安立知公司／邱先成
随著通信技术发展及产业界的激烈竞争，DWDM很快由骨干蔓延到区网、企业网，在这些网路中，光元件重要而必需，如掺铒光纤放大器、光转频器、拉曼光放大器等。为了要测试这些相关光元件产品的特性，光元件测试仪器整合系统在研发与产线量测的重要性就被凸显出来，因为唯有稳定的测试系统，才能评估相关元件性能及系统应用性，也才能提升光纤通信技术与品质。
发展趋势
在1980年代中期，1,550nm的波长就已使用在单模光纤系统上，主要是技术上较1,310nm来得成熟，光纤传输损失特性也比较优良。加上在掺铒光纤放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier；EDFA）问世以后，其使用波长范围正好落在1,550nm低损失波段，且近年来C-band、L-band等EDFA宽频放大器的问世，使得光电业厂商更著重于1,550nm发展，另外高密度分波多工（DWDM）技术，近年亦来受到光纤通信界之注目，因为它可提供多通道及增加通信容量，而DWDM光纤通信网路系属宽频网路系统（图一），因此，宽频放大器有相当大的市场需求。
[图一]
在网际网路通讯容量爆炸性增长的时代，光纤主干线网路的资料是每三、五个月成长两倍，每年以数倍的速度成长，未来光纤网路将运用DWDM到区域网路之中，光纤覆盖率相对增加，光讯分歧的数目多，造成的光讯放大需求亦将增加，因此，自然需要相当多的光放大器。而目前在1.5μm波段的宽频掺铒光纤放大器，除了早期发展的C-band〈36～40nm〉，以及正在发展的L-band外，C-band加上L-band将可使光讯放大频宽加倍到70～80nm，所以一些仪器厂商也陆续推出相关的量测设备，来因应市场的需求。
此外具有高度指向性和高亮度的特性是雷射最普遍受到重视的因素，在固定波长和可调波长的雷射比较上，前者由于波长固定较不具弹性，通常仅应用在特定的功能，在一些工业利用上来说经济效益较低，而后者可提供一个动态的波长范围，应用在先进的量测系统之中，不仅提高量测结果的准确度，且使量测系统有更高的弹性与适应性。
以波长可调雷射光源为例，通常一般波长可调雷射光源仅有1～2个光输出埠，且仅有一埠有波长调整功能，但近来已出现新型波长可调式雷射，基本架构如图二所示，应用一雷射二极体其光源经过一分光镜〈BS〉到达光栅表面，光栅将光源反射至一光学镜面上，此光学镜面有一支点并利用旋转镜面角度来达到光波长调整的目的，之后光源由光学镜面反射回光栅表面分为两道光路径，一路直接由第二埠输出，另一路又回到分光镜再分成两路经由光衰减器之后从第一埠与第三埠输出。
[图二]
此架构之光波长可调雷射具有从1,510奈米至1,640奈米达到 130奈米（包含C-Band 1,530 ~ 1,565奈米及L-Band 1,525 ~1,625 奈米）的超宽调动波长范围，另外在不同输出埠上有其各别的适用范围与特性，以第一输出埠为例：其最主要特性为具有0～-30 dBm 动态范围之调整；第二输出埠：其最主要特性为具有高功率雷射输出最大可达 +7dBm 以上；第三输出埠：其最主要特性为高讯杂比的雷射输出可高达70 dB以上。
此外，此光波长可调雷射尚具有相位连续、快速扫描、设定波长符合ITU-T规范，可与多种不同仪器做连线同步控制，或者可以利用内建Ethernet功能来做外部控制。
由图三实验数据中可明显看出，此种架构下波长可调雷射各个输出埠的波长与功率特性。
[图三]
图四为埠三的输出光功率藉由光谱分析仪量测到的光谱图，其光谱讯杂比可高达70以上。由于第一输出埠具有内建光衰减器在高波长稳定度下，其光功率可调范围为0 ~ -30 dBm，可当作测试光放大器特性之光源，如脉冲探测法（Pulse probe method）的输入光源，其简易量测架构如图五所示。
[图四]
[图五]
在第二输出埠上由于其为高功率输出达7dBm，可用来当作量测放大器特性时的饱和光讯号如图五所示，另外可利用光分歧器将此功率分散至多个待测物使用，若是应用在生产线测试平台上即可减少设备成本及集中方便控制雷射光源的好处，如图六所示。
[图六]
在第三输出埠上为高讯杂比之雷射，若搭配其他如光谱分析仪或光功率计，对于量测一些需要高动态范围之被动元件如光滤波器、光隔绝器、光栅、光耦合器等，有绝对的适用性。
此外光调式雷射光源可搭配其他光测试仪器组合成为一光元件测试仪，如光功率计及感测器与转接头，并利用一电脑搭配控制软体控制整套仪器操作，整体系统之架构如图六所示，此系统具有架构简单与灵活的搭配性等优点。在使用光调式雷射光源第三埠当测试光源及搭配光感测器时，其动态范围可达50dB，并且此系统有高速量测的优点，只需要应用一个人电脑接上GPIB介面利用软体控制整个系统如图七所示使用方便。
[图七]
以上述系统取一光滤波器当待测物，可测得此元件的特性如图八所示。
[图八]
若将待测物改为光纤布拉格光栅〈FBG〉，并利用两组光感测器及一组光循环器，量测其穿透与反射特性。
若是当有多个待测物需量测时，并且需要监控光源波长是否有偏移现象时，可利用一精密光波长计监控可调式雷射光源搭配光通道选择器可选择多个待测物需量测，其系统架构如图九所示。
[图九]
由上数个范例可知，一光元件测试系统可依使用者使用的测试环境与测试需求不同来搭配系统架构，弹性极大，而搭配应用软体控制整套系统，对使用者来说更使人机介面操作方便，而这也是目前量测系统的发展趋势。
随著通信技术发展及产业界的激烈竞争，DWDM传输技术很快由骨干网路蔓延到区域网路、企业网路，架构方式亦有环、网状的形式。在这些网路中，光元件非常重要，也是必需的关键，如掺铒光纤放大器、光转频器、拉曼光放大器、光塞取多工器以及光交接器等。
这些网路元件在未来应该要更具应用价值，所以各家通信设备厂商正积极开发相关的产品，而为了要测试这些相关光元件产品的特性，就更凸显光元件测试仪器整合系统在研发与产线量测的重要性，有了稳定的测试系统才能评估相关元件性能及系统应用性，也才能提升光纤通信技术与品质。
摘自《光纤新闻网》
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