橫河AQ6370D光譜儀在測(cè)試WDM的巧妙應(yīng)用
 
 今天我們來(lái)聊聊光通信中測(cè)試WDM的小技巧，以及如何充分發(fā)揮光譜儀在其中的作用。隨著5G前傳的定型，傳統(tǒng)波分復(fù)用器廠家和新進(jìn)的模塊廠家對(duì)于CWDM/DWDM（稀疏波分復(fù)用/密集波分復(fù)用）多通道的光譜測(cè)試要求越來(lái)越高了。而隨著DWDM的廣泛應(yīng)用，通信系統(tǒng)的傳輸容量得到了極大的提高，這也是光通信發(fā)展的主要方向。
 在測(cè)試WDM(包括CWDM和DWDM)系統(tǒng)過(guò)程中，OSNR(光信噪比)是一個(gè)反映系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，那么光譜儀的分辨率對(duì)OSNR的結(jié)果有著怎么樣的影響？如何去正確選擇合適的分辨率？
 首先我們來(lái)看下OSNR的計(jì)算方法，根據(jù)IEC規(guī)范，可以由以下公式獲得：
 
 可以看出，能否準(zhǔn)確計(jì)算出OSNR的關(guān)鍵就取決于OSA獲得每個(gè)信道的Pi(信號(hào)功率)與Ni(噪聲功率)的精度了，Bm是測(cè)量時(shí)光譜儀分辨率，Br是歸一化噪聲帶寬通常為0.1nm。**測(cè)量Pi與Ni，決勝于光譜分析儀(以下簡(jiǎn)稱OSA)的分辨率！
 
 由于現(xiàn)在DWDM的信道間隔越來(lái)越窄、調(diào)制速率越來(lái)越高，對(duì)于OSNR的準(zhǔn)確測(cè)量就變得越來(lái)越困難。為了**測(cè)量一個(gè)調(diào)制信號(hào)的功率，需要一個(gè)比較寬的分辨率帶寬的濾波器，而這種濾波器的垂直邊緣必須非常陡峭，才能正確捕獲信號(hào)的調(diào)制帶的功率，又不受相鄰信道信號(hào)的干擾。如圖1所示。
 
 橫河AQ6370D光譜儀在測(cè)試WDM的巧妙應(yīng)用
 舉一個(gè)實(shí)測(cè)的例子：一個(gè)1552.4nm的DFB-LD經(jīng)過(guò)10Gbit/s NRZ調(diào)制后的信號(hào)作為測(cè)試源。下圖2可以看出，在測(cè)試該信號(hào)功率時(shí)，*好使用200pm(0.2nm)以上的分辨率。如果減小實(shí)際分辨率，信號(hào)功率測(cè)量誤差就會(huì)增大。
 
 橫河AQ6370D光譜儀在測(cè)試WDM的巧妙應(yīng)用
 同時(shí)我們利用光譜儀測(cè)試不同分辨率下對(duì)應(yīng)的光譜，圖3可以看到，只有光譜儀的分辨率窗口大于調(diào)制信號(hào)的譜寬時(shí)，調(diào)制信號(hào)的功率才可以得到保證，否則功率偏低。然而，在信道間隔很窄的系統(tǒng)中，如果選擇分辨率太大又會(huì)導(dǎo)致相鄰信道的信號(hào)疊加，不能分辨出噪聲，因此分辨率又不能調(diào)得過(guò)大，需要瞻前顧后。
 
 ▲ 圖3
 例如在25GHz信道間隔的DWDM系統(tǒng)中，信道間隔只有200pm，如果此時(shí)設(shè)置分辨率為200pm，那么就不能有效地分辨出每個(gè)信道了，這里我們用不同分辨率測(cè)試一下對(duì)應(yīng)的光譜，如圖4所示，分辨率小了之后才能分辨每個(gè)信道。
 
