EXFO 器件測試儀 | 如何使用穆勒矩陣法，進(jìn)行IL-PDL掃頻測量

  ICC訊 無(wú)源光器件是現有網(wǎng)絡(luò )基礎設施的核心。它們用于在核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中過(guò)濾并傳輸波分復用（WDM）信號。波長(cháng)選擇開(kāi)關(guān)（WSS）、復用器（DWDM、CWDM）、光分插復用器（OADM）和 PON 濾波器等光器件起到至關(guān)重要的作用，必須滿(mǎn)足嚴格的光學(xué)規范。因此需要快速可靠地測試這些光器件。與此同時(shí)，5G和光子集成電路（PIC）等新技術(shù)不斷發(fā)展，造成環(huán)形諧振腔等新型無(wú)源器件持續涌現并變得越來(lái)越復雜。

  在研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，評估無(wú)源光器件的光學(xué)特性極其重要，首先要測量?jì)蓚€(gè)關(guān)鍵的光學(xué)參數，即插損（IL）和偏振相關(guān)損耗（PDL）。

  無(wú)源光器件需要測試什么

  IL 表示被測器件的光損耗，而 PDL 則用于量化入射到器件上的光偏振狀態(tài)發(fā)生改變，導致?lián)p耗出現的變化情況。

  對于與波長(cháng)高度相關(guān)的 WDM 器件來(lái)說(shuō)，必須以很高的分辨率來(lái)測量 IL 和 PDL 隨波長(cháng)的變化情況，從而獲得準確的分析參數，用于在驗收測試報告里進(jìn)行通過(guò)/未通過(guò)分析，這些參數包括：

  ·中心波長(cháng)

  ·偏移 vs 柵格波長(cháng)

  ·中心波長(cháng)和柵格波長(cháng)處的 IL

  ·中心波長(cháng)和柵格波長(cháng)處的 PDL

  ·帶寬

  ·通帶波紋

  ·隔離度（相鄰與不相鄰）

圖1：用于 WDM 濾波器分析的常用分析參數示意圖。

  采用穆勒矩陣法，進(jìn)行4態(tài)IL-PDL測量

  四態(tài)穆勒矩陣法已成為對 WDM 器件進(jìn)行 IL-PDL 掃頻測量的行業(yè)標準。該方法使用偏振狀態(tài)發(fā)生器或偏振控制器產(chǎn)生4種不同偏振狀態(tài)，然后連續測量光器件在這些偏振態(tài)下的插損。穆勒矩陣法可以獲得非常精準的測量結果，在很快的測量范圍內實(shí)現皮米級分辨率，并同時(shí)保持很快的測量速度，因此得到廣泛認可。穆勒矩陣法還具有很好的可擴展性，既可以測量只有少量輸出端口的器件，也可以測量有100多個(gè)輸出端口的器件。

  EXFO 的 CTP10 和 CT440 是兩款器件測試儀，可與 T100S-HP 可調諧激光器相結合，組成完整的 IL-PDL 掃頻測量解決方案，使用穆勒矩陣法進(jìn)行測量。

圖2：使用 CTP10 測試儀，對6通道100 GHz DWDM復用器/解復用器進(jìn)行 IL-PDL 掃頻測量。測量參數：波長(cháng)范圍1530-1620 nm，采樣分辨率1 pm，激光器掃描速度100 nm/s?？倻y量時(shí)間為12.5秒。

  應對復雜難懂的PDL掃頻測量問(wèn)題

  盡管穆勒矩陣法是最常用的 IL-PDL 測量方法，但人們對它的了解不夠深入全面，且普遍存在錯誤認識。這有時(shí)會(huì )導致測量配置或 IL 和 PDL 計算方式存在缺點(diǎn)，進(jìn)而影響 IL 和 PDL 結果的精準度。根據經(jīng)過(guò)認證的參考測量值對 PDL 結果進(jìn)行實(shí)驗驗證非常困難，很難精確指出這些缺點(diǎn)，有時(shí)甚至會(huì )導致可疑結果多年都未被發(fā)現。

  準確可靠地測量 PDL 的三點(diǎn)提示：

  ·將偏振態(tài)與波長(cháng)之間的相關(guān)性考慮在內

  在使用外部偏振控制器時(shí)，我們很容易在開(kāi)始掃描時(shí)就設置所需要的偏振狀態(tài)，并想當然地認為輸出偏振在整個(gè)激光器掃描的波長(cháng)范圍內保持不變。但實(shí)際情況并非如此，偏振狀態(tài)發(fā)生器或偏振控制器始終都會(huì )顯示出波長(cháng)相關(guān)性，必須將其考慮在內，以獲得最精準的 PDL 測量結果。

  ·采用系統方法而不是個(gè)體的方法

  將測量系統作為一個(gè)整體并據此評估測試解決方案的性能非常重要。每一種儀表的規格都根據其自身的情況而定，但可能不會(huì )自始至終都真實(shí)地反映出完整的掃頻測量解決方案的性能如何。例如，我們可以了解檢測器的本底噪聲，但在評估整個(gè)系統的性能時(shí)，更重要的問(wèn)題是 IL 動(dòng)態(tài)范圍如何。

  如果定制的測試解決方案使用來(lái)自多家廠(chǎng)商的儀表，那么評估其規格就取決于最終用戶(hù)，這項任務(wù)即便有可能完成，那也很具挑戰性。這通常會(huì )導致性能測量結果出現問(wèn)題。另一方面，完整的 IL-PDL 測試解決方案更有可能在本地集成所有的功能和最佳實(shí)踐，以便馬上就可以執行精準的測量。

  ·驗證 PDL 精準度

  PDL 精準度是 PDL 測量結果的主要質(zhì)量指標，但這一點(diǎn)經(jīng)常被忽視。WDM 光器件的 PDL 值通常僅為十分之幾dB，因此更加需要精準度很高的測試解決方案。通過(guò)實(shí)驗來(lái)評估或驗證測量系統的 PDL 不確定度困難重重，這也突顯了需要有明確的測量規范，才能獲得可靠的測量結果，而不需要進(jìn)行假設。