GBT 16850.3-1999 光纤放大器试验方法基本规范 第3部分：噪声参数的试验方法.pdf 9页

'GB/T16850.3-1999前言本标准是根据IECTC86纤维光学技术委员会)正在制定中的阶段性标准草案(86C/189/CDV,86C/208/CDV1998)IEC61290-3《光纤放大器—基本规范第3部分:噪声参数的试验方法》制定的，在技术内容上与该国际标准草案等效。IEC61290-3是由IEC中央办公室预先给定的标准号，它包括三个分标准:IEC61290-3,IEC61290-3-1,IEC61290-3-2，规定了两种测量OFA噪声参数的试验方法:光谱分析仪方法、电谱分析仪方法。经过TC86第6工作组(WG6:光纤放大器)几年的工作，光谱分析仪方法已比较成熟，技术内容不会再有大变动，估计近期内就会正式通过，作为IEC出版物正式出版、发布。所以本标准规定的光谱分析仪方法在技术内容上等效采用了该国际标准草案。电谱分析仪方法还处在委员会草案阶段，同时国内也很少应用该方法，所以本标准中暂没有规定电谱分析仪方法。GB/T1685。在《光纤放大器试验方法基本规范》总标题下，包括9个独立部分:第1部分(即GB/T16850.1):增益参数的试验方法;第2部分(即GB/T16850.2):功率参数的试验方法;第3部分(即GB/T16850.3):噪声参数的试验方法;本标准是第3部分。本标准的附录A是提示的附录。本标准由中华人民共和国邮电部提出。本标准由邮电部电信科学研究规划院归口。本标准起草单位:邮电部武汉邮电科学研究院。本标准起草人:陈永诗。 中华人民共和国国家标准光纤放大器试验方法基本规范GB/T16850.3-1999第3部分:噪声参数的试验方法Basicspecificationforo川icalfibreamplifiertestmethods-Part3:Testmethodsfornoisefigureparameters1范围本标准规定了测量光纤放大器(OFA)噪声参数的光谱分析仪方法，确定了对OFA噪声参数进行准确、可靠测量的统一要求。本标准适用于对使用稀土元素掺杂有源光纤的OFA的测量。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T16849-1997光纤放大器总规范GB/T16850.1-1997光纤放大器试验方法基本规范第1部分:增益参数的试验方法3概述3.1光纤放大器(OFA)噪声参数包括以下项目:a)(总)噪声系数NF或(总)噪声因子F;b)信号一自发辐射差拍噪声系数或噪声因子;c)散弹噪声系数或噪声因子;d)自发辐射差拍噪声系数或噪声因子;e)多程干涉噪声系数或噪声因子;f)ASE-ASE光谱带宽Bsp-sp;g)前向放大的自发辐射(ASE)功率电平;h)反向放大的自发辐射(ASE)功率电平;i)ASE谱宽。光谱分析仪方法适用的参数如表1所列。表1OFA噪声参数的试验方法及适用的参数参数光谱分析仪方法总的噪声系数NF或噪声因子F信号一自发辐射差拍噪声系数或噪声因子丫散弹噪声系数或噪声因子〔丫)国家质量技术监督局1999一0I一02批准2000一03一01实施 CB/T16850.3-1998表1(完)参数光谱分析仪方法自发辐射差拍噪声系数或噪声因子(丫)多程干涉噪声系数或噪声因子ASE-ASE光谱带宽(甲)前向ASE功率电平丫反向ASE功率电平丫)ASE谱宽(丫)注:I/表示本方法可测参数;(V〕表示本方法具有测量该参数的可能性3.2上述参数的定义见GB/T16849,3.3本标准中缩写词一览表见附录A(提示的附录)。4光谱分析仪试验方法4.1试验装置测量OFA噪声参数的光谱分析仪法试验系统框图如图1。图la为ASE直接内插法(DI);图16为偏振消除法(PN)。光源模块a)ASE直接内插法(Dl)光隔离器偏振消除装置光源模块b)偏振消除法(PN)图1光谱分析仪法测量OFA噪声参数的两种典型试验装置框图4.1门窄带光源a)固定波长光源光源应产生相关规范中规定的波长和功率的光。除非另有规定，光源应发出连续的光波，其光谱宽度(半最大全宽FWHM)应小于1nm。