Линейная дисперсия
Линейная дисперсия определяется обоюдным влиянием угловой дисперсии и эффективной фокальной длины. Она показывает количество нанометров, приходящихся на единицу спектра.
Необходимо заметить, что инструмент с линейной дисперсией 0,4 нм/мм лучше, чем с линейной дисперсией 0,6 нм/мм. Если число, измеряющее линейную дисперсию, уменьшается, линейная дисперсия возрастает.
|
| Анализаторы оптического спектраАнализ оптического спектра представляет собой измерение оптической мощности в зависимости от длины волны и в связи с развитием технологии телекоммуникаций становится одним из важнейших видов измерений в современных волоконно-оптических системах связи. Необходимость данного вида измерений в первую очередь связана с контролем спектра источников оптического излучения, а также определением степени влияния спектральных составляющих на параметры волоконно-оптических компонентов и передачу данных по волоконно-оптическим линиям связи. При этом одним из существенных факторов ограничивающих ширину полосы пропускания высокоскоростных линий связи в настоящее время становится хроматическая дисперсия оптического волокна, которая определяется шириной спектра источника излучения и проявляется в увеличении длительности передаваемого импульса по мере его распространения по оптическому волокну, что так же требует анализа оптического спектра. Кроме этого введение в линии связи волоконно-оптических усилителей, в частности EDFA (эрбиевых усилителей) и развитие технологии WDM (мультиплексирования по длине волны) в телекоммуникациях, определяют анализ оптического спектра в процессе инсталляции и эксплуатации волоконно-оптических линий связи (ВОЛС) как наиболее актуальный вид измерений.
Как известно анализаторы оптического спектра (OSA) строятся на основе дифракционной решетки, интерферометров Майкельсона, Фабри-Перо и других интерференционных схем. В настоящее время, благодаря высокой технологичности, наибольшее распространение получили анализаторы использующие дифракционную решетку и только тогда, когда их разрешающая способность оказывается недостаточной, используются более дорогостоящие интерферометрические методы измерений спектра. В связи с этим ниже основное внимание будет уделено OSA с оптическим фильтром на основе дифракционной решетки и наиболее распространенного интерферометра Фабри-Перо. При этом будут рассмотрены основные принципы построения, режимы работы, методы калибровки и примеры использования современных анализаторов спектра в телекоммуникациях.
На рис. 1 представлена обобщенная схема анализатора оптического спектра, согласно которой входной сигнал в виде исследуемого оптического излучения поступает через оптическую систему на фотоприемник, а затем после аналого-цифрового преобразования - на систему управления оптической системой, обработки данных и отображения результатов анализа. Функции данной системы, как правило, выполняет компьютер, причем алгоритмы управления и обработки данных определяются оптической системой OSA, которая представляет собой перестраиваемый по длине волны оптический фильтр, осуществляющий деление входного излучения на спектральные составляющие, преобразуемые затем посредством фотодиода в электрический ток пропорциональный мощности соответствующей длины волны. Ток фотодиода, с помощью управляемого током усилителя напряжения преобразуется в аналоговое напряжение, а затем после аналого-цифрового преобразователя - в цифровую форму. Вся последующая обработка сигнала, как, например, корректировка, выполняются в цифровом виде с отображением значений мощности по вертикальной оси со скоростью развертки, определяемой нарастанием линейно изменяющегося напряжения контроллера устройства отображения, который настраивает оптический фильтр таким образом, чтобы его центральная длина волны была пропорциональна середине горизонтальной оси. В связи с этим изображаемая ширина, например, каждой моды лазера, является функцией спектрального разрешения оптического фильтра настраиваемого на соответствующую длину волны.
 Рис.1. Обобщенная схема OSA
Анализаторы оптического спектра на основе интерферометра Фабри-Перо
На рис. 2 приведена упрощенная схема OSA на основе интерферометра Фабри-Перо FPI, который выполняет функции оптического фильтра и состоит из двух высокоотражательных параллельных зеркал создающих объемный резонатор, фильтрующий входное оптическое излучение. Разрешающая способность OSA, основанных на интерферометрах данного типа, в основном зависит от коэффициента отражения зеркал и расстояния между ними, поэтому настройка длины волны OSA осуществляется либо регулировкой расстояния между зеркалами, либо наклоном самого интерферометра относительно входного луча.
 Рис.2. Оптическая система OSA на основе интерферометра Фабри-Перо
Применение интерферометра FPI в оптическом анализаторе спектра заманчиво в связи с простотой конструкции и имеющими место потенциальными возможностями, которые позволяют реализовать очень высокое спектральное разрешение, обеспечивая, например, измерение спектра лазерных импульсов с линейной частотной модуляцией. Основным недостатком данных устройств является наличие так называемых свободных (мертвых) спектральных диапазонов, что определяется конструктивными особенностями анализатора, заключающимися в том, что для достижения наивысшего разрешения, зеркала необходимо располагать очень далеко друг от друга, а это естественно приводит к сужению спектрального диапазона прибора. Данная проблема, как правило, решается введением второго фильтра, характеристики которого позволяют выполнять фильтрацию длин волн за пределами первого спектрального диапазона.
