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隨著通信技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)界的激烈競(jìng)爭(zhēng)，DWDM很快由骨干蔓延到區(qū)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)，在這些網(wǎng)路中，光元件重要而必需，如摻鉺光纖放大器、光轉(zhuǎn)頻器、拉曼光放大器等。為了要測(cè)試這些相關(guān)光元件產(chǎn)品的特性，光元件測(cè)試儀器整合系統(tǒng)在研發(fā)與產(chǎn)線量測(cè)的重要性就被凸顯出來，因?yàn)槲ㄓ蟹�(wěn)定的測(cè)試系統(tǒng)，才能評(píng)估相關(guān)元件性能及系統(tǒng)應(yīng)用性，也才能提升光纖通信技術(shù)與品質(zhì)。
發(fā)展趨勢(shì)
在1980年代中期，1,550nm的波長(zhǎng)就已使用在單模光纖系統(tǒng)上，主要是技術(shù)上較1,310nm來得成熟，光纖傳輸損失特性也比較優(yōu)良。加上在摻鉺光纖放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier；EDFA）問世以后，其使用波長(zhǎng)范圍正好落在1,550nm低損失波段，且近年來C-band、L-band等EDFA寬頻放大器的問世，使得光電業(yè)廠商更著重于1,550nm發(fā)展，另外高密度分波多工（DWDM）技術(shù)，近年亦來受到光纖通信界之注目，因?yàn)樗商峁┒嗤ǖ兰霸黾油ㄐ湃萘�，而DWDM光纖通信網(wǎng)路系屬寬頻網(wǎng)路系統(tǒng)（圖一），因此，寬頻放大器有相當(dāng)大的市場(chǎng)需求。
[圖一]
在網(wǎng)際網(wǎng)路通訊容量爆炸性增長(zhǎng)的時(shí)代，光纖主干線網(wǎng)路的資料是每三、五個(gè)月成長(zhǎng)兩倍，每年以數(shù)倍的速度成長(zhǎng)，未來光纖網(wǎng)路將運(yùn)用DWDM到區(qū)域網(wǎng)路之中，光纖覆蓋率相對(duì)增加，光訊分歧的數(shù)目多，造成的光訊放大需求亦將增加，因此，自然需要相當(dāng)多的光放大器。而目前在1.5μm波段的寬頻摻鉺光纖放大器，除了早期發(fā)展的C-band〈36～40nm〉，以及正在發(fā)展的L-band外，C-band加上L-band將可使光訊放大頻寬加倍到70～80nm，所以一些儀器廠商也陸續(xù)推出相關(guān)的量測(cè)設(shè)備，來因應(yīng)市場(chǎng)的需求。
此外具有高度指向性和高亮度的特性是雷射最普遍受到重視的因素，在固定波長(zhǎng)和可調(diào)波長(zhǎng)的雷射比較上，前者由于波長(zhǎng)固定較不具彈性，通常僅應(yīng)用在特定的功能，在一些工業(yè)利用上來說經(jīng)濟(jì)效益較低，而后者可提供一個(gè)動(dòng)態(tài)的波長(zhǎng)范圍，應(yīng)用在先進(jìn)的量測(cè)系統(tǒng)之中，不僅提高量測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度，且使量測(cè)系統(tǒng)有更高的彈性與適應(yīng)性。
以波長(zhǎng)可調(diào)雷射光源為例，通常一般波長(zhǎng)可調(diào)雷射光源僅有1～2個(gè)光輸出埠，且僅有一埠有波長(zhǎng)調(diào)整功能，但近來已出現(xiàn)新型波長(zhǎng)可調(diào)式雷射，基本架構(gòu)如圖二所示，應(yīng)用一雷射二極體其光源經(jīng)過一分光鏡〈BS〉到達(dá)光柵表面，光柵將光源反射至一光學(xué)鏡面上，此光學(xué)鏡面有一支點(diǎn)并利用旋轉(zhuǎn)鏡面角度來達(dá)到光波長(zhǎng)調(diào)整的目的，之后光源由光學(xué)鏡面反射回光柵表面分為兩道光路徑，一路直接由第二埠輸出，另一路又回到分光鏡再分成兩路經(jīng)由光衰減器之后從第一埠與第三埠輸出。
[圖二]
此架構(gòu)之光波長(zhǎng)可調(diào)雷射具有從1,510奈米至1,640奈米達(dá)到 130奈米（包含C-Band 1,530 ~ 1,565奈米及L-Band 1,525 ~1,625 奈米）的超寬調(diào)動(dòng)波長(zhǎng)范圍，另外在不同輸出埠上有其各別的適用范圍與特性，以第一輸出埠為例：其最主要特性為具有0～-30 dBm 動(dòng)態(tài)范圍之調(diào)整；第二輸出埠：其最主要特性為具有高功率雷射輸出最大可達(dá) +7dBm 以上；第三輸出埠：其最主要特性為高訊雜比的雷射輸出可高達(dá)70 dB以上。