例如:可以采用分布反馈激光器(DFB)、分布布拉格反射激光器(DBR)、外腔激光器(ECL)或具有窄带滤波器的发光二极管(LED).DFB激光器、DBR激光器和ECL的边模抑制比应大于30dB,输出功率波动应小于。05dB，在光源输出端使用一光隔离器可更好地达到这一要求。对于激光器光源，光源自发辐射和光谱底部的谱展宽应最小。b)可调波长光源光源应产生相关规范中规定的波长范围内的波长可调光，光功率应符合相关规范中规定。除非另有规定，光源应发出连续的光波，其FWHM谱宽应小于1nm。例如:可以采用ECI一或具有窄带滤波器的1,EDoECL的边模抑制比应大于30dB,输出功率波动应小于0.05dB，在光源输出端使用光隔离器可更好地达到这一要求。对于ECL，光源自发辐射和光谱底部的谱展宽应最小。4.1.2偏振控制器 GB/T16850.3-1998该器件应能提供所有可能的偏振状态(例如:各种方向的线偏振、椭圆偏振、圆偏振)作为输人信号光。偏振控制器可以由一个线偏振器和一个全光纤型的偏振控制器组成，或者由一个线偏振器、一个至少可在900内旋转的四分之一波片和一个至少可在1800内旋转的二分之一波片组成。偏振控制器的插入损耗变化应小于。2dB，该器件每一端的光回波损耗应大于50dB,4.1.3线偏振器线偏振器的消光比应至少为3odB，在每一端的光回波损耗应大于50dB。为使输入信号功率最大，宜优先选用一个可旋转的线偏振器。4.1.4可变光衰减器衰减可变范围应大于4odB,稳定性应优于士。.ldB，每一端的光回波损耗应大于50dB,4.1.5光谱分析仪(OSA)在OFA工作波长带宽内，光谱分析仪谱功率测量的偏振相关性应优于士。.1dB,稳定性应优于士o.1dB,测量波长准确度应优于士0.05nm，在动态范围内的线性度应优于士。.2dB，在输入端口的光回波损耗应大于5odB,4.1.6光功率计在OFA工作波长带宽和在一40^-+20dBm功率范围内，光功率计的测量准确度应优于土。.2dB,且与偏振状态无关。4门.7宽带光源光源应能在OFA工作波长带宽内(例如:1530^-1565nm)提供宽带光功率，在测量带宽范围内〔典型为10nm)输出功率谱平坦度应优于10.1dB。无信号时OFA产生的放大的自发辐射(ASE)能够作为宽带光源。4.1.8光连接器光连接器连接损耗的重复性应优于士。.1dB，该器件的光回波损耗应大于5odB4.1.9光纤跳线光纤跳线中光纤的模场直径应与OFA输人和输出端口所用尾纤的模场直径尽量接近。每一端的光回波损耗应大于50dB，跳线长度应短于2m,4.2试样OFA应工作在标称工作条件下，为避免不希望的反射可能引起OFA激射振荡，应使用光隔离器将试验下的OFA与外部隔离。这样将减小信号不稳定性和测量的不准确度。在测量期间内，应注意保持输入光的偏振状态。输入光偏振状态的变化，将因为所有使用光部件的微小偏振相关性而导致输人光功率变化，从而产生测量误差。4.3测量程序4.3.1校准4.3.1.1光谱分析仪光带宽的校准OSA的频域光带宽B。能用它的分辨率带宽(RBW)确定。光带宽的校准可用一个窄带光源或一个宽带光源实现。两种校准方法均适于DI测量方法或PN测量方法。a)用窄带光源校准校准步骤如下:1)将可调窄带光源(ECL或DFB)的输出端与OSA直接连起来。2)置OSA中心波长至被校信号波长a,。3)置OSA波长间隔为零。4)置OSA分辨率带宽(RBW)至所需值。5)置窄带光源波长至入，使得:k一RBW一S簇入落凡十RBW十S，选择S足够大使得两端波长落在OSA滤波器通带之外 GB/T16850.3-19986)记录OSA信号功率电平PO;)和P(k)(线性单位)。7)重复步骤5)和6)，在k一RBW一5(1;镇3,+RBW+8波长范围内调窄带光源波长8)按照下式确定OSA的波长光带宽:△“，(、)一{〔尸(})/P(,)Jd}⋯。二。·。.。.··⋯⋯(1)式中:P(k)—被校信号波长凡上测得的光功率，mw;P(A,)—窄带光源某一波长A,上测得的光功率，mw.9)对不同的信号波长重复以上程序。