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光谱仪在测试WDM的巧妙应用


  来源: 横河测试测量 时间:2020-05-21 编辑:清风
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随着5G前传的定型,传统波分复用器厂家和新进的模块厂家对于CWDM/DWDM(稀疏波分复用/密集波分复用)多通道的光谱测试要求越来越高了。而随着DWDM的广泛应用,通信系统的传输容量得到了极大的提高,这也是光通信发展的主要方向。

在测试WDM(包括CWDM和DWDM)系统过程中,OSNR(光信噪比)是一个反映系统性能的重要指标,那么光谱仪的分辨率对OSNR的结果有着怎么样的影响?如何去正确选择合适的分辨率?

首先我们来看下OSNR的计算方法,根据IEC规范,可以由以下公式获得:


可以看出,能否准确计算出OSNR的关键就取决于OSA获得每个信道的Pi(信号功率)与Ni(噪声功率)的精度了,Bm是测量时光谱仪分辨率,Br是归一化噪声带宽通常为0.1nm。精确测量Pi与Ni,决胜于光谱分析仪(以下简称OSA)的分辨率!


由于现在DWDM的信道间隔越来越窄、调制速率越来越高,对于OSNR的准确测量就变得越来越困难。为了精确测量一个调制信号的功率,需要一个比较宽的分辨率带宽的滤波器,而这种滤波器的垂直边缘必须非常陡峭,才能正确捕获信号的调制带的功率,又不受相邻信道信号的干扰。如图1所示。


图1


举一个实测的例子:一个1552.4nm的DFB-LD经过10Gbit/s NRZ调制后的信号作为测试源。下图2可以看出,在测试该信号功率时,最好使用200pm(0.2nm)以上的分辨率。如果减小实际分辨率,信号功率测量误差就会增大。

图2


同时我们利用光谱仪测试不同分辨率下对应的光谱,图3可以看到,只有光谱仪的分辨率窗口大于调制信号的谱宽时,调制信号的功率才可以得到保证,否则功率偏低。然而,在信道间隔很窄的系统中,如果选择分辨率太大又会导致相邻信道的信号叠加,不能分辨出噪声,因此分辨率又不能调得过大,需要瞻前顾后。


图3


例如在25GHz信道间隔的DWDM系统中,信道间隔只有200pm,如果此时设置分辨率为200pm,那么就不能有效地分辨出每个信道了,这里我们用不同分辨率测试一下对应的光谱,如图4所示,分辨率小了之后才能分辨每个信道。

图4:不同分辨率下测到的10Gbit/s NRZ,

25GHz Ultra DWDM系统的功率谱曲线

表1 对调制信号功率测量时的OSA(AQ6370D)分辨率推荐设置

以上是关于信道信号功率的测试。如开头说讲,OSNR还跟噪声功率有着密不可分的关系,接下来我们来看如何进行噪声测试会比较合理。

在进行信道间噪声功率谱密度测量时,需要光谱仪具有比较窄的分辨率带宽和陡峭的垂直边缘,要求光谱仪有足够大的动态范围,这样被测的噪声光中没有夹杂着信号的成分。图5显示了OSA分辨率带宽与动态范围对噪声功率的影响。

图5

但是,OSA规范中“功率精度”和“功率平坦度”两项指标也受分辨率影响,AQ6370D分辨率设置大于0.05nm以上时,可以保证精度和平坦度。对于噪声功率测量,应当使用能够保证功率精度的分辨率设置,这样才能保证整体的测试精度。


表2,测试噪声功率时OSA的分辨率推荐设置

*1 超出保证功率精度的分辨率


然而细心的朋友们可能发现了,测试功率和测试噪声时,所使用的分辨率是不一致的,测量信号功率分辨率需要大一点,而测量噪声功率分辨率需要小一点,这两者是否矛盾,用一台光谱仪测试难道就只能保证其一?


关键词:光谱仪 测试 WDM 测量    浏览量:682

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