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          粗波分復用光學器件測試

          作者:■ 安捷倫科技德國公司 時間:2005-04-28 來源:eaw 收藏

          引言
          粗波分復用 (CWDM) 被視為城域接入網實現帶寬的首選技術。由于它采用成本低廉的、基于分布式反饋(DFB)激光器的發(fā)射機以及低成本發(fā)射機、經濟型復用器,不需要昂貴的直插光放大系統,所以是替代密集波分復用(DWDM)的一種極具吸引力的備選方案。
          CWDM復用器基于成熟的薄膜濾波器技術,目前常用的端口數是四信道或八信道。在從1270~1610nm的整個波長范圍內,可使用最多18條信道。信道的中心波長相距20nm。但是,CWDM網絡將來是否會在1470~1610nm上部署八條以上的信道還存在疑問。特別是,在1370~1430nm周圍強有力的OH吸收峰值,會導致很高的光纖衰減,這最終會限制傳輸距離。為利用CWDM傳輸這種較低的波長范圍,必須安裝使OH吸收達到最小的新光纖,稱為“全頻帶”光纖。但是,安裝新光纖是一個成本非常高的過程,因此會與城域接入網的關鍵要求發(fā)生沖突。只有已安裝的光纖所提供的帶寬全部用完,而且增容幾乎全部采用新的全波段光纖形式時,才應使用18信道CWDM技術。
          由于在城域接入網中,避免了光直插放大器和高功率發(fā)射機,而只使用低成本接收機,因此復用器或分插模塊等光器件必須滿足嚴格的損耗要求。元器件的損耗越高,總的系統功率預算容限越低,網絡失效的可能性越高。因此,損耗性能對無源CWDM器件的設計和生產至關重要。
          下面我們將討論正確的測試戰(zhàn)略和原則可以怎樣幫助實現CWDM器件的成本目標。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/5476.htm

          CWDM元器件測試戰(zhàn)略
          CWDM復用器件一般采用成熟的薄膜濾波器技術。薄膜濾波器由晶片制成,上面淀積多個交替層,這些層由折射系數不同的兩種或多種材料制成。各層的確切厚度對器件的性能至關重要。在淀積過程中,通過檢測由于頻譜測量干擾導致的傳輸功率變化,可以檢驗器件的厚度。在淀積過程之后,一般會檢查晶片,確定晶片的區(qū)域是否符合預定的損耗特點模板。這個模板規(guī)定了濾波器通帶中的損耗和損耗變化、帶寬和串擾特點。事實證明,這種提前檢查晶片的方法在生產過程早期可以節(jié)約成本,因為它避免了剪斷和打磨光學特點不符合晶片規(guī)范的濾波器立方體。
          在劃線和打磨之后,將全面測試薄膜濾波器的光學特點。為此,薄膜濾波器立方體放在開放光束環(huán)境中,采用GRIN透鏡構成平行光束。在零度角上測試濾波器。通過這種方式,可以同時確定光傳輸特點和反射特點。這一點特別重要,因為除交替薄膜層外,薄膜濾波器在立方體的背面有一個抗反射的涂層,以避免從玻璃空中接口發(fā)生多次反射。反射效應會導致傳輸特點中出現看得到的波動。濾波器對準時一般會采用自動定位設備和光反饋技術,在對準過程中實時測量傳輸特點。然后使用檢索到的數據控制濾波器相對入射光束的調節(jié)。
          在把良好的濾波器封裝在光學(子)模塊中時將采用相同的方法。這里,一般會調節(jié)濾波器,構成光束為幾度的一個入射角,進一步降低干擾的影響。這種操作主要把反射的濾波器頻譜指向另一個GRIN透鏡或其它薄膜濾波器。通過這種方式,可以建立光分插模塊和復用器。每個濾波器僅傳輸選擇部分的入射頻譜,而其余頻譜會被反射。濾波器立方體是否正確對準入射光束,決定著每條信道的中心波長及復用器中信道之間的串擾。
          一旦對準和封裝完成,生產流程中的最后一步是成品測試。這里,將測試整個模塊的光學性能。即進行標準測試,以獲得串擾、通帶損耗變化、隔離度、中心波長等特點。通過增加偏振相關損耗測量,可以指定所有參數,包括偏振效應。生產流程和相關測試通用方案如圖1所示。
          在制造流程中是否要進行測試,取決于元器件制造商必須滿足的產出和成本要求。CWDM器件的成本目標要比DWDM器件嚴格得多。因此,必須根據CWDM價格方案調整測試成本。從本質上看,DWDM器件測試和CWDM器件測試之間的差別在于波長和功率的精度要求、成本目標和覆蓋的波長范圍。這可能會導致這樣的結論,即DWDM器件測試和CWDM器件測試要求不同的測試設備。但事實上,光纖測試基于非常通用的原則,即所謂的“激勵-響應”測試,濾波器是用于CWDM還是DWDM則無關緊要。另外,DWDM器件測試解決方案已經提供了0.002dB或更低的損耗測量精度。這為利用DWDM測試解決方案測試CWDM器件提供了潛力。下面將討論測量原理及其在實際測試應用中的實現,其中我們將討論同時測試CWDM和DWDM器件的可能解決方案。