注:测量精度与窄带光源调谐间隔△入和整个波长范围内的功率平坦度有关。调谐间隔宜小于。.1nm，在整个波长范围内光功率变化应不大于。.4dB,b)用宽带光源校准本方法要求当分辨率带宽为最大值时，OSA具有一个矩形带宽限制滤波器。校准步骤如下:1)首先将一窄带光源(ECL或DFB)的输出端与OSA直接连起来，如果光源波长可调的话(如ECL),置窄带光源波长至一个规定的光源波长4.2)置OSA分辨率带宽至最大值，但不宜大于10nmo3)用OSA测量窄带信号的FWHM谱宽，AARNW。二。4)将宽带光源输出直接连到OSA.5)保持OSA分辨率带宽在最大值。6)用OSA测量在给定波长A.上的输出功率电平P,3w。二(线性单位)。7)置OSA分辨率带宽至所需值。8)用OSA测量在给定波长A.上的输出功率电平Psew(线性单位)。9)按照下式确定OSA的波长光带宽:AZswW=[Peaty/Paewm..IAAaaw二.二(10·····················⋯⋯(2)式中:Peaty—在给定波长A.上，置OSA分辨率带宽为所需值时测得的输出功率电平，mw;Peaty。二—在给定波长d.上，置OSA分辨率带宽为最大值时测得的输出功率电平，mw;A.1eawm..(a,)置OSA分辨率带宽为最大值时，测得的窄带信号的FWHM谱宽，nm10)对不同的信号波长重复以上步骤。对以上两种方法确定的波长光带宽△Aew(M，可用下面的近似方程式转换为频域光带宽么(人):Bo(O=‘仁(4一△,6(0/2)-’一(入+AAmO.)/2)一‘」”·”··”，·(3)式中::—自由空间中的光速，3X108m/s;凡—给定的光源波长，nm;Aaaw(A.)—OSA的波长光带宽，nm,注1一旦光带宽值确定下来，用OSA进行的全部测量都应采用校准时设定的分辨率带宽。2如果OFA中包括一个窄带光滤波器，当校准Bo(;.)时，OFA应置于光源和OSA之间。设定的分辨率带宽必须小于光滤波器带宽。4.3.1.2偏振消除装置插入损耗的校准采用PN方法时，需要对偏振消除装置插入损耗校准，插入损耗校准既可在ASE噪声电平测量之前进行，也可在ASE噪声电平测量之后进行。校准步骤如下:1)将光源模块的光输出直接连到OSA，调光源模块至相关规范中规定的信号波长l,，调可变光衰减器使输人信号功率达到所需值，调光源模块偏振控制器以获得所需的输入信号偏振状态。用OSA测缺IL源模块功率P,(dBm)o CB/"e16850.3-19982)将光源模块光输出与偏振消除装置的输入连接，再将偏振消除装置的输出与OSA直接连起来。3)调偏振消除装置的偏振控制器和线偏振器，使输出信号最小。4)使偏振消除装置的线偏振器处于步骤3)确定的状态，调节偏振控制器使输出信号最大。5)用OSA测量此时的输出信号功率P,,(dBm).6)用下式确定偏振消除装置的插入损耗L,o,(dB),L,,(k)=P，一P,o,···················⋯⋯(4)式中:P.—光源模块输出功率，dBm;尸、—偏振消除装置输出功率，dBm,4.3.1.3光谱分析仪功率校正因子的校准OSA功率校正因子(PCF)是对OSA测得的功率校准到绝对功率。本校准程序对DI和PN测量方法均适用。校准步骤如下:1)调光源模块至信号波长IL。将光源模块输出直接与光功率计连接起来，测量功率PPWRMTR(dBm)。2)将光源模块输出与光功率计断开，将光源模块输出直接与OSA连接起来，测量光功率POSA(dBm)。3)按照下式确定OSA的功率校正因子PCF(dB),PCF(.)=尸PWRMTR一尸OSA·，···················⋯⋯(5)式中:PPWRMTR—用光功率计测量的信号波长上光源功率，dBm;POSA—用OSA测量的信号波长上光源功率，dBm,4.3.2测量4.3-2.1内插法测量步骤如下:1)置OSA分辨率带宽至校准值。在噪声功率测量的整个过程中都不要改变该设定值。2)置光信号波长至相关规范中规定的波长。3)调光源模块的线偏振器，使光信号功率最大。4)调光源模块的偏振控制器，选择相关规范中指明的一个输入信号偏振状态。