Анализаторы оптического спектра

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)