Для измерений спектров излучения источниковприменяют оптические анализаторы спектра. В сочетании источниками излучения они также могут использоваться для измерения спектральных характеристик оптических фильтров, мультиплексоров WDM и других оптических компонентов.
Выпускается значительное количество анализаторов спектра, как в виде отдельных приборов, так и в составе универсальных измерительных платформ.
К основным параметрам анализатора спектра относится:
- диапазон анализируемых длин волн,
- разрешающая способность по длине волны,
- погрешность измерения длины волны,
- диапазон уровней измеряемой оптической мощности,
- погрешность измерения уровня мощности излучения.
- сервисные возможности по обработке спектрограмм в анализаторе и компьютере.
Внешний вид одного из лучших анализаторов спектра, разработанного и изготовленного компанией YokogavaAQ 6370, представлен на рис.12.7. Его основные технические параметры приведены в таблице 12.1
Рис.12.7. Внешний вид оптического анализатора спектра YokogavaAQ 6370
табл. 12.1. Основные технические параметры оптического анализатора спектра AQ6370.
| Параметры анализатора спектра | Значение параметра |
| Диапазон анализируемых длин волн, нм | 600 - 1700 |
| Погрешность измерения длины волны, нм в диапазоне длин волн 1520-1580 нм 1580-1620 нм 1450-1520 нм Другие волны | ±0.01 ±0.02 ±0.04 ±0.1 |
| Разрешающая способность по длине волны, нм | 0.02 |
| Диапазон измеряемой мощности, дБм в диапазоне длин волн 600-1700 нм | -90 - +20 |
| Габариты, мм | 426x221x459 |
| Масса, кг | 27 |
Приведем в качестве примеры результаты измерения с помощью анализатора спектра AQ 6370. На рис.12.8 показан спектр излучения одномодового источника излучения с длиной волны 1450 нм, который прошел через мультиплексор OADM (ввода вывода). Хорошо видно, что канальный фильтр имеет полосу пропускания 20 нм. По спектрограмме и по результатам ее анализа, приведенным на экране анализатора можно получить исчерпывающую информацию о нем. Средняя длина волны 1450.68 нм, ширина спектра излучения 2.4 нм.
На рис.12.9 показан спектр излучения многомодового ЛД с резонатором Фабри-Перо. Видно, что на уровне -20 дБ ЛД генерирует 9 мод. Средняя мощность составляет -2.28 дБм, ширина спектра 28.7 нм.
Рис.12.8 Спектр излучения одномодового источника 1450 нм после прохождения мультиплексор OADM (ввода вывода)
Рис.12.1.9 Спектр излучения многомодового ЛД Фабри-Перо1550 нм
Оптические аттенюаторы
Для проведения многих видов измерений и испытаний необходимы устройства для ослабления оптического сигнала, т.е. введения дополнительных потерь в линию. Для этого используются аттенюаторы с постоянным и регулируемым затуханием. На рынке представлены фиксированные оптические аттенюаторы разных типов: розетка-розетка FF - типа, розетка-коннектор FM -типа, шнуры, оконцованные коннекторами. Находят применение аттенюаторы с разъемами типов FC, SC, ST, LC с UPC и APC полировкой. Фиксированное вносимое затухание аттенюаторов обычно составляет 5, 10, 15, 20 дБ. Для создания затухания в аттенюаторах FF типа используют воздушный зазор, в FM –типа используют отрезок специального волокна.
В простейших регулируемых аттенюаторах затухание можно изменять с помощью изменения воздушного зазора в пределах 0-25 дБ с точностью 0.5 дБ. Недостатком всех аттенюаторов с воздушным зазором является низкий уровень возвратных потерь 14 дБ. Иногда это не допустимо.
В таблице 12.2 приведены параметры фиксированных аттенюаторов FM типа, у которых возвратные потери составляют более 35 дБ.
табл. 12.2. Характеристики FM-аттенюатора SC/SM/APC (1~20dB).
| Уровень вносимых затуханий, дБ | 1/2/3/4/5/6/7/8/9/10/11/12/13/14/15/16/18/20 |
| Рабочая длина волны, нм | 1250 -1650 |
| Вносимый вибрационный и температурный дрейф, дБ в диапазоне изменения затухания 1-10 дБ 11-20 дБ Свыше 20 дБ | ±0.5 дБ ±1.5 дБ ±2.0 дБ |
| Обратные потери | APC>55 дБ |
| Максимальная мощность сигнала на выходе | 250 мВт |
| Типичные вносимые потери | <0.2 дБ |
| Рабочая температура,°C | -25 ~+75 |
| Температура хранения,°C | -40 ~+85 |
Для плавной регулировки вносимого в линию затухания можно использовать аттенюатор оптический измерительный, например, АОИ-3 (рис. 12.10) с вносимым затуханием от 3 до 60 дБ, с дискретностью установки затухания 0.1 дБ и возвратными потерями не менее 35 дБ.
рис. 12.10. Внешний вид регулируемого аттенюатора АОИ -3.
Измерение параметров ФПУ
Для определения чувствительности ФПУ кроме измерителя оптической мощности используют оптический аттенюатор (АТТ) с регулируемым затуханием и измеритель коэффициента ошибок (ИКО-1) первого рода. ИКО-1 обнаруживает ошибки при поэлементном сравнении переданного и принятого сигналов.Схема измерения чувствительности ФПУ приведена на рис. 12.11.
Рис. 12.11. Схема измерения параметров ФПУ
Предполагается, что штатное исследуемое ФПУ работает в комплекте со штатным передающим устройством ВОСП. На передающее устройство подается псевдослучайный сигнал от передатчика ИКО-1. С помощью оптического аттенюатора уменьшается уровень сигнала на входе ФПУ. При этом приемником ИКО-1 контролируется коэффициент ошибок k ош, а измерителем оптической мощности определяется уровень средней мощности на входе ФПУ p ф. За величину чувствительности ФПУ принимают уровень сигнала p фмин на входе ФПУ, при котором k ош соответствует заданному уровню, например 10-9.
Такая же процедура может использоваться для определения уровня перегрузки ФПУ p фмакс. Однако при этом мы ищем не минимальный, а максимальный уровень входного сигнала, при котором коэффициент ошибок соответствует заданному уровню.
Динамический диапазон ФПУ определяется разностью полученных значений
D ф = p фмакс - p фмин. (12.1)
