日本 Graviton SPD-4 宽带 OE 转换器：高速光信号采集设备技术与应用

在可见光激光器件、光拾取器件的研发验证中，高速光信号的采集与眼图测试是评估器件传输性能的关键环节。普通光电探测器往往存在带宽不足、波长响应不一致的问题，在多波长叠加高速信号测试时，信号失真严重，无法完成 3Gbps 级别高速眼图采集。日本 Graviton SPD-4 宽带 OE 转换器，基于成熟 SPD-3 平台进行宽带升级，DC~3.0GHz 宽带，380~950nm 宽光谱，极低波长依赖性，最高支持 3.0Gbps PRBS 信号眼图测试，是高速多波长光信号采集、激光器件测试的专业设备。

日本 Graviton 株式会社深耕光电转换器件多年，专注 OE 光转电、EO 电转光模块研发制造，产品面向光存储、光学测试、光谱科研领域。SPD 系列 OE 转换器是品牌核心产品线，SPD-4 作为宽带升级型号，保留 SPD-3 低波长依存的核心优势，进一步拓宽频率带宽，面向更高速率的多波长光信号测试场景，解决高速多波长叠加光信号测量失真难题，满足 3Gbps 级别的眼图、脉冲波形测试需求。

SPD-4 核心硬件参数为高速光信号采集提供支撑。通频带 DC~3.0GHz，覆盖直流到 3GHz 高频，支持 3.0Gbps 的 2³¹-1 伪随机码信号测试，原厂使用 850nm VCSEL 光源完成眼图测试，采集的眼图张开度良好，信号边沿清晰，抖动可控。转换灵敏度 300mV/mW@850nm，在 380~950nm 全波段保持较高灵敏度，微弱高速光脉冲也可以转化为足够幅值的电压信号，适配示波器采集。光谱响应范围 380~950nm，覆盖紫光、蓝光、红光、近红外波段，兼容 405nm 蓝光 LD、658nm 红光 LD、850nm VCSEL、LED、氙灯等多种光源。光学输入采用 FC 光纤接口，最大接收光斑 φ0.5mm，可接收 NA≤0.25 的光束，直接对接光纤光路，快速搭建高速光信号测试系统。设备内置 Si PIN 光电二极管，有效受光直径 φ0.2mm，搭配原厂设计光学耦合系统，提升光纤耦合效率。

SPD-4 的核心技术优势，就是高速条件下极低的波长依赖性。在高速光通信、光拾取器件测试中，经常会有多波长光束耦合在一起传输高速信号。普通光电探测器，不同波长的载流子响应速度不一样，高频带宽随波长改变，多波长叠加高速信号输入后，各波长分量的高频衰减不一致，最终输出电信号波形畸变，眼图闭合，工程师无法判断是被测器件性能缺陷，还是探测器带来的测量误差。SPD-4 通过器件筛选与内部电路补偿设计，在整个工作波段，保持稳定的带宽与响应速度，多波长同时输入时，各个波长分量的信号保真度一致，示波器采集的眼图、波形可以真实反映被测器件输出，消除探测器引入的系统误差，保障高速测试结果可信。

3.0Gbps 高速光信号采集是 SPD-4 核心应用场景。光拾取头产品研发阶段，需要测试多路波长叠加高速信号的眼图，评估信号质量、抖动、串扰，SPD-4 可以完成这类多波长高速眼图采集。可见光激光器调制性能测试，405nm、658nm、850nm 激光器的调制带宽、脉冲响应、高速信号眼图测试，都可以使用 SPD-4。设备 DC~3GHz 带宽，能够捕捉纳秒级脉冲边沿，完整还原高速脉冲信号，用于评估激光器的动态特性。在光纤传输实验中，测试多波长高速光信号在光纤传输后的波形劣化，分析光纤色散、损耗对多波长高速信号的影响，用于光纤传感、可见光光纤通信基础研究。

除高速信号测试之外，SPD-4 也兼容静态光谱、光动力学实验，实现一机多用。静态光谱扫描，搭配单色仪采集 380~950nm 光谱；光催化实验，监测反应体系透射光强动态变化；荧光检测，采集荧光瞬态信号。对于科研实验室，一台 SPD-4 可以覆盖静态光谱、低速光信号、3Gbps 高速多波长波形测试，减少多台探测器采购成本，提升设备利用率。

设备结构设计适配高速测试场景。全金属屏蔽壳体，抑制外部射频电磁干扰，高速微弱信号测量时，降低噪声基底，保证眼图质量。整机一体化封装，内部光学耦合、跨阻放大、阻抗匹配全部完成，用户无需自行搭建高速放大电路，分立高速放大电路调试难度高，容易引入噪声、阻抗不匹配问题，SPD-4 出厂完成调校，开箱接入光路与示波器即可测试。FC 光纤输入口配备带链条防尘帽，保护感光窗口，防止粉尘污染；电源开关操作简单；射频输出接口直接连接示波器，高速信号链路简洁，减少转接损耗。

在高速眼图测试实操中，有多项关键注意事项。第一，光纤端面清洁，高速信号对光功率衰减、噪声非常敏感，光纤端面污渍会造成光功率下降，信噪比恶化，眼图闭合，每次接入设备前清洁 FC 接头端面。第二，光束参数匹配，光斑直径不超过 0.5mm，光束 NA≤0.25，超出参数会造成耦合效率下降，灵敏度降低。第三，射频链路阻抗匹配，输出射频线缆、示波器输入阻抗保持 50Ω 匹配，阻抗不匹配会造成信号反射，波形畸变。第四，电磁环境，高速测试远离大功率电源、射频设备，降低电磁干扰；微弱光测试在避光环境操作，避免杂散光抬高基线噪声。设备属于精密高速光电仪器，严禁冲击震动，存储环境干燥，防止凝露损坏内部光电元件。

SPD-4 对比 SPD-3，带宽提升，面向 3Gbps 高速信号测试；SPD-3 适合中低速多波长信号观测。如果测试场景包含 3Gbps 高速眼图、高速脉冲采集，优先选用 SPD-4。SPD-4 的价值，就是在保持低波长依赖这个核心优势前提下，拓展带宽上限，兼顾多波长与高速两大需求，解决多波长高速光器件测试的痛点。

随着可见光激光、集成光拾取器件、短距离可见光光纤通信技术持续发展，高速多波长光器件的研发需求不断提升，高速眼图、脉冲波形测试成为研发验证的环节。Graviton SPD-4 宽带 OE 转换器，凭借 DC~3GHz 带宽、380~950nm 宽光谱、低波长依赖性，为高速多波长光信号采集提供标准化解决方案。无论是企业光器件研发实验室的样品验证，还是高校光子学实验室的前沿课题研究，SPD-4 都可以稳定完成高速光信号光电转换，采集高质量眼图与脉冲波形，支撑可见光光器件的性能评估。未来，随着多波长集成光源、微型光拾取器件技术持续迭代，SPD-4 这类宽带低波长依赖 OE 转换器，将持续在高速光信号采集、激光器件测试领域发挥关键作用。