光譜分析儀常用參數(shù)測量參考手冊

1、光譜分析儀常用參數(shù)測量參考手冊摘要：光譜分析儀是在光纖通信產品中常用的測試儀器，本文以橫河的AQ6370光譜分析儀為例結合平時的測試工作，介紹了使用光譜分析儀進行一些常規(guī)參數(shù)的測量方法。關鍵詞：光譜分析儀；橫河AQ6370一、概述光譜分析儀是在平時的光通信波分復用產品中較常使用到的儀表，當WDM系統(tǒng)剛出現(xiàn)時，多用它測試信號波長和光信噪比。其主要特點是動態(tài)范圍大，一股可達70dB;靈敏度好，可達-90dBm；分辨率帶寬小，一般小于0.1nm；比較適合于測試光信噪比。另外測量波長范圍大，一般在6001700nm.，但是測試波長精度時卻不如多波長計準確。在光譜的測量、各參考點通路信號光功率、各參考點

2、光信噪比、光放大器各個波長的增益系數(shù)和增益平坦度的測試都可以使用光譜分析儀。光譜分析儀現(xiàn)在也集成了WDM的分析軟件，可以很方便地把WDM的各個波長的中心頻率、功率、光信噪比等參數(shù)用菜單的方式顯示出來。二、常用參數(shù)的測試光譜分析儀的屏幕顯示測量條件、標記值、其它數(shù)據(jù)以及測量波形。屏幕各部分的名稱顯示如下：林震M（50個字符）敦陰區(qū)s示標記及ue分析晶a星示分斛事”心朋；1彳耳匕柒Jill2i)3*rtTLuLHz'.OkOLKI顯示門、用,日時刻“于好個軌遮軾顯示軟挖鍬潴羊UDH.I.1.：r：h_iY.,!L：取樣明幽且十濁希人JXBiFlK:"NKH顯示中斷顯示區(qū)叫WE和生

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4、準確測量數(shù)據(jù)，一般選擇分辨率帶寬為0.1nm以下。分辨率帶寬RES位于SETUP菜單中的第一項，直接輸入所要設定的分辨率帶寬的大小即可。如下圖2、3、4所示（圖中只為區(qū)別光譜形狀的不同），當選擇的分辨率帶寬不同時，從光譜分析儀觀察到的光譜形狀有很大的不同，并且所測量得到的譜寬大小的不同。S012i加913U：t4g25心，v*ZUPTICql3PECl-：UriANftLYZfiR"TR白ve0ZiUB49t700nirS.9MEm北魏：UFFFFFF-"BLY0.-L-CH£iSC7tOT1CC4>慢T3T：即7工70riiiynoiS!：15星.2Ti?

5、川亡把15啟9.77口3A4h：5.0nm67P甄留瑟國畫噩|四曲蹦即畫E3;"IIE彳|用STP圖2:分辨率帶寬RES=0.5nm時的光譜形狀”的舒循OPTICAL5PECW1然富空卬*#2610m自13工：”v；7-rn：nuLl|UiIIRiiiRTIETIE巾jTTj1迎XKXXX-3灌遴11RQ叼01：IE維.TIE理e5,S2d3miPM2：wcvn二D3ZD4：aaae.；ChtAg<!Cihri|TpHi1三t3耳t；】號26三：門11grep：155(3.268nricEfrjrER：1訂口門口1.nnEU固圈至畫邕國圖3:分辨率帶寬RES=0.1nm時的光譜

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7、mp;TR圖4:分辨率帶寬RES=0.02nm時的光譜形狀在觀察光譜譜寬的同時，也可以通過光譜分析儀讀出光譜的中心頻率、帶寬、峰值功率和邊模抑制比等參數(shù)。同時可以啟動MARKER菜單，進行相應的標識，以方便量取所需要測試的參數(shù)值o2、邊模抑制比的測量邊模抑制比（Side-ModeSuppressionRatio,縮寫為SMSR）,SMSR示峰值能級與橫模能級之間的能級差值。一般測量邊模抑制比時，需要配合使用MARKER菜單和ANALYSIS菜單中相應的鍵。用MARKER菜單對主波峰值和最高的副波峰進行標識，讀取兩者的峰值功率值。邊模抑制比為最高峰與次高峰之間的能級差?？梢酝ㄟ^ANALYSIS菜

8、單中相應的子選項計算得到最后的值。<snsfii>吃ndFKVPK-Vaidfk1WSKIX日IHnn國9眈rir1口.。眄m中,即-SE.TgEki46.64dB(pti“I占際tu】Qna/鈔'0.0cC-D日尸巾C：rHifl-B/BLKREE：。,附M5ENSiHI3Ht限G；1群ll.皿ITOJ<£SIJTTChDISPIRYPLTOWflLYSISh,L怖RCLEAR心肛12nm甌PARAMETERCMSR)/四弼Jul2721：25?J-<J5=11.UUnfl/U5火n圖5:邊模抑制比測量示意圖3、增益的測量在進行OA板或光放大器模塊測

9、試的時候，需要測試增益參數(shù)(Gain)。增益定義為輸出信號功率Kt與輸入信號功率Pin之比。增益的一般表達式如式(1)所示:(1)POutPn以上的公式使用于以mw為單位的情況。若兩者單位為dBm,則G的值為兩者之在進行增益的測量時，需要用到TRACE菜單中的相關選項。首先將TraceA設置為未接放大器之前的輸入光，按下FixA；冉將TraceB設置為經過光纖放大器之后的輸出光，按下FixB;取兩者的峰值功率，即可計算出圖6:增益測量示意圖在多波的情況下，還可以測試增益平坦度和增益斜率。其中，增益平坦度為增益的最大值和最小值之間的差值；增益斜率為兩個波長在光放大器工作在兩個增益狀態(tài)變化值的比值

