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(chǎn)品中常用的測試儀器，本文以橫河的AQ6370光譜分析儀為例結(jié)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(guān)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(fù)用產(chǎn)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(shè)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

6、形狀隹般乂沾悄白*貼OPTICiiLSPECTFLTIfiNALYZER卜*Kk'kKUEd-FItLH7/?/7XX4祝MMLrL_aLFLrLrLFFFFFF上+-BM/FE-DkFcv-vns5SSiiBni心時9廠I8%ri由桓i!1灰白.之Giinn'sTcf：inictr工=：工曰ben的二口國-：1sCuttiI1J：3.4心.力：irojiHLio.470：3qj-ijULruiiHMfi.TBanflJ.-Jrivl?I.也早”胎二忖母聘顯HES：B.(KBfc-intacre：HULZ-L.1：DuCDLriml1：*s9,X日mgUEJEIHElffi&a

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(yīng)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(yīng)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。可以通過ANALYSIS菜

8、單中相應(yīng)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(guān)選項。首先將TraceA設(shè)置為未接放大器之前的輸入光，按下FixA；冉將TraceB設(shè)置為經(jīng)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(yīng)用光譜分析儀進行增益斜率的測量時，需要假設(shè)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(zhuǎn)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(nèi)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(nèi)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(chǎn)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(nèi)插減源法原理圖如圖7所示。圖7:光放大器噪聲計算內(nèi)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(shè)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(shè)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(jié)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(jié)果，儀表分辨率設(shè)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(jié)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(zhì)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(nèi)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(nèi)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(nèi)的功率為信號功率，信道中間Bm范圍內(nèi)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(nèi)的功率。一般用0.4nm帶寬范圍內(nèi)的信號光功率減去0.4nm帶寬范圍內(nèi)的噪聲光功率，再用其差值除以0.

15、1nm帶寬范圍內(nèi)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(nèi)的功率，記作P。P2。2)關(guān)閉測試波道OTU,用積分法測試整個信號光譜范圍內(nèi)的功率，記作3)保持OTU的關(guān)閉狀態(tài)，用積分法測試等效噪聲帶寬Br范圍內(nèi)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(jié)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