WDM器件隔離度測試，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(xiàn)傳輸大規模應用，目前隨著(zhù)5G建設的深入，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 標準

  2.1 ITU-T定義

  WDM 合波器（MUX）/分波器（DEMUX）器件的相關(guān)參數在ITU-T G.671標準中被嚴格定義、解釋。ITU-T G.671全稱(chēng)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，包括OADM，合波器（MUX）/分波器（DEMUX），光濾波器，隔離器，光開(kāi)關(guān)等等，詳細規定了和傳輸性能相關(guān)的每類(lèi)器件的整套參數，并對各項參數做出定義。

  如下圖所示，ITU-T G.671對于WDM器件相鄰通道隔離度、非相鄰通道隔離度概念的圖形解釋。

圖1：ITU-T G.671關(guān)于相鄰通道隔離度的圖解

圖2：ITU-T G.671關(guān)于非相鄰通道隔離度的圖解

  從數學(xué)表述上，隔離度的定義如下：

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

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

  2.2 國標GB/T 20440

  關(guān)于WDM器件的測試，國內主要參考標準是國標GB/T 20440-2006 《密集波分復用器/解復用器技術(shù)條件》。在該標準中，規范了隔離度測試方法。

圖3：GB/T 20440 相鄰通道隔離度/非相鄰通道隔離度測試方框圖

  如圖所示，使用連續可調諧激光源進(jìn)行測試，最后得到每個(gè)端口的譜損特性，從譜損曲線(xiàn)計算相鄰/非相鄰通道隔離度。該方法嚴格保持了和ITU-T隔離度參數定義一致。

圖4：GB/T 20440 相鄰通道隔離度/非相鄰通道隔離度定義示意圖

  03 測試方法

  3.1 可調諧激光器掃頻系統

  如下圖所示，可調諧激光器采用掃頻方式工作，最終得到被測器件每個(gè)端口的連續插損譜，從工作方式上完全和國標一致。功率計陣列的每個(gè)端口并行采集數據，大大提高了測試效率。

圖5：可調諧激光器掃頻系統示意圖

  掃頻系統中，可調諧激光器的波長(cháng)在一定范圍內連續變動(dòng)，觸發(fā)系統會(huì )觸發(fā)外部功率計陣列，測試速度很高。為提高波長(cháng)精度，觸發(fā)系統還可包含波長(cháng)計裝置。如果系統光路中集成偏振控制器，回損計，還可同時(shí)完成PDL，ORL測試。

  3.2 光譜分析儀

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

圖6：寬帶光源和光譜分析儀測試示意圖

  3.3 測試方法的選擇

  下表從不同方面比較了前面兩種測試方法的優(yōu)劣。

  總的來(lái)說(shuō)，對于合/分波器的測試，可調諧激光器掃頻系統比較適合實(shí)驗室，器件生產(chǎn)環(huán)節來(lái)使用。光譜分析儀的方式比較適合工程測試。

  3.4 常見(jiàn)的錯誤測試方法

  對于合/分波器的隔離度測試，常見(jiàn)的一種錯誤測試方法如下圖。

  該方法將可調諧激光器簡(jiǎn)化為不連續的點(diǎn)光源，僅調諧到幾個(gè)通道標稱(chēng)波長(cháng)上，得到有限的幾個(gè)波長(cháng)下的插損值，通過(guò)幾個(gè)插損值的比較計算隔離度。所以這種方法不是從連續的插損譜入手進(jìn)行隔離度測試，不符合標準要求。

  另外，在越來(lái)越多的測試實(shí)踐中，發(fā)現該簡(jiǎn)化的測試方法存在如下問(wèn)題：

  1、僅計算標稱(chēng)波長(cháng)點(diǎn)的相鄰通道的插損差異，光源譜寬較小情況下，測試結果優(yōu)于嚴格的隔離度定義。如下圖所示，僅按紅色點(diǎn)插損值計算隔離度。

圖8：標稱(chēng)波長(cháng)點(diǎn)的隔離度

  2、工程上，可調激光器更簡(jiǎn)單化為波分設備的OTU光源。首先測試方式仍然屬于點(diǎn)光源，存在與第一個(gè)相同的定義問(wèn)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OTU光譜大于通道寬度。工程驗收測試中，該簡(jiǎn)化方法得到的隔離度結果給相關(guān)單位帶來(lái)很大困擾。

  建議規范測試方法，嚴格按合/分波器的連續插損譜來(lái)測試隔離度，避免錯誤發(fā)生。

  04 測試方案

  EXFO 能夠提供完整的合/分波器測試方案。

FTBx-5245光譜分析儀

  FTBx-5245光譜分析儀能夠完全工程測試需求。

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  CTP10模塊化測試平臺是一種多端口，高密度的WDM器件測試工具。結合T100S可調諧激光器，CTP10采用掃頻方式獲得器件IL/PDL/ORL譜特性，是實(shí)驗室，制造業(yè)器件測試的理想之選。

T100S-HP - 高功率可調諧激光器

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  參考文獻

  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 《光波分復用（WDM）系統測試方法》

  YD/T 1159-2016 《光波分復用（WDM）系統測試方法》

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

  YD/T 2147-2010 Nx40G bit/s光波分復用（WDM）系統測試方法

  YD/T 2649-2013 Nx100G bit/s光波分復用（WDM）系統測試方法