Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
Широкополосный источник
д Источник белого шума
а Перестраиваемый PT лазер
Источники
TK
Детектор
Рис. 4.1 Измерительная установка с идеальными источниками излучения
На тестируемый компонент подают оптический сигнал с известными параметрами, а затем изучают выходной сигнал и определяют, чем он отличается от исходного. Источ-
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
ник излучения и средства анализа выбирают таким образом, чтобы исследовать и анализировать измеряемый параметр тестируемого компонента с минимальным влиянием посторонних воздействий, рис. 4.1.
На практике не существует идеальных источников с бесконечным диапазоном длин волн, излучение которых спектрально чистое и абсолютно стабильное. Не существует и неограниченно перестраиваемых измерительных инструментов, которые имеют абсолютно стабильную калибровку, высокое разрешение и идеальную точность. Специалист, проводящий тестирование, должен тщательно подбирать оборудование и методику измерений, чтобы обеспечить измерение выбранного параметра с требуемой точностью и не внести нежелательных побочных эффектов.
4.2 ОПТИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ
Выбирая оптический источник для тестирования пассивных компонентов, следует учесть несколько важных моментов. Чтобы провести надежное измерение компонентов с высокими вносимыми потерями, источник должен быть достаточно мощным. Значительный запас мощности потребуется и при тестировании на предельно высоких скоростях передачи устройств, обладающих зависимостью параметров от длины волны, так как при этом потребуется сравнивать несколько сигналов, ослабленных по меньшей мере на 40 дБ.
Для измерений требуются широкополосные источники с достаточно равномерным спектром в рабочем диапазоне, чтобы свести к минимуму коррекцию результатов. Имеющиеся некогерентные широкополосные источники излучения, в том числе с излучением, близким к излучению абсолютно черного тела (лампы накаливания высокой интенсивности, светоизлучающие диоды LED и источники усиленного спонтанного излучения ASE) перекрывают спектральный диапазон, в котором работают компоненты WDM. Так как излучение таких источников не поляризовано или слабо поляризовано, поляризационная зависимость в подобных измерениях мала.
Источники излучения ASE дают свет большой интенсивности в широкой области спектра. Они лучше всего подходят для того, чтобы обеспечить равномерное распределение спектральной мощности в заданном диапазоне длин волн.
В качестве узкополосных источников в большинстве случаев успешно используются лазеры с внешним резонатором ECL (External Cavity Laser). Длина волны излучения такого лазера перестраивается механическим способом с высокой точностью (несколько пм) в спектральном диапазоне, превышающем 120 нм. Лазеры ECL имеют высокую степень поляризации излучения и практически монохроматичны, что обычно необходимо при измерении спектральных характеристик. Спонтанное излучение контролируют, используя подходящие фильтры. Шумовая характеристика лазера ECL вполне подходит для измерений низких уровней вносимых потерь. В настоящее время появились новые разработки перестраиваемых лазеров, в том числе волоконный лазер, объединяющие преимущества технологий EDFA и узкополосной перестраиваемой фильтрации. Они имеют очень низкий уровень шумов для основной линии излучения, сравнимый с уровнем шумов ECL (менее -65 дБ).
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
Спектральные области, в которых используются указанные типы источников излучения, показаны на рис. 4.2.
ш
80
ф
CL Ф
U 60
со
О со
я 40 я
20
Перестраиваемый лазер
Источник ASE
Широкополосный источник (LED)
Источник белого шума
700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
Длина волны, нм
Рис. 4.2 Спектральная область излучения и динамический диапазон источников различных типов
4.3 ПРИЕМНИКИ ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ
Тестирование компонентов систем WDM практически всегда связано с определением длины волны и чувствительности устройства к потерям. Поэтому измерительная установка обычно включает либо систему детектирования заданных длин волн для широкополосного источника, либо широкополосную систему детектирования с перестраиваемым лазерным источником.
Требования, предъявляемые к приемникам в задачах тестирования, аналогичны требованиям к источникам. Спектральная характеристика широкополосного приемника излучения должна быть однородной, отклик приемника - линейным в максимально возможном динамическом диапазоне, а вносимый при измерении уровень шумов -минимальным. Желательно также, чтобы поляризационная чувствительность была как можно меньше.
4.3.1 Измерители мощности излучения
В широкополосных оптических измерителях мощности чаще всего используются фотодиоды, имеющие высокую спектральную чувствительность в стандартном диапазоне длин волн. При этом могут использоваться сменные модули для переключения зон приема. Они имеют гладкую и достаточно равномерную зависимость отклика от длины волны (в особенности фотодетекторы на основе InGaAs). Для обеспечения высокой точности измерений на произвольной длине волны фотодиоды обычно калибруют. Измерители мощности (особенно модели с термоэлектрическими охладителями) имеют высокую стабильность и динамический диапазон, необходимый для большинства случаев измерения потерь, а также малую чувствительность к поляризации.