Интерферометр Фабри-Перо
Классический FPI интерферометр - это настраиваемый оптический резонатор с двумя параллельными частично - отражающими зеркалами (отражателями), в котором для уменьшения ширины полосы пропускания, зеркала выполняются высокоотражающими и изготавливаются на основе многослойных диэлектрических покрытий, нанесенных на кварцевую основу.
Для простоты и ясности изложения, все лучи обычно перпендикулярные к зеркальным поверхностям рассматриваются при допущении их наклона, а для определения характеристик FPI используется метод, который основан при вычислении каждого из множественных отражений сигнала резонатора [1].
 Рис.3. Ход лучей в интерферометре Фабри-Перо
При этих допущениях, наклонное электрическое поле E0 (рис. 3) частично отражается наружу зеркалом А (отражателем) с коэффициентом отражения r0 и частично передается в полость резонатора с коэффициентом ti. Когда поле E0 проходит через зеркало, оно претерпевает задержку, и внутри резонатора принимает значение, определяемое выражением
λ - длина волны в вакууме; L - длина резонатора; n - показатель преломления объемного резонатора; f - оптическая частота; c - скорость света в вакууме, равная 3x108 м/c.
При дальнейшем распространении, частичное электрическое поле E2 претерпевает еще два отражения и в связи с этим приобретает дополнительную задержку по фазе, определяемую двойной длиной резонатора,
Теперь, результирующее поле легко представить в виде суммы всех частичных полей, а именно
Так как сигнал на выходе фотоприемника пропорционален не значению электрического поля, а значению интенсивности световой волны (плотности оптической мощности), определим это значение через напряженность электрического поля как
P = E x E* / 2Z0
где E и E* - амплитудное и комплексно-сопряженное ему значение электрического поля E; Z0 - волновое сопротивление среды.
В результате интенсивность проходящей Pt и отраженной Pr световых волн, соответственно, равна
где P0 = E02/2Z0 - направляемая мощность, а - коэффициент отражения мощности.
Исходя из полученных выражений условие достижения резонансного режима очевидно. Оно имеет место, всякий раз, когда βL = 0, ибо в этом случае, независимо от фактического коэффициента отражения зеркала r, входная мощность составляет 100 %, а отраженная, равна 0.
Следующее условие позволяет определить резонансные частоты (длины волн) FPI
где m - любое целое число большее 0.
Однако больший интерес, чем абсолютные резонансные частоты, представляют интервалы между ними, которые связаны с разнесением мод или свободными спектральными диапазонами S. В терминах частоты и длины волны, данные значения можно определить из вышеупомянутого уравнения
S(f) = c/2nL, S(λ)=λ2/2nL.
В качестве примера, рассмотрим резонатор с L = 1 мм и показателем преломления n = 1 для которого свободный спектр частот S(f) составит 150 ГГц или S(λ) - 0.85 нм, что соответствует разнесению мод классического 1300 нм лазерного диода.
Как правило, ширина полосы пропускания Δf определяется выражением
а связь ширины полосы и разнесения мод, может быть выражается коэффициентом запаса по ширине полосы пропускания, равным
Основными факторами, которые не позволяют достичь предельно малых полос пропускания FPI, являются непараллельность зеркал и лучей света, наличие потерь в оптической системе и неравномерность поверхности зеркал являются. Несмотря на это FPI могут применяться для измерения ширины линии излучения лазерных источников, однако, чтобы избежать неоднозначности, диапазон настройки не должен превышать S, для чего необходимо изменять длину резонатора L, используя режим сканирования. Кроме этого, когда FPI находятся не в резонансе, они всегда отражают входное излучение, что требует специальных мер для измерений спектра лазерных источников, особенно чувствительных к отражениям.
Анализаторы оптического спектра на основе дифракционной решетки
Наиболее часто в волоконной оптике применяются OSA с дифракционными решетками в качестве перестраиваемого оптического фильтра. Совокупность элементов оптической системы (входное отверстие, дифракционная решетка, выходное отверстие), в этом случае, служит для разделения входного оптического излучения на различные спектральные составляющие, и носят название монохроматора, а монохроматор с фотодетектором, служащим для последующей фиксации спектра, называют спектрометром. Учитывая функциональную нагрузку монохроматора, его можно представить как настраиваемый оптический фильтр представляющий оптическую систему OSA.
В монохроматоре дифракционная решетка (зеркало с регулярно расположенными гофрированными линиями на поверхности) выводит дифрагированный свет под углом, определяемым длиной волны, что аналогично радуге, которую образует видимый свет при прохождении через призму. В инфракрасном излучении, используемом в телекоммуникациях, применение призм неэффективно, так как дисперсия, или изменение показателя преломления от длины волны стекла в диапазоне 1 ÷ 2 мкм длин волн очень мала. Поэтому в OSA применяются дифракционные решетки, которые обеспечивают лучшее разделение света по длинам волн или, что, то же, лучшую разрешающую способность по длине волны.
