EXFO 器件測試儀 | 如何使用穆勒矩陣法，進行IL-PDL掃頻測量

  ICC訊 無源光器件是現(xiàn)有網(wǎng)絡基礎設施的核心。它們用于在核心網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)中過濾并傳輸波分復用（WDM）信號。波長選擇開關（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重要的作用，必須滿足嚴格的光學規(guī)范。因此需要快速可靠地測試這些光器件。與此同時，5G和光子集成電路（PIC）等新技術不斷發(fā)展，造成環(huán)形諧振腔等新型無源器件持續(xù)涌現(xiàn)并變得越來越復雜。

  在研發(fā)和生產(chǎn)過程中，評估無源光器件的光學特性極其重要，首先要測量兩個關鍵的光學參數(shù)，即插損（IL）和偏振相關損耗（PDL）。

  無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(xiàn)的變化情況。

  對于與波長高度相關的 WDM 器件來說，必須以很高的分辨率來測量 IL 和 PDL 隨波長的變化情況，從而獲得準確的分析參數(shù)，用于在驗收測試報告里進行通過/未通過分析，這些參數(shù)包括：

  ·中心波長

  ·偏移 vs 柵格波長

  ·中心波長和柵格波長處的 IL

  ·中心波長和柵格波長處的 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(shù)示意圖。

  采用穆勒矩陣法，進行4態(tài)IL-PDL測量

  四態(tài)穆勒矩陣法已成為對 WDM 器件進行 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(xù)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(nèi)實現(xiàn)皮米級分辨率，并同時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(diào)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/解復用器進行 IL-PDL 掃頻測量。測量參數(shù)：波長范圍1530-1620 nm，采樣分辨率1 pm，激光器掃描速度100 nm/s。總測量時間為12.5秒。

  應對復雜難懂的PDL掃頻測量問題

  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。這有時會導致測量配置或 IL 和 PDL 計算方式存在缺點，進而影響 IL 和 PDL 結果的精準度。根據(jù)經(jīng)過認證的參考測量值對 PDL 結果進行實驗驗證非常困難，很難精確指出這些缺點，有時甚至會導致可疑結果多年都未被發(fā)現(xiàn)。

  準確可靠地測量 PDL 的三點提示：

  ·將偏振態(tài)與波長之間的相關性考慮在內(nèi)

  在使用外部偏振控制器時，我們很容易在開始掃描時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激光器掃描的波長范圍內(nèi)保持不變。但實際情況并非如此，偏振狀態(tài)發(fā)生器或偏振控制器始終都會顯示出波長相關性，必須將其考慮在內(nèi)，以獲得最精準的 PDL 測量結果。

  ·采用系統(tǒng)方法而不是個體的方法

  將測量系統(tǒng)作為一個整體并據(jù)此評估測試解決方案的性能非常重要。每一種儀表的規(guī)格都根據(jù)其自身的情況而定，但可能不會自始至終都真實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，但在評估整個系統(tǒng)的性能時，更重要的問題是 IL 動態(tài)范圍如何。

  如果定制的測試解決方案使用來自多家廠商的儀表，那么評估其規(guī)格就取決于最終用戶，這項任務即便有可能完成，那也很具挑戰(zhàn)性。這通常會導致性能測量結果出現(xiàn)問題。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踐，以便馬上就可以執(zhí)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。通過實驗來評估或驗證測量系統(tǒng)的 PDL 不確定度困難重重，這也突顯了需要有明確的測量規(guī)范，才能獲得可靠的測量結果，而不需要進行假設。