WDM器件隔離度測(cè)試，你想知道的，都在這里！

  01 背景

  波分技術(shù)很早就已經(jīng)在干線傳輸大規(guī)模應(yīng)用，目前隨著5G建設(shè)的深入，前傳網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越多的引入CWDM技術(shù)。其中CWDM 合波器（MUX）/分波器（DEMUX）器件是其中十分重要的組件，其光學(xué)性能將直接影響5G前傳網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。

  02 標(biāo)準(zhǔn)

  2.1 ITU-T定義

  WDM 合波器（MUX）/分波器（DEMUX）器件的相關(guān)參數(shù)在ITU-T G.671標(biāo)準(zhǔn)中被嚴(yán)格定義、解釋。ITU-T G.671全稱為“Transmission characteristics of optical components and subsystems”，它涵蓋了光網(wǎng)絡(luò)中涉及到的各種光器件和子系統(tǒng)，包括OADM，合波器（MUX）/分波器（DEMUX），光濾波器，隔離器，光開關(guān)等等，詳細(xì)規(guī)定了和傳輸性能相關(guān)的每類器件的整套參數(shù)，并對(duì)各項(xiàng)參數(shù)做出定義。

  如下圖所示，ITU-T G.671對(duì)于WDM器件相鄰?fù)ǖ栏綦x度、非相鄰?fù)ǖ栏綦x度概念的圖形解釋。

圖1：ITU-T G.671關(guān)于相鄰?fù)ǖ栏綦x度的圖解

圖2：ITU-T G.671關(guān)于非相鄰?fù)ǖ栏綦x度的圖解

  從數(shù)學(xué)表述上，隔離度的定義如下：

  對(duì)于頻率相鄰的兩個(gè)信號(hào)λw和λx，相鄰隔離度ISOLwx = ILmin(λw) - ILmax(λx)

  式中ILmax(λx)是λx光信號(hào)在λx通道輸出端口上的最大插入損耗， ILmin(λw)是λw光信號(hào)在λx通道輸出端口上的最小插入損耗。

  2.2 國(guó)標(biāo)GB/T 20440

  關(guān)于WDM器件的測(cè)試，國(guó)內(nèi)主要參考標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)標(biāo)GB/T 20440-2006 《密集波分復(fù)用器/解復(fù)用器技術(shù)條件》。在該標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)范了隔離度測(cè)試方法。

圖3：GB/T 20440 相鄰?fù)ǖ栏綦x度/非相鄰?fù)ǖ栏綦x度測(cè)試方框圖

  如圖所示，使用連續(xù)可調(diào)諧激光源進(jìn)行測(cè)試，最后得到每個(gè)端口的譜損特性，從譜損曲線計(jì)算相鄰/非相鄰?fù)ǖ栏綦x度。該方法嚴(yán)格保持了和ITU-T隔離度參數(shù)定義一致。

圖4：GB/T 20440 相鄰?fù)ǖ栏綦x度/非相鄰?fù)ǖ栏綦x度定義示意圖

  03 測(cè)試方法

  3.1 可調(diào)諧激光器掃頻系統(tǒng)

  如下圖所示，可調(diào)諧激光器采用掃頻方式工作，最終得到被測(cè)器件每個(gè)端口的連續(xù)插損譜，從工作方式上完全和國(guó)標(biāo)一致。功率計(jì)陣列的每個(gè)端口并行采集數(shù)據(jù)，大大提高了測(cè)試效率。

圖5：可調(diào)諧激光器掃頻系統(tǒng)示意圖

  掃頻系統(tǒng)中，可調(diào)諧激光器的波長(zhǎng)在一定范圍內(nèi)連續(xù)變動(dòng)，觸發(fā)系統(tǒng)會(huì)觸發(fā)外部功率計(jì)陣列，測(cè)試速度很高。為提高波長(zhǎng)精度，觸發(fā)系統(tǒng)還可包含波長(zhǎng)計(jì)裝置。如果系統(tǒng)光路中集成偏振控制器，回?fù)p計(jì)，還可同時(shí)完成PDL，ORL測(cè)試。

  3.2 光譜分析儀

  無(wú)論ITU-T G.671還是GB/T 20440都是從合/分波器的連續(xù)插損譜入手，最終得到相鄰/非相鄰?fù)ǖ栏綦x度。所以從原理上，還有另外一種替代測(cè)試方法，寬帶光源和光譜分析儀。該方法光源采用具有連續(xù)譜輸出的寬帶光源，光譜分析儀則進(jìn)行功率譜測(cè)試，通過(guò)光源參考，也得到被測(cè)器件的插損譜。

