures de diagramme oculaire.
L'oscilloscope doit posséder une fonction histogramme de la partie verticale pour la mesure du
taux d'extinction.
3.1.5 Réponse globale du système
La mesure du diagramme oculaire est manifestement une mesure temporelle, et il est
nécessaire qu'elle représente de façon précise la forme d'onde optique. Il convient de la
réaliser sans introduire de dépassement, de suroscillation indésirables ou d'autres anomalies
de forme d'onde. Alors qu'il est plus pratique de spécifier les composantes individuelles du
système de mesure dans le domaine fréquentiel, le système final assemblé est également

susceptible de devoir respecter certaines limites de caractéristiques fonctionnelles dans le
domaine temporel.
Même un filtre Bessel-Thomson idéal du quatrième ordre présente un dépassement d'environ
1 %, et un temps de montée (10 % à 90 %) d'environ 0,35/B, B représentant la largeur de
bande en hertz. De ce fait, il se peut que le système de mesure global soit tenu de présenter
des caractéristiques fonctionnelles similaires aux caractéristiques suivantes:
temps de montée, temps de descente (10 % – 90 %): 0,43/B maximum, 0,29/B minimum;
temps de montée, temps de descente (20 % – 80 %): 0,35/B maximum, 0,23/B minimum;
dépassement positif, négatif: 5 % maximum.

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Table 1 – Frequency response characteristics

Frequency Nominal Attenuation Maximum
divided by attenuation tolerance group delay
bit rate distortion
dB dB s
0,15 0,1 0,3 –
0,30 0,4 0,3 –
0,45 1,0 0,3 –
0,60 1,9 0,3 0,002T
0,75 3,0 0,3
0,008T
0,90 4,5 0,3 0,025T
1,00 5,7 0,3 0,044T
1,05 6,4 0,39
0,055T
1,20 8,5 0,64 0,100T
1,35 10,9 0,90 0,140T
1,50 13,4 1,15 0,190T
2,00 21,5 2,0 0,300T
3.1.4 Oscilloscope
The oscilloscope that displays the optical eye pattern should have a bandwidth well in excess
of the bandwidth of the low-pass filter, so that the oscilloscope is not the bandwidth-limiting
item of the measurement system. The oscilloscope is triggered either from a local clock signal
that is synchronous with the optical eye pattern, or from a synchronization signal derived from
the optical waveform itself.
Figures 4 and 5 illustrate oscilloscope bandwidths that are commonly used in eye pattern
measurements.
The oscilloscope shall have a vertical-channel histogram function for extinction ratio
measurement.
3.1.5 Overall system response
The eye pattern measurement is obviously a time-domain measurement, and needs to
accurately represent the optical waveform. This should be done without introducing undesirable
overshoot, ringing, and other waveform aberrations. While the individual components of the
measurement system are most conveniently specified in the frequency-domain, the final
assembled system may also be required to meet certain time-domain performance limits.

Even an ideal fourth-order Bessel-Thomson filter will have an overshoot of about 1 %, and a
rise time (10 % to 90 %) of about 0,35/ , where is the bandwidth in hertz. In view of this, the
B B
overall measurement system shall be required to demonstrate performance is similar to the
following:
rise time, fall time (10 % – 90 %): 0,43/B maximum, 0,29/B minimum;
rise time, fall time (20 % – 80 %): 0,35/B maximum, 0,23/B minimum;
overshoot, undershoot: 5 % maximum.

– 14 – 61280-2-2 © CEI:1998
3.2 Système de synchronisation de l'oscilloscope

Un signal de synchronisation stable est primordial pour effectuer une mesure précise du

diagramme oculaire. Dans l'idéal, le signal de synchronisation est fourni par l'unité d'émission

optique. Cependant, étant donné que ce signal de synchronisation est susceptible de ne
...