为DWDM测试选择最佳光谱分析仪

一．面对DWDM测试挑战

密集波分复用（DWDM）是作为电信服务提供商的关键性全局解决方案出现的。这项技术提供可扩展带宽，克服了其它方案耗费光纤带宽的缺点，能处理不同的数据格式和比特率，易于集成到当前网络架构之中，并且价格合理。
但DWDM技术也要求测试设备制造商设计出现场和实验室环境下性能同样优异的测试仪器。在保证高性能的基础上，现场测试仪器还要易于操作，即便是网络管理者没有时间尝试和掌握新技术也没问题。

便携式光谱分析仪能够测量DWDM系统大部分参数，用于安装、试车、维护和故障定位，也可以持续监视DWDM信号的关键参数以检测系统稳定性，在保证DWDM系统正常运行中扮演着不可或缺的角色。

二．测量原理

光谱分析仪能将光波信号按其各组成部分的波长分解，这意味着在一定波长范围内可以清晰地看到光谱轮廓。光谱轮廓以图形方式显示，横轴为波长，纵轴为对应功率，如图1所示。用这种方法可以将单根光纤上的DWDM成分信号分开，进行单个通道的分析，也可以分析各通道的谱间干扰。

图1 典型的光谱分析仪曲线

在现场测试应用中，衍射光栅是将光波分解成组分(颜色)的首选方法。顾名思义，衍射光栅是一个色散元件，由于表面刻有大量精密平行刻槽，能将输入光信号分解即衍射成光谱。光信号一旦被衍射，就可以把一个探测器调整到和某一特定波长对准，检测出其功率大小。要测量另一波长信号，探测器必须再被调整到这一要测量的波长上，依次类推，从而测量出光信号的光谱图。

图2示出了一个使用固定探测器—单通单色仪的最简单的光谱分析仪装置。今天的光谱分析仪已经采用更新式的色散光栅排列、多通道方案以及更有效的功率检测方法对这一基本设计做了改进。

图2 简单的光谱分析仪设计

三．光谱分析仪的关键指标

一台光谱分析仪的可接受动态范围是多少？为什么宽波长范围是优点？分辨带宽为什么重要？对这些问题的回答取决于用户的具体需要、标准化机构制订的规范及DWDM工业发展趋势。

从网络运营商的角度来讲，光谱分析仪必须容易使用、便携，而且坚固。再者，光学性能必须满足目前的测试需要及可预见的发展要求，以免很快过时。

对于标准制定者，功率准确度、动态范围和分辨率带宽是最重要的参数。指标的标准今天已被广泛接受，但标准制定者必须确保他们的建议建立于客观准则和可靠实验的基础之上—这是一个耗费时间的过程。

系统制造商和集成商也是指标的可靠来源，他们也发展了一些经验性的规范，以使其系统不仅满足当今通信业务的要求，还要满足类似DWDM等可升级技术的未来要求。

1．光抑制比

光抑制比（ORR）是光谱分析仪最重要的指标之一，定义为光谱分析仪在距离载波峰值某一给定距离位置上可以测量到的最大光噪声比。

图3是两个由同一个信号测得的光谱曲线对比。上面的曲线由光抑制比较差的光谱分析仪测得，下面的曲线则由光抑制比较好的光谱分析仪测得。如果多个通道相隔很近（如50GHz），好的光抑制比的重要性就更加显而易见。

图3 光抑制比

从图4中较上面的DWDM信号轮廓的大部分光谱细节被掩盖的事实，可以更清楚地看出光抑制比的限制。光谱分析仪的使用者最关心的是得到真实光谱轮廓的清晰图象，如果光谱分析仪的ORR小于待测系统的光信噪比（OSNR），用户得到的是所用仪器的ORR受限曲线，而非真实的光信号行为。

图4 系统识别时ORR指标的影响

显然，信道数的增加和信道间间距的减小是更高的光抑制比（ORR）和功率测量指标改进的驱动力，但另一个重要因素是每个通道上的时分复用比特率。今天的DWDM系统设计所遵从的建议是基于STM-16/OC-48（2.5Gbps），但随着STM-64/OC-192（10Gbps）的逼近将会促进测量更高OSNR值的需求。一般情况下，这个速率的增加要求OSNR的测量能力提高4～5dB。

系统集成商和制造商有义务提供满足目前需要并为将来升级作好准备的系统。正是由于这个义务，他们采用了更为严格的动态范围和ORR标准，这些指标是DWDM系统在安装和试车时必须检测的。这样，他们就可以预测安装的性能。根据不同的情况，系统集成商一般需要检测的OSNR范围在21dB～35dB之间。顶级光谱分析仪可保证距离峰值0.4nm处的ORR值至少为50dBc。

2．宽功率动态范围

这项指标反映光谱分析仪中的光探测器有效测量WDM应用所要求的各种不同光功率电平的能力。具有宽动态范围的光谱分析仪，在同一的数据采集中，能准确地测出较高的功率值和较低的噪声基底，从而使绘制的谱线