在测试WDM (包括CWDM和DWDM) 系统的过程中,OSNR (光信噪比) 是反映系统性能的重要指标。光谱仪的分辨率如何影响OSNR结果?如何正确选择合适的分辨率?
首先我们来看下OSNR的计算方法,根据IEC规范,可以由以下公式获得:
可以看出,准确计算OSNR的关键取决于OSA获得的每个通道的Pi (信号功率) 和Ni (噪声功率) 的精度。Bm是测量过程中光谱仪的分辨率,Br是归一化噪声带宽,通常为0.1nm。精确测量Pi与Ni,决胜于光谱分析仪 (以下简称OSA) 的分辨率!
随着DWDM的信道间距越来越窄,调制速率越来越高,OSNR的精确测量变得越来越困难。为了精确测量调制信号的功率,需要一个相对宽分辨率的带宽滤波器,并且该滤波器的垂直边缘必须非常陡峭,以正确捕获信号调制带的功率,而不会受到相邻信道信号的干扰。如图1所示。
▲图1
▲图2
▲ 图3
▲图4:不同分辨率下测到的10Gbit/s NRZ,
25GHz Ultra DWDM系统的功率谱曲线
表1 对调制信号功率测量时的OSA(AQ6370D)分辨率推荐设置
OSA | 建议设置(实际分辨率) | ||
100GHz间隔, 10Gbit/s NRZ系统 | 50GHz间隔, 10Gbit/s NRZ系统 | 25Ghz间隔,10Gbit/s NRZ系统 | |
AQ6370D | 0.5nm(358pm) | 0.2nm(143pm) | 0.2nm(143pm) |
以上是关于信道信号功率的测试。如开头说讲,OSNR还跟噪声功率有着密不可分的关系,接下来我们来看如何进行噪声测试会比较合理。
▲图5
然而,OSA规范中的功率精度和功率平坦度也受到分辨率的影响。当AQ6370D分辨率设置大于0.05nm时,可以保证精度和平坦度。对于噪声功率测量,应使用保证功率精度的分辨率设置来确保整体测试精度。
表2,测试噪声功率时OSA的分辨率推荐设置
*1 超出保证功率精度的分辨率
但是,细心的朋友可能会发现测试功率中使用的分辨率和测试噪声不一致。测量信号的功率分辨率需要更大,而测量噪声的功率分辨率需要更小,这两者是矛盾的吗?用分光计测试只能保证一个吗?
事实上,横河AQ6370D有一个为该测试设计的功能,“双曲扫描功能Dual Trace Function”,它使AQ6370D能够分别计算不同分辨率的信号功率和噪声功率,为了获得OSNR的准确结果,我们只需要扫描两条曲线。如图6所示,黄色曲线Trace A读取信号功率,红色曲线Trace B读取噪声功率。
▲图6 AQ6370D中“Dual Trace”功能的分析举例
Dual Trace功能可以在ANALYSIS2-WDM-Parameter setting设置,图7。
▲图7
选择高分辨率、大动态范围的光谱仪对精确分析DWDM的OSNR至关重要。AQ6370D的最高分辨率为0.02nm,动态范围大于78dB,可有效准确测量信号灯和噪声灯的功率,并结合正确的设置,确保OSNR的分析结果,是DWDM系统测量的理想选择。
注:
本文所述基于实验系统进行测量,测量条件或测试能力会根据实际情况有所不同。
当使用以上设置进行实际测量时,根据系统的动态啁啾、色度色散、调制格式等情况,测量结果会有差异,需要重新设置测试条件。