圖6：寬帶光源和光譜分析儀測(cè)試示意圖

  和掃頻系統(tǒng)相比，一般情況下，寬帶光源采用SLED，ASE光源，功率譜密度較低，同時(shí)受限于光譜分析儀的最低探測(cè)功率，插損譜的深度有限，一定程度上會(huì)影響到隔離度的測(cè)試精度。

  3.3 測(cè)試方法的選擇

  下表從不同方面比較了前面兩種測(cè)試方法的優(yōu)劣。

  總的來(lái)說(shuō)，對(duì)于合/分波器的測(cè)試，可調(diào)諧激光器掃頻系統(tǒng)比較適合實(shí)驗(yàn)室，器件生產(chǎn)環(huán)節(jié)來(lái)使用。光譜分析儀的方式比較適合工程測(cè)試。

  3.4 常見的錯(cuò)誤測(cè)試方法

  對(duì)于合/分波器的隔離度測(cè)試，常見的一種錯(cuò)誤測(cè)試方法如下圖。

  該方法將可調(diào)諧激光器簡(jiǎn)化為不連續(xù)的點(diǎn)光源，僅調(diào)諧到幾個(gè)通道標(biāo)稱波長(zhǎng)上，得到有限的幾個(gè)波長(zhǎng)下的插損值，通過(guò)幾個(gè)插損值的比較計(jì)算隔離度。所以這種方法不是從連續(xù)的插損譜入手進(jìn)行隔離度測(cè)試，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

  另外，在越來(lái)越多的測(cè)試實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)該簡(jiǎn)化的測(cè)試方法存在如下問題：

  1、僅計(jì)算標(biāo)稱波長(zhǎng)點(diǎn)的相鄰?fù)ǖ赖牟鍝p差異，光源譜寬較小情況下，測(cè)試結(jié)果優(yōu)于嚴(yán)格的隔離度定義。如下圖所示，僅按紅色點(diǎn)插損值計(jì)算隔離度。

圖8：標(biāo)稱波長(zhǎng)點(diǎn)的隔離度

  2、工程上，可調(diào)激光器更簡(jiǎn)單化為波分設(shè)備的OTU光源。首先測(cè)試方式仍然屬于點(diǎn)光源，存在與第一個(gè)相同的定義問題，其次是該點(diǎn)光源不符合要求，光譜過(guò)寬。

  3、40G，100G波分系統(tǒng)OTU光譜大于通道寬度。工程驗(yàn)收測(cè)試中，該簡(jiǎn)化方法得到的隔離度結(jié)果給相關(guān)單位帶來(lái)很大困擾。

  建議規(guī)范測(cè)試方法，嚴(yán)格按合/分波器的連續(xù)插損譜來(lái)測(cè)試隔離度，避免錯(cuò)誤發(fā)生。

  04 測(cè)試方案

  EXFO 能夠提供完整的合/分波器測(cè)試方案。

FTBx-5245光譜分析儀

  FTBx-5245光譜分析儀能夠完全工程測(cè)試需求。

CTP10-無(wú)源器件測(cè)試平臺(tái)

 

  CTP10模塊化測(cè)試平臺(tái)是一種多端口，高密度的WDM器件測(cè)試工具。結(jié)合T100S可調(diào)諧激光器，CTP10采用掃頻方式獲得器件IL/PDL/ORL譜特性，是實(shí)驗(yàn)室，制造業(yè)器件測(cè)試的理想之選。

T100S-HP - 高功率可調(diào)諧激光器

 

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  參考文獻(xiàn)

  ITU-T G.671《Transmission characteristics of optical components and subsystems》02/2001

  ITU-T G.671 《Transmission characteristics of optical components and subsystems》06/2002

  ITU-T G.671 《Transmission characteristics of optical components and subsystems》08/2019

  YD/T 1159-2001 《光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測(cè)試方法》

  YD/T 1159-2016 《光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測(cè)試方法》

  GB/T 20440-2006 《密集波分復(fù)用器/解復(fù)用器技術(shù)條件》

  YD/T 2147-2010 Nx40G bit/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測(cè)試方法

  YD/T 2649-2013 Nx100G bit/s光波分復(fù)用（WDM）系統(tǒng)測(cè)試方法