此外，此光波長(zhǎng)可調(diào)雷射尚具有相位連續(xù)、快速掃描、設(shè)定波長(zhǎng)符合ITU-T規(guī)范，可與多種不同儀器做連線同步控制，或者可以利用內(nèi)建Ethernet功能來做外部控制。
由圖三實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可明顯看出，此種架構(gòu)下波長(zhǎng)可調(diào)雷射各個(gè)輸出埠的波長(zhǎng)與功率特性。
[圖三]
圖四為埠三的輸出光功率藉由光譜分析儀量測(cè)到的光譜圖，其光譜訊雜比可高達(dá)70以上。由于第一輸出埠具有內(nèi)建光衰減器在高波長(zhǎng)穩(wěn)定度下，其光功率可調(diào)范圍為0 ~ -30 dBm，可當(dāng)作測(cè)試光放大器特性之光源，如脈沖探測(cè)法（Pulse probe method）的輸入光源，其簡(jiǎn)易量測(cè)架構(gòu)如圖五所示。
[圖四]
[圖五]
在第二輸出埠上由于其為高功率輸出達(dá)7dBm，可用來當(dāng)作量測(cè)放大器特性時(shí)的飽和光訊號(hào)如圖五所示，另外可利用光分歧器將此功率分散至多個(gè)待測(cè)物使用，若是應(yīng)用在生產(chǎn)線測(cè)試平臺(tái)上即可減少設(shè)備成本及集中方便控制雷射光源的好處，如圖六所示。
[圖六]
在第三輸出埠上為高訊雜比之雷射，若搭配其他如光譜分析儀或光功率計(jì)，對(duì)于量測(cè)一些需要高動(dòng)態(tài)范圍之被動(dòng)元件如光濾波器、光隔絕器、光柵、光耦合器等，有絕對(duì)的適用性。
此外光調(diào)式雷射光源可搭配其他光測(cè)試儀器組合成為一光元件測(cè)試儀，如光功率計(jì)及感測(cè)器與轉(zhuǎn)接頭，并利用一電腦搭配控制軟體控制整套儀器操作，整體系統(tǒng)之架構(gòu)如圖六所示，此系統(tǒng)具有架構(gòu)簡(jiǎn)單與靈活的搭配性等優(yōu)點(diǎn)。在使用光調(diào)式雷射光源第三埠當(dāng)測(cè)試光源及搭配光感測(cè)器時(shí)，其動(dòng)態(tài)范圍可達(dá)50dB，并且此系統(tǒng)有高速量測(cè)的優(yōu)點(diǎn)，只需要應(yīng)用一個(gè)人電腦接上GPIB介面利用軟體控制整個(gè)系統(tǒng)如圖七所示使用方便。
[圖七]
以上述系統(tǒng)取一光濾波器當(dāng)待測(cè)物，可測(cè)得此元件的特性如圖八所示。
[圖八]
若將待測(cè)物改為光纖布拉格光柵〈FBG〉，并利用兩組光感測(cè)器及一組光循環(huán)器，量測(cè)其穿透與反射特性。
若是當(dāng)有多個(gè)待測(cè)物需量測(cè)時(shí)，并且需要監(jiān)控光源波長(zhǎng)是否有偏移現(xiàn)象時(shí)，可利用一精密光波長(zhǎng)計(jì)監(jiān)控可調(diào)式雷射光源搭配光通道選擇器可選擇多個(gè)待測(cè)物需量測(cè)，其系統(tǒng)架構(gòu)如圖九所示。
[圖九]
由上數(shù)個(gè)范例可知，一光元件測(cè)試系統(tǒng)可依使用者使用的測(cè)試環(huán)境與測(cè)試需求不同來搭配系統(tǒng)架構(gòu)，彈性極大，而搭配應(yīng)用軟體控制整套系統(tǒng)，對(duì)使用者來說更使人機(jī)介面操作方便，而這也是目前量測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
隨著通信技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)業(yè)界的激烈競(jìng)爭(zhēng)，DWDM傳輸技術(shù)很快由骨干網(wǎng)路蔓延到區(qū)域網(wǎng)路、企業(yè)網(wǎng)路，架構(gòu)方式亦有環(huán)、網(wǎng)狀的形式。在這些網(wǎng)路中，光元件非常重要，也是必需的關(guān)鍵，如摻鉺光纖放大器、光轉(zhuǎn)頻器、拉曼光放大器、光塞取多工器以及光交接器等。
這些網(wǎng)路元件在未來應(yīng)該要更具應(yīng)用價(jià)值，所以各家通信設(shè)備廠商正積極開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品，而為了要測(cè)試這些相關(guān)光元件產(chǎn)品的特性，就更凸顯光元件測(cè)試儀器整合系統(tǒng)在研發(fā)與產(chǎn)線量測(cè)的重要性，有了穩(wěn)定的測(cè)試系統(tǒng)才能評(píng)估相關(guān)元件性能及系統(tǒng)應(yīng)用性，也才能提升光纖通信技術(shù)與品質(zhì)。
摘自《光纖新聞網(wǎng)》
