波長(cháng)測量論文
一、光波分復用(DWDM)系統
DWDM系統主要由光合波器、光分波器和摻鉺光纖放大器(EDFA)組成。其中EDFA的作用是由比信號波長(cháng)低的高能量光泵源將能量輻射進(jìn)一段摻鉺光纖中，當載有凈負荷的光波通過(guò)此段光纖一起傳播時(shí)，完成光能量的轉移，使在1530—1565m波長(cháng)范圍內各個(gè)光波承載的凈負荷信號全都得到放大，彌補了光纖線(xiàn)路的能量損失。這樣，當用EDFA代替傳統的光通信鏈路中的中繼段設備時(shí)，就能以最少的費用直接通過(guò)增加波長(cháng)數增大傳輸容量，使整個(gè)光通信系統的結構和設計都大大簡(jiǎn)化，并便于施工維護。
EDFA在DWDM系統中實(shí)際應用時(shí)又分為功放或后置放大器(BA)，預放或前置放大器(PA)和線(xiàn)路放大器(LA)3種，但有的公司為了簡(jiǎn)化，盡量減少設備品種，統一為OA，以便于維護。
商用的DWDM系統的每個(gè)波長(cháng)的數據速率是2．5Gbps，或10Gbps，波長(cháng)數為4、8、16、32等；40、80甚至132個(gè)波長(cháng)的DWDM系統也已有產(chǎn)品。常用的有兩類(lèi)配置。一類(lèi)是在光合波器前與在光分波器后設置波長(cháng)轉換器(WavelengthTransponder)OTU。這一類(lèi)配置是開(kāi)放式的，采用這種可以使用現有的1310nm和1550nm波長(cháng)區的任一廠(chǎng)家的光發(fā)送與光接收機模塊；波長(cháng)轉換器將這些非標準的光波長(cháng)信號變換到1550nm窗口中規定的標準光波長(cháng)信號，以便在DWDM系統中傳輸。
由于初期商用的EDFA帶寬平坦范圍在1540—1560nm，故早期使用的DWDM系統的復用光波長(cháng)多在1550nm附近。后來(lái)實(shí)際EDFA的增益譜寬為35nm，約4．2THz，其中增益起伏小于1dB的譜寬在1539—1565nm之間，若以1．6nm(對應200GHz)的波長(cháng)間隔，則最少可實(shí)現8波長(cháng)，乃至16波長(cháng)的同步放大；若以0．8nm(對應100GHz)的波長(cháng)間隔，則最少可實(shí)現16個(gè)波長(cháng)，乃至32個(gè)波長(cháng)的DWDM系統，再加上EDFA約40dB的高增益，大于100mW的高輸出功率，以及4—5dB的低噪聲值等優(yōu)越性能，故極大地促進(jìn)了DWDM系統的快速發(fā)展。
正如電放大器那樣，光放大器在放大光信號的同時(shí)也要引入噪聲。它由光子的自發(fā)幅射(SpontaneousEmission)產(chǎn)生。此種噪聲和光信號在光放大器中一起放大，并逐級積累形成干擾信號，即熟知的放大自發(fā)輻射(AmplifiedSpontaneousEmission，簡(jiǎn)寫(xiě)為ASE)干擾信號。這種ASE干擾信號經(jīng)多經(jīng)光放積累的功率會(huì )大到1—2mW，其頻譜分布與波長(cháng)增益譜對應。
這就是為什么經(jīng)過(guò)若干個(gè)OLA放大后必須經(jīng)過(guò)光電變換，分別取出各波長(cháng)光路的電信號進(jìn)行定時(shí)、整形與再生(3R)，完成光數字信號處理的主要原因，它決定了電中繼段或復用段的最大距離或最大光中繼段數。當然，其他因素例如允許的總的色散值也決定此電中繼段的.最大距離，這要由系統設計作光功率預算時(shí)，哪個(gè)因素要求最嚴格來(lái)確定。
二、DWDM系統的測試要求
以SDH終端設備為基礎的多波長(cháng)密集光波分復用系統和單波長(cháng)SDH系統的測試要求差別很大。首先，單波長(cháng)光通信系統的精確波長(cháng)測試是不重要的，只需用普通的光功率計測量了光功率值就可判斷光系統是否正常了。設置光功率計到一個(gè)特定的波長(cháng)值，例如是1310nm還是1550nm，僅用作不同波長(cháng)區光系統光源發(fā)光功率測試的較準與修正，因為對寬光譜的功率計而言，光源波長(cháng)差幾十nm時(shí)測出的光功率值的差別也不大。
