Fred Wang
日立金属（美国）公司
摘要：本文日立金属公司（HML）目前成功设计出一种用于现存和下一代光网络测试的微型串行集成型功率监测仪（IPM），对其结构，应用，优势进行了简要的描述。
关键词：IPM
简介
日立金属公司（HML）通过与Pactonix公司合作，目前已经成功设计出一种用于现存和下一代光网络测试的微型串行集成型功率监测仪（IPM）。电信行业的经济变革需要网络更富弹性，可靠性和成本效益，同时更易于运转和维护。这就要求光信号的状态必须能在整个网络的各个不同位置上被了解和监测到。接着这种监测的信号状态被传送到中心控制单元，从而了解到整个系统的运转情况。
在所有的信号参数中，光信号功率是几个最主要的参数之一。无论是监测发射器的输出功率等级，以及放大器的输入输出信号等级，还是在保护网络方案中感测信号的缺失，或是其他众多应用，功率监测都是一个基本测量因素。
精确的信号功率测量是一个通讯网络的基本要素
经过这几年的发展和铺设，光通讯网络目前已经变得越来越复杂。精确的信号功率测量已经成为系统设计，管理，保护和维护方面的最基本要求。无论是在长途领域，还是在城域接入领域，功率监测仪都是必不可少的网络测试工具。以下所列举的例子可以说明IPM在光纤通信网络中的重要性。
（1）信号的发射
信号的发射一般是通过激光发射机来完成，进入光纤的光信号功率必须经过校准并保持在特定的水平上，以便最大化地发挥出整个系统的性能。通常一个inline功率监测仪被放在一个inline可调光衰减器（VOA）的后面。功率水平由IPM测得，并被用做反馈信号来进入VOA，实现对输出功率水平的动态校准和维护。IPM的信号探测功能也可以用在系统的错误探测和警报反馈上，如果主要激光器不能提供足够的功率水平的话，就需要准备一个光开关和一个备用DFB激光器来做备份和保护。
（2）信号的放大
在EDFA的输入输出端，必须要测量功率，放大器因而可以动态地校准它的增益等级。
（3）信号复用/解复用
（4）信号保护
保护开关：感测有没有光
为了感应光纤中光波的存在，需要在保护方案中配置in-line功率监测仪。
（5）信号接收
饱和测试以及警报阀值测试。
基于partial –reflector的IPM
到目前位置，最完美的功率监测方式是利用一个抽头耦合器（Tap-coupler）结合一个尾纤式光电二极管来实现的。这种抽头耦合器既可以是熔融光纤抽头耦合器也可以是一个基于三端口tapper的薄膜滤波器。InGaAs通常被用在波长窗口为1200nm到1750nm的尾纤式光电二极管上。一个完整的功率监测仪需要人工光纤熔融接合和光纤路由。这就推动了那些紧凑，可靠且兼具成本效益的解决方案的发展。
如今市面上的集成功率监测仪（IPM）由各种不同技术生产，每一种都有自身的优势和不足。这当中主要有四种不同的技术，如消散波耦合法(evanescent coupling)，光纤微屈法，集成波导以及局部传输薄膜滤波器方法。HML是目前业界第一家能采用薄膜滤波器制造出高性能，低成本，且小型化IPM的制造厂家。
HML享有专利的IPM设计技术是基于一个集成插头双光纤准直仪以及一个光电二极管。输入输出光纤必须与一个带有部分反射薄膜的双纤准直仪相匹配。薄膜滤波器被用来设计满足不同波长相关的信号采样需求的。这种紧凑的设计为HML的IPM提供了高热量稳定性，长期可靠性，出色的电/光性能以及很低的制造成本等优点。
图1：输入输出光纤与双纤准直仪互相匹配，薄膜滤波器放在光电二极管的前面，该准直仪聚焦在反射薄膜上。
IPM具有很高的性能
作为一个光功率监测仪，类似插损（IL），偏振相关损耗（PDL），偏振相关响应（PDR），波长相关响应（WDR）等等这些反映器件性能的参数都要被测试。同时尺寸的减少和探测波长范围的扩大也可以使器件在现场铺设时更加通用。
相比传统的光功率监测仪，IPM具有以下优点：
1、尺寸小
在单通道功率监测方面，传统的带有熔融耦合器的tap/监测仪的尺寸一般为80mm x 50mm x 5mm，而IPM只有φ3mm x15mm那么大。尺寸的减少不仅可以减少制造成本，而且还可以作为现有设备的附加器件来使用。
2、PDR和PDL
和传统功率监测仪不同的是，IPM由于采用圆柱结构设计而使得PDR和PDL达到最小化。因此，IPM可以提供更好的功率测量精度，尤其是tap ratio很低的情况下（如小于1%）。
3、波长相关损耗（WDL）以及波长相关响应（WDR）
由于WDL和WDR均与IPM中的元件有直接的关系，因此可以通过调节薄膜的属性来获得一个理想的参数。对于一些特殊的波长相关性能（比如说是能带功率探测）可以通过带通tapping薄膜来实现。这些参数对于那些传统的tap/监测仪来说是很难测到的。
摘自 光纤新闻网
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