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1、光谱分析仪常用参数测量参考手册摘要：光谱分析仪是在光纤通信产品中常用的测试仪器，本文以横河的 AQ6370 光谱分析仪为例结合平时的测试工作，介绍了使用光谱分析仪进行一些常规参数 的测量方法。关键词：光谱分析仪；横河AQ6370一、概述光谱分析仪是在平时的光通信波分复用产品中较常使用到的仪表， 当WDM 系统刚出现时，多用它测试信号波长和光信噪比。 其主要特点是动态范围大，一 股可达70dB;灵敏度好，可达-90dBm；分辨率带宽小，一般小于 0.1nm；比拟 适合于测试光信噪比。另外测量波长范围大，一般在 6001700nm.,但是测试波 长精度时却不如多波长计准确。在光谱的测量、各参考点通
2、路信号光功率、各参考点光信噪比、光放大器各 个波长的增益系数和增益平坦度的测试都可以使用光谱分析仪。光谱分析仪现在也集成了 WDM的分析软件，可以很方便地把 WDM的各个波长的中心频率、 功率、光信噪比等参数用菜单的方式显示出来。二、常用参数的测试光谱分析仪的屏幕显示测量条件、标记值、其它数据以及测量波形。屏幕各 局部的名称显示如下：标签X 50个字苻星示分部率H EW 5$演 Jill zi WEtTLuLH z, OkOLKI显术日、耳日I时刻.U.tM个统迎仙UDH.I I ：L| ：H_|刑.,! L： 取样的ttt a契每知uiu的佗匕计刻度十锥特入区BiFlX5判显示中断显示区此九
3、响ME .TM :IrJUrnl Ki7.0dn1决 w _B示可DIV 的饶殂假剑史专TH .v I ER JtU-ih. Fl GB：、!：* Wls -13 戏二1WEB:JTH 让牡d Jlr I.- .i.L is.TE1 1.30110手整*i： .：怵记如IALTO OFTSFTI g图1:屏幕各局部的名称1、光谱谱宽的测虽谱宽即光谱的带宽，使用光谱分析仪可以测量 LEX发光二极管的谱宽。在 光谱的谱宽测量时，要特别注意光谱分析仪系统分辨率的选择， 即原理上光谱分 析仪的分辨率应当小丁被测信号谱宽的 1/10., 一股推荐设置为至少小丁被测信 号谱宽的1/5。在实际的测量中，为了
4、能够准确测量数据，一般选择分辨率带宽为0.1nm以下。分辨率带宽RES位丁 SETUP菜单中的第一项，直接输入所要设定的分辨 率带宽的大小即可。如下列图2、3、4所示图中只为区别光谱形状的不同，当 选择的分辨率带宽不同时，从光谱分析仪观察到的光谱形状有很大的不同，并且所测量得到的谱宽大小的不同。VDCDfWM 用瞻诩 CPTISL SP6CJRUM PNOLYZ0R 心&010 甘g 13 14： UFFFF FF E:富e:f:_3MFI廿 -ELK_L-EGCHHAS C 7t ；Z T CC4 站T： 1 女T0INIIwran ： L . 2Ti?hi:白dTK ；】一 写少 i am
5、x:5 GnmE7PMESHHIE- r-BS31 EES皿Iffi图2:分辨率带宽RES=0.5nm时的光谱形状J L ； L U / V . ?L X -! I IIH-lLu 口 XdETnrnVOK0 潮A*能&?7 OPTICAL SP0CW1 fWLE 2610 A瞻 13 M：仍vm；u可TR T 7JVD1P3M2FgZzm4lEa.TWm5,82dBmiL l|5. W 1 1 ! I 1 FIIEFEF 1 T T T xxxxxxChtAg 与丁占kt： 1弓也92白mriiigrep；： 155(3“268nricEfrjrER： iGMiS.1?白mnfi1-Nnn图
6、3:分辨率带宽RES=0.1nm时的光谱形状201C ruy t3 U：tfe Pflea OPTICiiL SPECTFLTI fiNALYZER 卜 KKkkK 乳120昏 /日/7xxkxMH rL rL- aL FL rLrL ffffff -上 *! peiiFIB E - _DFF 3v-vns5SSiiBni3圳旧三勺35.8匚a扯口 口匚rim峪I袈I邸，怔片三疔汁井IMS b-ki!- i .( :. C C-2. L. uRES： B.(KBfc-int acre： HULSg.gU 顼 In匚三r s.： 1 二二，. 7快 nn二“肖.：1,。ttiII : roj i
7、hlto.JMUL7竟InnI 0 Bwu&TFH：l-!IMir=：i 1图4:分辨率带宽RES=0.02nm时的光谱形状在观察光谱谱宽的同时，也可以通过光谱分析仪读出光谱的中心频率、 带宽、 峰值功率和边模抑制比等参数。同时可以启动MARKER菜单，进行相应的标识， 以方便量取所需要测试的参数值。2、边模抑制比的测虽边模抑制比Side-Mode Suppression Ratio,缩写为 SMSR, SMSR示峰值 能级与横模能级之间的能级差值。一般测量边模抑制比时，需要配合使用 MARKER菜单和ANALYSIS菜单中 相应的键。用MARKER菜单对主波峰值和最高的副波峰进行标识，读取两
