用全波段测试法优化光器件性能

通信界的最近进展主要集中于城域网和接入网，因为它们可以解决存储局域网络(SAN)、视频点播(VOD)、高清晰电视(HDTV)、智能家庭、远程会议等应用所带来的带宽危机。

新型的光纤已经能够传送整个光通信波段，包括O波段、E波段、S波段、C波段、L波段以及U波段，同时网络业务提供商正在规划未来5年的投资。

用在这些新的应用中的光器件各有不同，测试方法也互有差别，但在大部分情况下这些方法都未实际使用。现在光器件的产量不断飙升，所以必须研究更为切实的测试方法。在同一个测试平台上测量光器件在整个波段内的性能就是个很好的方法。全波段测试的结果可给网络服务提供商提供保证，让他们可以对未来的无源光网络(PON)、粗波分复用(CWDM)网络进行优化，且向下兼容。

在PON网络中有两种主要的无源光器件。一个是波分复用器/解复用器，另一个是1×N或者2×N的光分路器，其中N可以是4、8、16或者32。波分复用器/解复用器可以用在"三工器件"(triplexers)中，以该器件为例，其主要功能是将PON网络中三个波长的光信号进行分离、合路，这三个波长分别是1310nm、1490nm和1550nm。

由于这些器件用在PON网络的不同位置，因此对他们的测试要求也不同。例如，要求波分复用器/解复用器(光滤波器)满足不同通带之间要有足够的隔离度，而对1×N或2×N的光分路器的期望是光分路比在各个光波段尽可能一致。尽管对这些器件的要求不同，但是人们还是希望能够了解这些器件对整个光谱的响应。ITU-TBPON标准G.983就对此作出了陈述，要求所用光器件至少标出在两个光波段下的指标，这两个光波段是1260nm~1360nm波段和1480nm~1580nm波段，这两个波段分别在光网络终端(ONU)和光线路终端(OLT)中使用。

对于光功率预算来说，有个大家熟知的参数就是1dB余量，对于PON网络而言这就意味着它额外所能延伸的距离和覆盖的范围。例如，在1310nm波段，光纤的损耗是0.35dB/km，那么多1dB的额外损耗，就意味着网络的延伸范围要减少2.8km。在一些情况下，它会严重影响通信基础设施的潜在收益。因此，精确测定PON网络中光器件的参数已经变得十分重要了。

      图1.一个1×32路的光分路器的典型测量结果

图1a是插入损耗(IL)测试结果，图1b是偏振相关损耗(PDL)测试结果。从图中可以看出，在很宽的波长范围内，插入损耗的测试是比较容易实现的，而偏振相关损耗(PDL)的测试却不是那么简单。

图1a和1b分别给出了插入损耗(IL)测试和偏振(极化)相关损耗(PDL)测试，测试了一个1×32路的光分路器的各个输出端口。从测试结果我们可以看出这个器件在各个波长处所呈现的一致性情况。尽管大多数器件制造商已经拥有在较宽波段内测试插入损耗的技术，但是并不一定意味着他们能够完成全波段下偏振相关损耗的测试，PDL的测试往往只是针对少数几个波长完成的。这会导致在全波段环境下使用时，人们容易低估PDL的不一致性。

现在，粗波分复用(CWDM)网络已经广泛应用到存储局域网络(SAN)以及城域网络建设之中，人们认为它是一种"低成本的CWDM"技术。尽管人们还在讨论CWDM器件制造起来是否真的便宜，用于CWDM的波长配置标准却仅定义了16个波长，这会限制实际使用的波长数，而且也限制了更新，反过来会影响系统维护的成本。

最常使用的是4波、8波光器件，这些光器件需要在1460nm~1620nm波长范围内，依据实际配置(可能是S波段、C波段或者L波段)进行测试，测试的光谱宽度是100nm~160nm。对于16波的光器件，就需要在1260nm~1620nm波长范围内进行测试。由于滤波器需要保证对相邻信道的隔离度至少是45~55dB，因此不容易找到两全其美的测试方法，也就是既能保证宽的光谱范围，又有大的动态范围，而且波长和损耗测试都很准确的方法。CWDM或PON系统中，器件测试要求达到的精度是50pm或者取样分辨率精度为100pm就足够了，而对DWDM却是5pm。同DWDM网络相比，尽管PON网络和CWDM网络对波长精度的要求不是那么严格，但是对损耗测试精度的要求却十分严格。