          測試原理和解決方案
          最新的波長分辨激勵響應測量方法采用可調諧光源和寬帶功率計,其中可調諧光源可以在整個波長范圍內連續(xù)進行調諧。這種方法克服了光譜分析儀的波長分辨率限制。高性能可調諧激光器還限制了自發(fā)發(fā)射的影響,實現了很高的動態(tài)范圍。此外,在同時測量多條信道時,可調諧激光器-功率計方法提供了極高的擴充能力和靈活性,可以以最低的新增成本,根據要求的設備端口數量調節(jié)測試系統,如圖2 所示。
          這種方法采用模塊化設計,從而為未來升級提供了一條道路,在需要時可以增加更多的測試功能,如色散測量等。因為如果CWDM技術的傳輸速度從2.5 Gb/s推進到10 Gb/s,將要求進行色散測量。
          一般來說,將以掃描方式進行測量,并同時記錄波長和功率信息。對PDL測量,將增加一個偏振控制器,控制入射到被測器件上的光信號的偏振。通常使用米勒方法進行PDL測量,這要求輸出四種特定的偏振狀態(tài)。通過這種方式,可以在整個波長范圍內記錄偏振相關性。這是因為如果檢查偏振對串擾或帶通的影響,則要求在整個波長范圍內記錄偏振相關性。
          以上方案設置結構非常通用,對成品測試時,完成的模塊規(guī)范取決于測試系統的性能。對工序間測試時,通常會把性能要求降低到某種程度,以有利于測量速度,特別是在把測試解決方案作為對準流程的光學反饋環(huán)路時。在這里,關鍵參數是更新速率和數據檢索速度。但是,對使用可調諧激光器和功率計方法的當前測試解決方案,其中一個局限性是波長范圍有限,特別是對CWDM濾波器測試應用方面。直到最近,通過結合使用兩個或多個可調諧光源,全面覆蓋所需的波長范圍,才解決了這種局限性,如圖3所示。
          很明顯,這種解決方案的成本相對較高,考慮到大多數元器件制造商目前的經濟環(huán)境。折衷方案通常是使用波長精度有限的低性能可調諧激光器。這對CWDM濾波器測試似乎是一種有效的方法。因為波長精度不是一個關鍵的性能參數。但是,低性能通常意味著功率穩(wěn)定性有限,表現為功率隨著波長變化而變化。如果隨機發(fā)生這種功率變化,將不能進行校準,致使只有增加功率監(jiān)測儀才能滿足嚴格的損耗精度要求,而這再次會增加測試解決方案的成本。最后,這種方法沒有帶來要求的成本效率和性能,是相當差的折衷方案。而且將不能解決上面討論的在相同的測試解決方案中測試CWDM和DWDM器件的問題。因為這些低成本可調諧激光器通常不能提供DWDM應用中窄帶濾波器所需的高波長精度性能。
           新型可調諧光源現在可以解決這個問題,這些光源在波長精度和功率穩(wěn)定性方面提供了很高的性能,同時把波長覆蓋范圍擴展了200nm,從1450nm擴展到1640nm。它為損耗測量提供了符合要求的功率穩(wěn)定性,可以實現很高的精度。此外,它不需組合多個可調諧光源,即可測量八信道CWDM復用器的整個波長范圍,從而節(jié)約了成本。而且這種解決方案的成本可以在多種不同濾波器之間分攤,從而使每種濾波器分擔的成本達到最小,在不降低精度的情況下滿足了CWDM器件的成本目標。
          與其它解決方案相比,如組合使用不同的光源、使用低性能光源或投資于不同的解決方案滿足不同的濾波應用需求(如CWDM或DWDM),投資于高端可調諧光源具有非常好的投資回報率?!?br/>

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          關鍵詞: 安捷倫

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