 ▲圖4：不同分辨率下測(cè)到的10Gbit/s NRZ,
 25GHz Ultra DWDM系統(tǒng)的功率譜曲線
 表1 對(duì)調(diào)制信號(hào)功率測(cè)量時(shí)的OSA(AQ6370D)分辨率推薦設(shè)置
 OSA
 建議設(shè)置（實(shí)際分辨率）
 100GHz間隔, 10Gbit/s NRZ系統(tǒng)
 50GHz間隔, 10Gbit/s NRZ系統(tǒng)
 25Ghz間隔,10Gbit/s NRZ系統(tǒng)
 AQ6370D
 0.5nm(358pm)
 0.2nm(143pm)
 0.2nm(143pm)
 以上是關(guān)于信道信號(hào)功率的測(cè)試。如開(kāi)頭說(shuō)講，OSNR還跟噪聲功率有著密不可分的關(guān)系，接下來(lái)我們來(lái)看如何進(jìn)行噪聲測(cè)試會(huì)比較合理。
 在進(jìn)行信道間噪聲功率譜密度測(cè)量時(shí)，需要光譜儀具有比較窄的分辨率帶寬和陡峭的垂直邊緣，要求光譜儀有足夠大的動(dòng)態(tài)范圍，這樣被測(cè)的噪聲光中沒(méi)有夾雜著信號(hào)的成分。圖5顯示了OSA分辨率帶寬與動(dòng)態(tài)范圍對(duì)噪聲功率的影響。
 
 ▲圖5
 但是，OSA規(guī)范中“功率精度”和“功率平坦度”兩項(xiàng)指標(biāo)也受分辨率影響，AQ6370D分辨率設(shè)置大于0.05nm以上時(shí)，可以保證精度和平坦度。對(duì)于噪聲功率測(cè)量，應(yīng)當(dāng)使用能夠保證功率精度的分辨率設(shè)置，這樣才能保證整體的測(cè)試精度。
 
 表2，測(cè)試噪聲功率時(shí)OSA的分辨率推薦設(shè)置
 
 *1 超出保證功率精度的分辨率
 然而細(xì)心的朋友們可能發(fā)現(xiàn)了，測(cè)試功率和測(cè)試噪聲時(shí)，所使用的分辨率是不一致的，測(cè)量信號(hào)功率分辨率需要大一點(diǎn)，而測(cè)量噪聲功率分辨率需要小一點(diǎn)，這兩者是否矛盾，用一臺(tái)光譜儀測(cè)試難道就只能保證其一？
 
 其實(shí)不然，橫河AQ6370D有一個(gè)針對(duì)這項(xiàng)測(cè)試設(shè)計(jì)的功能，“雙曲線掃描功能Dual Trace Function”，這可以使一臺(tái)AQ6370D可以用不同的分辨率分別去計(jì)算信號(hào)功率和噪聲功率，從而獲得OSNR的準(zhǔn)確結(jié)果，我們只需要掃描兩條曲線即可。如圖6，黃色曲線Trace A讀取信號(hào)功率，紅色曲線Trace B讀取噪聲功率。
 
 ▲圖6 AQ6370D中“Dual Trace”功能的分析舉例
 Dual Trace功能可以在ANALYSIS2-WDM-Parameter setting設(shè)置，圖7。
 
 ▲圖7
 選擇分辨率高、動(dòng)態(tài)范圍大的光譜儀對(duì)于準(zhǔn)確分析DWDM的OSNR至關(guān)重要，AQ6370D的0.02nm的*高分辨率以及大于78dB的動(dòng)態(tài)范圍，就可以有效地對(duì)信號(hào)光與噪聲光的功率進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，再結(jié)合正確的設(shè)置，可以確保OSNR的分析結(jié)果，是DWDM系統(tǒng)測(cè)量的理想選擇。
 
 注：本文所述基于實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量條件或測(cè)試能力會(huì)根據(jù)實(shí)際情況有所不同。
 當(dāng)使用以上設(shè)置進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)啁啾、色度色散、調(diào)制格式等情況，測(cè)量結(jié)果會(huì)有差異，需要重新設(shè)置測(cè)試條件。