10、。增益斜率主要用來衡量光放大器的不同波長增益的相對變化值，增益斜率越小，說明光放大器增益變化時各波長的一致性越好，越容易實現(xiàn)各波長的增益均衡。應用光譜分析儀進行增益斜率的測量時，需要假設光放大器工作在兩種增益狀態(tài)（假如為20dB和25dB）,然后分別在不同的波長點如1550nm、1551nm、1552nm、1553nm波長下進行增益點的測量，記錄各波長點測試得到的增益值，可以計算出增益斜率。4、噪聲系數(shù)的測量光譜分析儀的一項重要功能是測量EDFA的等效噪聲噪聲系數(shù)（NF）,簡稱噪聲系數(shù)。首先，光放大器噪聲系數(shù)的一般公式如式（2）所示：NF-（2）GhBG其中右邊第一項是ASE噪聲功率，氏為測量

11、譜寬；h為普朗克常數(shù)；為中心頻率，即找到軌跡B波形的峰值波長值接著又進行了頻率轉換后所獲得的值；G為增益。目前所有的光譜分析儀一般都采用內插減源法、時域消光法、偏振消光法等光放大器噪聲系數(shù)測量方法，不同的測量方法得到不同的噪聲系數(shù)的測量精度。內插減源法采用了曲線擬合的算法。在信號的波長中插入ASE,并采用四點兩次或者更精確的曲線擬合法來計算噪聲的大小。噪聲包含放大過程中產生的自發(fā)輻射噪聲PASE和放大的源噪聲GPASE。其中光譜分析儀多采用的內插減源法原理圖如圖7所示。圖7:光放大器噪聲計算內插減源法原理圖在利用光譜分析儀進行NF的測量時，需要用到TRACE菜單和ANALYSIS菜單。首先將輸

12、入光纖放大器的輸入光設置為可寫狀態(tài)，點擊writeA,然后固定該軌跡FixA;再將從光纖放大器輸出的光的光譜設置為可寫狀態(tài)，點擊writeB,然后固定該軌跡FixB;之后再按ANALYSIS菜單中選擇EDFANF子選項，即可得到光譜分析儀計算NF的結果。表1為用光譜分析儀橫河AQ6370選才?EDFA_NFF選項得到的分析結果，儀表分辨率設置為0.1nm,靈敏度選擇MID共有4個波長的信號。表1AQ6370測量NF的結果Wavelength(nm)InputLevel(dBm)OutLevel(dBm)ASELevel(dBm)Res(nm)Gain(dB)NF(dB)1529.1432-29

13、.097-6.810-33.5310.06722.2873.7281530.7177-30.535-8.581-33.5510.06521.9544.1651565.8769-29.316-7.566-34.8340.06321.7503.5231566.6985-31.073-9.258-34.8510.06321.8163.4785、系統(tǒng)OSNR的測量在DWDM統(tǒng)中，光信噪比（OSNR）能夠比較準確地反映信號質量，成為最常用的性能指標。OSNR的定義如下：PBeOSNR10lg10lg（3）NiB其中：P是第i個通路內的信號功率；B是參考光帶寬，通常取0.1nm；Bm是噪聲等效帶寬；Ni是

14、等效噪聲帶寬Bm范圍內竄入的噪聲功率。一般常用的OSNR的計算公式為：OSNR101g（PSignal0.4nmPNoise0.4nm）（4）PNoise0.1nm使用光譜分析儀測量OSNR常用的方法是積分法。通常采用光譜分析儀所能提供的最小分辨率帶寬（RBW）掃描待測光譜，用積分的方法計算中心頻率左右B.范圍內的功率為信號功率，信道中間Bm范圍內的功率為噪聲功率，兩者相比得至ijOSNR。信號光功率的積分范圍一般取0.4nm的帶寬范圍；噪聲功率的積分范圍要取0.4nm和0.1nm的帶寬范圍內的功率。一般用0.4nm帶寬范圍內的信號光功率減去0.4nm帶寬范圍內的噪聲光功率，再用其差值除以0.

15、1nm帶寬范圍內的噪聲光功率，之后再取10倍的對數(shù)值，可計算出OSNR的大小。采用積分法測試信號和噪聲功率。具體步驟如下。1）打開測試波道OTU,用積分法測試整個信號光譜范圍內的功率，記作P。P2。2)關閉測試波道OTU,用積分法測試整個信號光譜范圍內的功率，記作3)保持OTU的關閉狀態(tài)，用積分法測試等效噪聲帶寬Br范圍內的功率，記作R為了方便，工程測試也可以將P2值換算到Bm范圍的已4）計算OSNR實驗時進行了TST3板的OSNR的測試得至IJ以下的測試結果。表2:OSNR的測量數(shù)據(jù)信號功率dBm噪聲功率dBm0.1nmOSNROCH-INPre-FECIN-BandNF波長點-25.187

16、16939-38.6213.43283061-12.22.12E-0313.31194.5-24.90507711-38.1613.25492289-122.05E-0313.49196-25.76480709-39.5513.78519291-12.81.99E-0313.99194.1-25.80316616-41.1315.32683384-13.31.74E-0314.08192.1-26.48807052-40.1313.64192948-13.432.04E-0314.07192.1-26.07453112-39.5413.46546888-12.832.12E-0313.42194.1-25.66157333-39.5613.89842667