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四种光无源器件的测试方法介绍
作者:  来源:  发布时间:2008-8-25 9:37:32  浏览次数:6133次
光无源器件测试是光无源器件生产工艺的重要组成部分,无论是测试设备的选型还是测试平台的搭建其实都反映了器件厂商的测试理念,或者说是器件厂商对精密仪器以及精密测试的认识。不同测试设备、不同测试系统搭建方法都会对测试的精度、可靠性和可操作性产生影响。本文简要介绍光无源器件的测试,并讨论不同测试系统对精确性、可靠性和重复性的影响。    
 

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  在图一所示的测试系统中,测试光首先通过偏振控制器,然后经过回波损耗仪,回波损耗仪的输出端相当于测试的光输出口。这里需要强调一点,由于偏振控制器有1~2dB插入损耗,回波损耗仪约有5dB插入损耗,所以此时输出光与直接光源输出光相比要小6~7dB??梢杂昧礁ザ颂叻直鸾釉诨厮鹨呛凸β始粕?,采用熔接方式做测试参考,同样可采用熔接方法将被测器件接入光路以测试器件的插损、偏振相关损耗(PDL)和回波损耗(ORL)。 

  该方法是很多器件生产厂商常用的,优点是非常方便,如果功率计端采用裸光纤适配器,则只需5次切纤、2次熔纤(回损采用比较法测试*)便可完成插损、回损及偏振相关损耗的测试。但是这种测试方法却有严重的缺点:由于偏振控制器采用随机扫描Poincare球面方法测试偏振相关损耗,无需做测试参考,所以系统测得的PDL实际上是偏振控制器输出端到光功率计输入端之间链路上的综合PDL值。由于回损仪中的耦合器等无源器件以及回损仪APC的光口自身都有不小的PDL,仅APC光口PDL值就有约0.007dB,且PDL相加并不成立,所以PDL测试值系统误差较大,测试的重复性和可靠性都不理想,所以这种方法不是值得推荐的方法。改进测试方法见图2所示。  

 
   在图2测试系统中,由于测试光先通过回损仪再通过偏振控制器,所以光源输出端与偏振控制器输入端之间的光偏振状态不会发生大的变化,也就是说系统可测得较准确的DUT PDL值。然而问题还没有解决,PDL是可以了,但回波损耗测试却受到影响。我们知道,测试DUT回波损耗需要先测出测试系统本身的回光功率,然后测出系统与DUT共同的回光功率,相减得出DUT回光功率。从数学上容易理解, 系统回光功率相对越小,DUT回损值的精确度、可靠性以及动态范围就会越好,反之则越差。在第二种系统中,系统回光功率包含了偏振控制器回光功率,所以比较大,进而限制了DUT回损测试的可靠性和动态范围。但一般而言,只要不是测试-60dB以外的回损值,这种配置的问题还不大,因此它在回损要求不高的场合是一种还算过得去的测试方法。除了上述两种测试方案以外,还有一种基于Mueller矩阵法的测试系统(图3)。 

  
  这种测试系统采用基于掺铒光纤环的可调谐激光器(EDF TLS)而并非普通外腔式激光器,这点很重要,后文还有论述,此外它还加上Mueller矩阵分析法专用的偏振控制器、回损仪和光功率计。由于采用Mueller矩阵法测试PDL时要求测试光有稳定的偏振状态,所以可调谐光源与偏振控制器之间以及偏振控制器与回损仪之间要用硬跳线连接,这样可以排除光纤摆动对测试的影响。用Mueller矩阵法测试PDL需要做参考,所以在一定程度上可以排除测试链路对PDL测试的影响,因此这个系统可以得到较高的PDL测试精度以及回损与插损精度,测试的可靠性和可操作性都很好。在该系统中每个测试单元不是独立地工作,它们必须整合为一体,可调谐光源不停扫描,功率计不停采集数据,测试主机分析采集所得数据,最后得出IL、PDL和ORL随波长变化的曲线。这种方法目前主要用在像DWDM器件等多通道器件测试上,是目前非常先进的测试方法。 

  上述三种测试方法中,笔者认为除了最后一种方法是测试DWDM多通道器件实现快速测试的最佳方案以外,其它两种方法都不足取,原因是它们都一味强调方便,而忽略了精密测试的精确、可靠性及重复性的要求。这也是为什么很多器件厂家测试同样的产品,今天测和明天测结果会大相径庭的原因。解决办法参见图4的耦合器测试装配方式。 

  利用图4的配置可以一次得出器件的回损和方向性参数,以及器件PDL和平均IL。由于测试激光光源为偏振光源,这样对于器件插损测试就有一个PDL值大小系统测试的不确定性,如果器件本身PDL较大会比较成问题,所以采用去偏振器进行平均损耗测试。 


   这种测试方法的优点是测试稳定准确,基本排除了理论或系统误差,甚至抑制了随机误差,如插损采用无源去偏振器测试,缺点是需要搭建三个工位。EXFO公司资深专家、国际电联PMD组主席Andre Girard有一句口头禅,叫做Nothing perfect!器件测试也是这样,是想要测试方便,但测试可靠性、重复性下降,还是想要测试可靠性与精度较高,但测试相对麻烦呢?一切都在个人取舍之间。上面是从测试工位的搭建即测试工位的拓扑关系来讨论器件最佳测试,其实测试工艺中测试设备的选型占有更重要的位置。 

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