Руководство по технологии и тестированию систем WDM - Жирар А.
Скачать (прямая ссылка):
4.3.2 Анализаторы оптического спектра
На рис. 4.3 (a, b, c) показаны некоторые способы выделения длин волн, которые используются для анализа оптического спектра.
0
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
В основе первого способа лежит интерференция двух пучков входного излучения. Эти пучки проходят по разным оптическим плечам интерферометра Майкельсона (фиксированной и переменной длины), и интенсивность света на выходе интерферометра меняется из-за перемещения зеркала. Попадая далее на фотодетектор, свет преобразуется в электрический сигнал, анализ которого с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) позволяет получить спектр исходного сигнала.
А Неподвижное зеркало
Вход
Пластина, расщепляющая свет
Детектор
Перемещаемое зеркало
Рис. 4.3, а. В интерферометрическом методе для интерференции двух пучков света используется перемещаемое зеркало.
В другом подходе (рис. 4.3, b) используется дисперсионная решетка, отражающая лучи под разными углами в зависимости от длины волны. При повороте решетки происходит сканирование всех длин волн, присутствующих в спектре входного сигнала, через выходную щель прибора. Для увеличения разрешения используется двойной проход оптического пучка через систему.
Рис. 4.3, b. Вращающаяся дисперсионная решетка отражает на зеркало излучение с разными длинами волны в зависимости от угла поворота
Третий способ (рис. 4.03, с) аналогичен только что рассмотренному, но в данной конструкции решетка закреплена. Отраженные решеткой спектральные составляющие входного пучка распределяются по линейке отдельных фотодетекторов (или попадают на одиночный перемещаемый фотодетектор).
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК Вход Неподвижная Неподвижная
Рис. 4.03, с. Фиксированная решетка разделяет входной пучок на спектральные составляющие, которые затем попадают на детекторы
Перечислим важнейшие характеристики анализатора оптического спектра:
• Динамический диапазон - определяет возможность измерения амплитуд сигналов в широком диапазоне. Большой динамический диапазон может потребоваться, например, при исследовании полосы пропускания оптического канала, когда могут быть важны аномальные характеристики боковой полосы, уровень мощности которой ниже уровня основного сигнала более чем на 50 дБ.
• Чувствительность - способность измерять оптические сигналы маленькой интенсивности.
• Разрешение по полосе пропускания RBW (Resolution Bandwidth) - возможность различения близко расположенных длин волн, которая необходима для исследования спектральной структуры каналов систем DWDM. RBW приобретает все большее значение с увеличением числа используемых каналов в прежнем волновом диапазоне.
• Точность - возможность точно и правильно измерять длины волн и мощность.
Первые две характеристики зависят в основном от используемого детектора, следовательно, выбирая детектор, можно частично удовлетворить требованиям конкретного измерения.
Важным достоинством анализаторов OSA, использующих дифракционные решетки, является их высокое спектральное разрешение. Современный уровень производства позволяет изготовлять решетки со спектральным разрешением достаточным для тестирования систем DWDM. В тоже время абсолютная точность измерений является ахиллесовой пятой таких анализаторов: калибровка абсолютной длины волны зависит от
положения множества механических компонентов - в частности углового положения решетки - поэтому трудно гарантировать стабильные результаты. Пример одной из форм внешней калибровки - использование узких линий поглощения ацетилена. Она обычно используется при приведении собственных высокоточных значений анализатора OSA к внешним опорным значениям. Другой способ калибровки заключается в точном определении длин волн перестраиваемого лазера при помощи измерителя длины волны. Затем этот лазер (например, лазер ECL с узкой линией излучения) используется для калибровки анализатора.
Хотя параметры конструкции, обеспечивающие эффективность анализатора OSA, можно в какой-то степени подобрать, чтобы удовлетворить требованиям конкретного
ГЛАВА 4
ТЕСТИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ И ОЦЕНКА ХАРАКТЕРИСТИК
измерения, все характеристики OSA сильно взаимосвязаны между собой. Например, увеличение спектрального разрешения подразумевает использование дифракционной решетки с высокой дисперсией или выделение рассеянного света через узкую щель - в обоих случаях уменьшается количество собираемого света (в том случае, если сигнал имеет такую же или большую полосу пропускания). Модулированные сигналы могут также уменьшить чувствительность и, во многих случаях, динамический диапазон.
4.3.3 Измерители длины волны
Измеритель длины волны представляет второй тип приемника с избирательностью по длинам волн. По сути, он является интерферометром Майкельсона, рис. 4.3, а. Перемещение зеркала в опорном плече интерферометра приводит к изменению картины интерференции двух пучков света. При этом результирующий сигнал на фотодетекторе изменяется синусоидально для входного монохроматического светового пучка, а для пучка с несколькими длинами волн - по более сложному закону. Чтобы получить спектр входного оптического сигнала, электрический сигнал на выходе фотодетектора обрабатывается с помощью быстрого преобразования Фурье.