可是，對DWDM系統就完全不同了，系統有很多波長(cháng)，很多光路，要分別測出系統中每個(gè)光路的波長(cháng)值與光功率大小，才能共發(fā)判斷出是哪個(gè)波長(cháng)，哪個(gè)光路系統出了。由于各個(gè)光路的波長(cháng)間隔通常是1．6nm(200GHz)、0．8nm(GHz)，甚至0．4nm(50GHz)，故必須有波長(cháng)選擇性的光功率計，即波長(cháng)計或光譜儀才能測出系統的各個(gè)光路的波長(cháng)值和光功率的大小，因此，用一般的光功率計測出系統的總光功率值是不解決問(wèn)題。其次，為了平滑地增加波長(cháng)、擴大DWDM系統容量，或為了靈活地調度、調整電路和的容量，需要減少某個(gè)DWDM系統的波長(cháng)數，即要求DWDM系統在增加或減少波長(cháng)數時(shí)，總的輸出光功率基本穩定。這樣，當有某個(gè)光路、某個(gè)凈負荷載體，即光波長(cháng)或光載頻失效時(shí)，又用普通光功率計測量總光功率值是無(wú)法發(fā)現問(wèn)題的，因為一兩個(gè)光載頻功率大大降低或失效，對總的光功率值很小。此時(shí)，必須對各個(gè)光載頻的功率進(jìn)行選擇性測量，不僅測出光功率電平值，而且還準確地測出具體的波長(cháng)數值后，才能確切知道是哪個(gè)波長(cháng)哪條光路出了問(wèn)題。這不僅在判斷光路故障時(shí)非常必要，而且在系統安裝、調測和日常維護時(shí)也很重要。
此外，為了測量光放大器增益光譜特性，尤其是增益平坦度，需找出各波長(cháng)或各光路的功率電平差值時(shí)，也必須測量出各光路的波長(cháng)值和光功率值。
由于DWDM系統有n個(gè)波長(cháng)，n個(gè)光路，等效于n個(gè)虛SDH光通信系統，故在系統的重要測量點(diǎn)必須有光分路器(分光器)，以避免在做波長(cháng)和功率測量時(shí)中斷系統，造成大量業(yè)務(wù)丟失。ト、便攜式光譜儀
適用于DWSM系統現場(chǎng)安裝調測與日常維護的便攜式光譜分析儀，除去前已介紹的HP70952B，Agilent86121A外，現舉OSP－102插件和OMS－100主機配合專(zhuān)用于DWDM系統測試的便攜式光譜分析儀為例，說(shuō)明采用可調諧光濾波器一方面使成本顯著(zhù)降低，一方面使重量減輕。體積縮小，有利于便攜。為便于使用，還增加了下述分立的方式。
(1)光譜分析儀方式
用可調諧光濾波器沿著(zhù)要選測的波長(cháng)范圍調整移動(dòng)，將以圖形方式顯示測量結果，可用游標定位估計波長(cháng)、功率數值，以及各波長(cháng)和功率差值的測試數據。還可用存儲器存儲兩個(gè)光譜的測試數據進(jìn)行比較。
(2)光纖系統方式
用表列出直到16個(gè)光路或波信道的被測試的波長(cháng)、功率和S/N。這種應用方式對光纖通信系統的日常維護測試特別有用。因為在DWDM系統的運行過(guò)程中，通常不希望光載頻信號的功率超過(guò)規定的容限。
(3)光功率計方式
可調諧光濾波器固定調整到所選的波長(cháng)，以數字顯示該波長(cháng)的光功率，就可以用來(lái)檢測該光路或信道光載頻功率隨時(shí)間的變化，即穩定程度。這一方式在檢測中斷故障時(shí)尤其有用。
(4)監視器輸出方式
將被濾出的光信號的一部分送到監視器輸出，就能在不其他光路或波信道業(yè)務(wù)的條件下對DWDM系統的某指定波信道進(jìn)行比特誤碼率測試，也可具體檢測出哪一個(gè)波信道傳輸。
總之，DWDM系統的測量技術(shù)和測試儀表正向著(zhù)更多波長(cháng)、更好的波長(cháng)測量精度和可分辨出更小的光路間隔，即向著(zhù)能滿(mǎn)足未來(lái)更高波分密度、更巨大的網(wǎng)絡(luò )容量的傳輸設備的要求發(fā)展。
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