用全波段测试法优化光器件性能

人们希望CWDM或者DWDM器件在不久的将来能够集成到PON网络中，这样可以增大接入网的带宽。这需要了解器件在所有波段的特性。通常情况下，人们使用以下3种方法中的1种或者几种结合起来对绝大多数无源光器件进行测试。

  图2.8通道光器件在1260nm～1630nm区域内测得的插入损耗和偏振相关损耗。

离散多波长测试法。这种测试系统主要包含1个或者几个激光器光源以及光功率计、光回波损耗仪、扰偏器。测试时，使用光开关来切换各个光源同仪表之间的连接，切换过程是自动化的，能够提升整个系统的测试效率。但是，这种方法测试的结果不能反映被测器件的详细光谱特性，只能被认为是"若干点"的测试结果。

宽谱光源加光谱仪测试方法。损耗测试系统可以看作是一个线性系统，也就是说被测器件(DUT)可以被放置到光源和光探测器之间的任何一个地方。采用光谱分析仪(OSA)结合宽谱光源，那么被测光器件可以直接放在光源和光谱仪之间。这种方法的缺点就是一次只能测试一个端口，如果被测器件是1×16的CWDM器件或者1×32的光分路器，就需要分别对这16或者32个端口进行全波段测试。此外，由于光谱仪不容易测试偏振相关损耗，所以如果需要测试PDL的话，还需要再增加一套测试系统。这种测试方法有不少缺点，比较突出的是，同一个被测器件，每次测量需要连接两次，此外还要处理大量的测试结果。在测试光器件的回波损耗(ORL)以及方向性时，同样会遇到这些问题。目前商用的光谱分析仪(OSA)已经能用于C波段以及C+L波段，但对目前市场新出现的不少无源光器件却显得有些不足了。

为了评估这些测试方法的效率，我们以测试一个8通道的CWDM无源光器件的插损(IL)为例来估算一下测试时间。首先，为了测定每个通道的损耗，我们需要扫描8次。接着，为了测量各个通道之间的隔离度(以前称为"串扰")，测试时需要调宽光谱仪的波长分辨率来提高测试动态范围，再至少扫描8次以上。因此，仅测试这一个光器件的插入损耗特性就需要花费10分钟的时间。这会给器件的生产成本带来较大影响，尤其是PDL、ORL这些指标也需要类似的测试时间。因此，当大批量生产这些器件的时候，测试时间便成为瓶颈。

波长扫描法，也称为(光)频率扫描法。这是一种令人关注的方法，通常被称为"波长扫描法"，系统中有多个光探测器。也有人称前面介绍的采用宽谱光源加光谱分析仪的测试方法为波长扫描法。不同的是现在介绍的这个方法是产生一个波长可以连续变化的单波长(单频)光信号，送到被测器件，变化光波长和偏振态，检测器件输出光的功率。采用一个光探测器就可以测试光器件的响应，这样就可以确定插入损耗、偏振相关损耗以及回波损耗等参数。

这种测试方法通常使用可调谐激光器，它的波长可以连续变化;需要测量PDL时，加上偏振控制器就可以了。如果测试系统中集成了多个探测器，这最好不过了，扫描一次就可以测量出全部信道的参数。这样可以加快多端口光器件的测试过程。提高测试速度的最终办法就是系统中要有消偏振的扫描光源、偏振分集接收探测器(每个极化方向对应一个光探测器)。例如，测试一个32通道的光器件，就需要128个光电探测器，32个用于分离偏振态的光路，此外还有相关的电路。这会造成系统很复杂、昂贵，没有商用价值。

单个可调谐激光器光源(TLS)波长变化的范围只有100nm~150nm，不超过200nm;所以现今使用的系统，全波段扫描是通过控制一个或者多个可调谐激光器光源来实现的。当系统要处理宽的光谱范围时，需要数据处理接口搜集处理相关信息。这样下来使得系统复杂度增大。O波段的测试目前是个难题，因为只有很少的可调谐激光器光源可以覆盖这个波段;所以，能胜任C波段和L波段以外波长范围的测试的系统还很少。目前，完成一个8通道CWDM光器件插入损耗的测试，需要几秒钟，如果还需要测试偏振相关损耗的话，则需要10分钟左右。