8、者的 峰值功率值。边模抑制比为最顶峰与次顶峰之间的能级差。可以通过ANALYSIS菜单中相应的子选项计算得到最后的值。I99S Jul 27部FKVPK-Vaid fk1WSKIF?而nn1爽朔叫L4&4m1 3.QBnn-SE.TgEki46.64dBDpt id I Sptu 】AnaJ5=1辿互史1:Pi.&F.LFF；：a1riin 靛NS；HI iIE.E：F* /BLKCH-H fl-B /3LKi SNriirturolW)9.l2n(i1. UUnfl/U 1S&3. iNmrun Ji l-2krHMtlbECMSR)flLTC郦L倾$h_L H比CLEARf ITO nrs
9、PLPY图5:边模抑制比测量示意图3、增益的测虽在进行OA板或光放大器模块测试的时候，需要测试增益参数(Gain)。增益定义为输出信号功率Rut与输入信号功率Pin之比。增益的一般表达式如式(1)所示:(1)RutPn以上的公式使用丁以mw为单位的情况。假设两者单位为dBm，那么G的值为两者之 差。在进行增益的测量时，需要用到TRACE菜单中的相关选项。首先将Trace A 设置为未接放大器之前的输入光，按下Fix A;再将Trace B设置为经过光纤放大器之后的输出光，按下Fix B;取两者的峰值功率，即可计算出。1SS8 Jul 9 13：1B/SPEC W2WtLOPE睥/DSP)pti
10、 如1 Spool rum Anal Lgsr田FIXL叶斓EDFA NF) QUFT TVFt：GAJSS【口N GAIN： 引.7例3 hlEASURED RE5QLN： B.OCnn fi5C WL(/RE3 -2.9Bd0n HR5K : +1 .ZJEm x -1 .BBnn MICE FIDUKl :，一 一;L1543.lnn此段响勺 1场日，能侦MLVSLS；JEWSPCID THRI口F丽ETERCNF) /Srb- IIzNElVbTSjKNALYS 博 I LIi 册 CLEPFLITCHDHPlr图6:增益测量示意图在多波的情况下，还可以测试增益平坦度和增益斜率。其中，
11、增益平坦度为 增益的最大值和最小值之间的差值；增益斜率为两个波长在光放大器工作在两个 增益状态变化值的比值。增益斜率主要用来衡量光放大器的不同波长增益的相对 变化值，增益斜率越小，说明光放大器增益变化时各波长的一致性越好，越容易实现各波长的增益均衡。应用光谱分析仪进行增益斜率的测量时,需要假设光放大器工作在两种增益 状态假设为20dB和25dB，然后分别在不同的波长点如 1550nm、1551nm、 1552nm、1553nm波长下进行增益点的测量，记录各波长点测试得到的增益值， 可以计算出增益斜率。4、噪声系数的测虽光谱分析仪的一项重要功能是测量 EDFA的等效噪声噪声系数NF,简称 噪声系
12、数。首先，光放大器噪声系数的一般公式如式2所示：NF -虹2Gh B G其中右边第一项为哪一项ASE噪声功率，Bw为测量谱宽；h为普朗克常数；为中心频率，即找到轨迹 B波形的峰值波长值接着乂进行了频率转换后所获得的 值；G为增益。目前所有的光谱分析仪一般都采用内插减源法、时域消光法、偏振消光法等光放大器噪声系数测量方法，不同的测量方法得到不同的噪声系数的测量精度。内插减源法采用了曲线拟合的算法。在信号的波长中插入ASE,并采用四点两次或者更精确的曲线拟合法来计算噪声的大小。噪声包含放大过程中产生的自发辐射噪声 PASE和放大的源噪声G PASE。其 中光谱分析仪多采用的内插减源法原理图如图 7
13、所示。图7:光放大器噪声计算内插减源法原理图在利用光谱分析仪进行NF的测量时，需要用到TRACE菜单和ANALYSIS 菜单。首先将输入光纤放大器的输入光设置为可写状态，点击writeA ,然后固定 该轨迹Fix A ；再将从光纤放大器输出的光的光谱设置为可写状态， 点击writeB , 然后固定该轨迹Fix B;之后再按ANALYSIS菜单中选择EDFA NF子选项，即 可得到光谱分析仪计算NF的结果。表1为用光谱分析仪横河AQ6370选择EDFA_N子选项得到的分析结果，仪 表分辨率设置为0.1nm,灵敏度选择MID共有4个波长的信号。表1 AQ6370测量NF的结果Wavelength(
14、nm)Input Level (dBm)Out Level (dBm)ASE Level (dBm)Res(nm)Gain (dB)NF (dB)1529.1432-29.097-6.810-33.5310.06722.2873.7281530.7177-30.535-8.581-33.5510.06521.9544.1651565.8769-29.316-7.566-34.8340.06321.7503.5231566.6985-31.073-9.258-34.8510.06321.8163.4785、系统OSNR的测虽在DWDS统中，光信噪比OSNR能够比拟准确地反映信号质量，成为最 常用的性能指标。OSNR的定义如下：PBmOSNR lOlg10lg 卫3NiBr其中：P是
