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粗波分复用光学器件测试

发布时间:2008/6/2 0:00:00 访问次数:489

引言
粗波分复用 (cwdm) 被视为城域接入网实现带宽的首选技术。由于它采用成本低廉的、基于分布式反馈(dfb)激光器的发射机以及低成本发射机、经济型复用器,不需要昂贵的直插光放大系统,所以是替代密集波分复用(dwdm)的一种极具吸引力的备选方案。
cwdm复用器基于成熟的薄膜滤波器技术,目前常用的端口数是四信道或八信道。在从1270~1610nm的整个波长范围内,可使用最多18条信道。信道的中心波长相距20nm。但是,cwdm网络将来是否会在1470~1610nm上部署八条以上的信道还存在疑问。特别是,在1370~1430nm周围强有力的oh吸收峰值,会导致很高的光纤衰减,这最终会限制传输距离。为利用cwdm传输这种较低的波长范围,必须安装使oh吸收达到最小的新光纤,称为“全频带”光纤。但是,安装新光纤是一个成本非常高的过程,因此会与城域接入网的关键要求发生冲突。只有已安装的光纤所提供的带宽全部用完,而且增容几乎全部采用新的全波段光纤形式时,才应使用18信道cwdm技术。
由于在城域接入网中,避免了光直插放大器和高功率发射机,而只使用低成本接收机,因此复用器或分插模块等光器件必须满足严格的损耗要求。元器件的损耗越高,总的系统功率预算容限越低,网络失效的可能性越高。因此,损耗性能对无源cwdm器件的设计和生产至关重要。
下面我们将讨论正确的测试战略和原则可以怎样帮助实现cwdm器件的成本目标。

cwdm元器件测试战略
cwdm复用器件一般采用成熟的薄膜滤波器技术。薄膜滤波器由晶片制成,上面淀积多个交替层,这些层由折射系数不同的两种或多种材料制成。各层的确切厚度对器件的性能至关重要。在淀积过程中,通过检测由于频谱测量干扰导致的传输功率变化,可以检验器件的厚度。在淀积过程之后,一般会检查晶片,确定晶片的区域是否符合预定的损耗特点模板。这个模板规定了滤波器通带中的损耗和损耗变化、带宽和串扰特点。事实证明,这种提前检查晶片的方法在生产过程早期可以节约成本,因为它避免了剪断和打磨光学特点不符合晶片规范的滤波器立方体。
在划线和打磨之后,将全面测试薄膜滤波器的光学特点。为此,薄膜滤波器立方体放在开放光束环境中,采用grin透镜构成平行光束。在零度角上测试滤波器。通过这种方式,可以同时确定光传输特点和反射特点。这一点特别重要,因为除交替薄膜层外,薄膜滤波器在立方体的背面有一个抗反射的涂层,以避免从玻璃空中接口发生多次反射。反射效应会导致传输特点中出现看得到的波动。滤波器对准时一般会采用自动定位设备和光反馈技术,在对准过程中实时测量传输特点。然后使用检索到的数据控制滤波器相对入射光束的调节。
在把良好的滤波器封装在光学(子)模块中时将采用相同的方法。这里,一般会调节滤波器,构成光束为几度的一个入射角,进一步降低干扰的影响。这种操作主要把反射的滤波器频谱指向另一个grin透镜或其它薄膜滤波器。通过这种方式,可以建立光分插模块和复用器。每个滤波器仅传输选择部分的入射频谱,而其余频谱会被反射。滤波器立方体是否正确对准入射光束,决定着每条信道的中心波长及复用器中信道之间的串扰。
一旦对准和封装完成,生产流程中的最后一步是成品测试。这里,将测试整个模块的光学性能。即进行标准测试,以获得串扰、通带损耗变化、隔离度、中心波长等特点。通过增加偏振相关损耗测量,可以指定所有参数,包括偏振效应。生产流程和相关测试通用方案如图1所示。
在制造流程中是否要进行测试,取决于元器件制造商必须满足的产出和成本要求。cwdm器件的成本目标要比dwdm器件严格得多。因此,必须根据cwdm价格方案调整测试成本。从本质上看,dwdm器件测试和cwdm器件测试之间的差别在于波长和功率的精度要求、成本目标和覆盖的波长范围。这可能会导致这样的结论,即dwdm器件测试和cwdm器件测试要求不同的测试设备。但事实上,光纤测试基于非常通用的原则,即所谓的“激励-响应”测试,滤波器是用于cwdm还是dwdm则无关紧要。另外,dwdm器件测试解决方案已经提供了0.002db或更低的损耗测量精度。这为利用dwdm测试解决方案测试cwdm器件提供了潜力。下面将讨论测量原理及其在实际测试应用中的实现,其中我们将讨论同时测试cwdm和dwdm器件的可能解决方案。

测试原理和解决方案
最新的波长分辨激励响应测量方法采用可调谐光源和宽带功率计,其中可调谐光源可以在整个波长范围内连续进行调谐。这种方法克服了光谱分析仪的波长分辨率限制。高性能可调谐激光器还限制了自发发射的影响,实现了很高的动态范围。此外,在同时测量多条信道时,可调谐激光器-功率计方法提供了极高的扩充能力和灵活性,可以以最低的新增成本,根据要求的设备端口数量调节测试系统,如图2 所示。
这种方法采用模块化设计,从而为未来升级提供了一条道路,在需要时可以增加更多的测试功能,如色散测量等。因为如果cwdm技术的传输速度从2.5 gb/s推进到10 gb/s,将要求进行色散测量。