5)调光源模块的可变光衰减器使光信号功率至相关规范中规定的功率值。6)将光源模块输出直接连接到OSA输入端。7)测量光源的自发辐射功率谱Psse(A)(dBm)。用下式确定光源的总自发辐射功率谱Psse(})(dBm):P霸(A)一Psse(A)+PCF·························，，···⋯⋯(6)式中:Ps,,(A)—光源的自发辐射功率谱,dBm;PCF-OSA的功率校正因子，dB8)将光源模块与OSA分开，在二者之间接入OFA，如图la所示。9)测量放大的光源信号波长附近的前向ASE功率电平。根据这些测量波长上的前向ASE功率电平值，用一合适的多项拟合式进行内插，计算出未校正的以信号波长为中心的前向ASE功率电平(dBm)。10)按照下式确定总的未校正的前向ASE功率谱P罗"(A)(dBm):P罗以)二PSE(A)十PCF··································⋯⋯(7)式中:PSE(A)—未校正的OFA前向ASE功率谱,dBm;PCF—OSA的功率校正因子，dBo11)用GB/T16850.1规定的试验方法测量OFA的增益G(线性单位)。 GB/T16850.3-199812)从未校正的前向ASE功率谱中减去光源的自发辐射功率，就可确定OFA在信号波长上的前向ASE功率值，如式(8)所示:PABE(^,)=loigL10poae("}一。火X，100P=1a(de)j···············一(8)式中:Pss(A,)-信号波长上未校正的OFA的前向ASE功率谱,dBm;尸SSE(d,)一一信号波长上光源的自发辐射功率谱,dBm;G-OFA的增益(线性单位)。4.3-2.2偏振消除法测量步骤如下:1)将被试OFA接入测量装置，如图16所示。2)置OSA分辨率带宽至校准值。在噪声功率测量的整个过程中都不要改变该设定值。3)置光信号波长至相关规范中规定的波长。4)调光源模块的线偏振器，使光信号功率最大。5)调光源模块的偏振控制器，选择相关规范中指明的一个输入信号偏振态。6)调光源模块的可变光衰减器，使光信号功率至相关规范中规定的功率。7)调输出偏振控制器和偏振消除装R的线偏振器使输出信号最大。8)使偏振器处于步骤7)确定的状态，调偏振控制器使OFA输出信号最小。9)测量放大的光源信号波长附近的自发辐射功率。采用一合适的内插技术确定信号波长上未校正的自发辐射功率谱PaE(-U(dBm),10)按照下式确定OFA的总前向ASE功率电平P黑(A.)(dBm):P耀(A,)=PSE(1)+LPO,+PCF+3···························⋯⋯(9)式中:PSE认)—信号波长上，OFA的未校正的总自发辐射功率谱,dBm;Leoi—偏振消除装置的插入损耗，dB;PCF-OSA功率校正因子，dB11)用GB/T16850.1规定的试验方法测量OFA的增益G(线性单位)。4.4计算信号泊发辐射差拍噪声系数用下面公式计算:NF=e-=(Pi.,L)=PASS("4)一101g[GhvBp(k)]··················⋯⋯(10)式中:Pnsa(k)-OFA的总前向ASE功率电平，dBm;G—OFA的增益(线性单位);h普朗克常数，6.626X10-""Ws2;，—光信号频率，Hz;Bo(4)-OSA的光带宽，Hz,4.5测量结果测量结果报告应包括:a)试验方法标准编号;b)试验方法和试验装置框图;c)光源类型及FWHM谱宽;d)泵浦光功率(采用时);e)环境温度和相对湿度;f)输入信号光功率P=,9)光谱分析仪波长分辨率和光带宽B};h)输入信号波长k和测量波长范围; Ga/T16850.3-1998i)OFA的线性增益G;J)总的前向ASE功率;k)信号泊发辐射差拍噪声系数NF,;,.,1)试验日期和测量人员。 GB/"r16850.3-1998附录A(提示的附录)缩写词一览表ASE放大的自发辐射DBR分布布拉格反射激光器DFB分布反馈激光器DI直接内插法ECL外腔激光器FWHM半最大全宽LED发光二极管OFA光纤放大器OSA光谱分析仪PN偏振消除法RBW分辨率带宽'