引言
粗波分复用 (cwdm) 被视为城域接入网实现带宽的首选技术。由于它采用成本低廉的、基于分布式反馈(dfb)激光器的发射机以及低成本发射机、经济型复用器,不需要昂贵的直插光放大系统,所以是替代密集波分复用(dwdm)的一种极具吸引力的备选方案。
cwdm复用器基于成熟的薄膜滤波器技术,目前常用的端口数是四信道或八信道。在从1270~1610nm的整个波长范围内,可使用最多18条信道。信道的中心波长相距20nm。但是,cwdm网络将来是否会在1470~1610nm上部署八条以上的信道还存在疑问。特别是,在1370~1430nm周围强有力的oh吸收峰值,会导致很高的光纤衰减,这最终会限制传输距离。为利用cwdm传输这种较低的波长范围,必须安装使oh吸收达到最小的新光纤,称为“全频带”光纤。但是,安装新光纤是一个成本非常高的过程,因此会与城域接入网的关键要求发生冲突。只有已安装的光纤所提供的带宽全部用完,而且增容几乎全部采用新的全波段光纤形式时,才应使用18信道cwdm技术。
由于在城域接入网中,避免了光直插放大器和高功率发射机,而只使用低成本接收机,因此复用器或分插模块等光器件必须满足严格的损耗要求。元器件的损耗越高,总的系统功率预算容限越低,网络失效的可能性越高。因此,损耗性能对无源cwdm器件的设计和生产至关重要。
下面我们将讨论正确的测试战略和原则可以怎样帮助实现cwdm器件的成本目标。

cwdm元器件测试战略
cwdm复用器件一般采用成熟的薄膜滤波器技术。薄膜滤波器由晶片制成,上面淀积多个交替层,这些层由折射系数不同的两种或多种材料制成。各层的确切厚度对器件的性能至关重要。在淀积过程中,通过检测由于频谱测量干扰导致的传输功率变化,可以检验器件的厚度。在淀积过程之后,一般会检查晶片,确定晶片的区域是否符合预定的损耗特点模板。这个模板规定了滤波器通带中的损耗和损耗变化、带宽和串扰特点。事实证明,这种提前检查晶片的方法在生产过程早期可以节约成本,因为它避免了剪断和打磨光学特点不符合晶片规范的滤波器立方体。
在划线和打磨之后,将全面测试薄膜滤波器的光学特点。为此,薄膜滤波器立方体放在开放光束环境中,采用grin透镜构成平行光束。在零度角上测试滤波器。通过这种方式,可以同时确定光传输特点和反射特点。这一点特别重要,因为除交替薄膜层外,薄膜滤波器在立方体的背面有一个抗反射的涂层,以避免从玻璃空中接口发生多次反射。反射效应会导致传输特点中出现看得到的波动。滤波器对准时一般会采用自动定位设备和光反馈技术,在对准过程中实时测量传输特点。然后使用检索到的数据控制滤波器相对入射光束的调节。
在把良好的滤波器封装在光学(子)模块中时将采用相同的方法。这里,一般会调节滤波器,构成光束为几度的一个入射角,进一步降低干扰的影响。这种操作主要把反射的滤波器频谱指向另一个grin透镜或其它薄膜滤波器。通过这种方式,可以建立光分插模块和复用器。每个滤波器仅传输选择部分的入射频谱,而其余频谱会被反射。滤波器立方体是否正确对准入射光束,决定着每条信道的中心波长及复用器中信道之间的串扰。
一旦对准和封装完成,生产流程中的最后一步是成品测试。这里,将测试整个模块的光学性能。即进行标准测试,以获得串扰、通带损耗变化、隔离度、中心波长等特点。通过增加偏振相关损耗测量,可以指定所有参数,包括偏振效应。生产流程和相关测试通用方案如图1所示。
在制造流程中是否要进行测试,取决于元器件制造商必须满足的产出和成本要求。cwdm器件的成本目标要比dwdm器件严格得多。因此,必须根据cwdm价格方案调整测试成本。从本质上看,dwdm器件测试和cwdm器件测试之间的差别在于波长和功率的精度要求、成本目标和覆盖的波长范围。这可能会导致这样的结论,即dwdm器件测试和cwdm器件测试要求不同的测试设备。但事实上,光纤测试基于非常通用的原则,即所谓的“激励-响应”测试,滤波器是用于cwdm还是dwdm则无关紧要。另外,dwdm器件测试解决方案已经提供了0.002db或更低的损耗测量精度。这为利用dwdm测试解决方案测试cwdm器件提供了潜力。下面将讨论测量原理及其在实际测试应用中的实现,其中我们将讨论同时测试cwdm和dwdm器件的可能解决方案。

测试原理和解决方案
最新的波长分辨激励响应测量方法采用可调谐光源和宽带功率计,其中可调谐光源可以在整个波长范围内连续进行调谐。这种方法克服了光谱分析仪的波长分辨率限制。高性能可调谐激光器还限制了自发发射的影响,实现了很高的动态范围。此外,在同时测量多条信道时,可调谐激光器-功率计方法提供了极高的扩充能力和灵活性,可以以最低的新增成本,根据要求的设备端口数量调节测试系统,如图2 所示。
这种方法采用模块化设计,从而为未来升级提供了一条道路,在需要时可以增加更多的测试功能,如色散测量等。因为如果cwdm技术的传输速度从2.5 gb/s推进到10 gb/s,将要求进行色散测量。

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