Дифракционная решетка состоит из последовательности расположенных через равные промежутки параллельных щелей (в случае передающей решетки) или зеркал (в случае принимающей решетки), интервалы между которыми определяются рабочими длинами волн оптического излучения. Решетка разделяет различные длины волн вследствие того, что ее линии оказывает влияние на отраженные лучи только в том случае, когда луч света с определенной длиной волны проходит через апертуру соответствующей нерегулярности. Поэтому угол решетки зависит от длины волны, на которую настраивается OSA, а апертуры входа и выхода, как и размер луча на дифракционной решетке, определяют ширину спектра оптического фильтра, выходной сигнал которого, поступает на фотодетектор и затем на электронную схему обработки результатов измерений.
Дифракционная решетка
Как было отмечено выше, дифракционная решетка OSA осуществляет отражение света под углом, пропорциональным длине волны, что позволяет настроить OSA на определенную длину волны входного излучения путем изменения угла, под которым свет падает на поверхность решетки. Обычно дифракционная решетка представляет собой отражательный элемент, состоящий из подложки и покрытия с периодическими нарушениями (обычно называемыми линиями или канавками), которые формируют решетку.
Когда свет попадает на отражательные линии решетки, каждая неоднородность преломляет свет под углом соответствующим определенной длине волны создавая, не синхронизированные друг с другом преломленные волны малой амплитуды, которые вносят вклад в параллельный фронт сформированной волны. При этом эффективность преломленного луча по отношению к мощности, поступающей на ее поверхность, определяется профилем каждой линии решетки.
 Рис.4. Ход лучей в дифракционной решетке
Уравнение, отражающее работу дифракционной решетки (рис. 4) в общем случае имеет вид
nλ=d(sin β - sin α)
где λ - длина волны света в воздухе для большинства OSA; d - расстояние между линиями решетки, α и β - соответственно, угол входного и выходного излучения; n - целое число, определяющее порядок спектральной составляющей.
В OSA часто используют специальную ориентацию дифракционной решетки, которая определяется условием Литроу. В этом случае, излучение измеряемой длины волны отражается от дифракционной решетки в направлении противоположном падающему лучу, а уравнение решетки имеет вид [2]
nλ=2dsin θ, где θ = α - β
В результате преломленная плоская волна формируется под одним углом, в связи с чем, имеет место интерференция между лучами смежных канавок решетки, а расхождение лучей наблюдается в малом диапазоне углов, имеющих максимальное значение, равное
где Δβmin - угол расхождения преломленного луча монохроматического света, а N - количество освещенных линий решетки.
Последнее выражение отражает фундаментальное ограничение ширины полосы пропускания фильтра основанного на дифракционной решетке и, следовательно, определяет разрешающую способность OSA, которая ограничивается соотношением диаметра освещенной области решетки и длины волны оптического излучения.
Еще одной важной характеристикой решетки является дисперсия, которая показывает насколько градусов отклоняется преломленный луч при изменении входной длины волны и определяется путем дифференцирования по длине волны исходного уравнения
Для того чтобы установить ограничения разрешающей способности решетки, обычно используются два последних выражения, первое из которых определяет угловой коэффициент преломленного луча для монохроматического источника, а второе - отражает изменение угла выходного излучения от длины волны, совместное решение которых относительно Δλmin дает
где Δλmin - минимально достижимая разрешающая способность дифракционной решетки, определяемая длиной волны, количеством освещенных линий и коэффициентом преломления.
Таким образом, эффективность решетки зависит от дифракции, профиля линии и покрытия решетки, а OSA в целом от размеров входной и выходной апертур, а так же качества коллимирующих оптических компонентов. Следует так же отметить зависимость эффективности решетки от поляризации.
Однопроходной монохроматор
Однопроходной монохроматор (рис. 5) состоит из входного отверстия, фокусирующей системы, дифракционного элемента, служащего для разделения волн под определенным углом, коллимирующей системы и выходного отверстия. При этом входное отверстие, выходное отверстие и количество освещенных на дифракционной решетке линий являются ключевыми элементами, ограничивающими достижимую ширину полосы пропускания монохроматора. Следовательно, очень важно иметь высококачественную безаберрационную оптическую систему перефокусирования поступающего света с минимальным выходным отверстием монохроматора, ибо конечная функция фильтра заключается в обеспечении наименьшей полосы пропускания. В настоящее время в экспериментальных образцах, предельно достижимая полоса фильтра составляет приблизительно 0.1 нм при 1550 нм, что больше ширины линии типового одномодового лазера. Для анализа спектра с большим разрешением разработаны иные технологии, в частности сдвоенные и двухпроходные монохроматоры различной конструкции.
 Рис.5. Оптическая система OSA с однопроходным монохроматором
Чтобы проиллюстрировать возможности применения однопроходного монохроматора в волоконной оптике, рассмотрим монохроматор с оптическим выходом для одномодового волокна, коллимирующей линзой диаметром 5 см с фокусным расстоянием 20 см и дифракционной решеткой, имеющей под углом Литроу 1000 линий/мм. Длину волны и угол расхождения для одномодового волокна в данном случае примем равными, соответственно, 1550 нм и 12 градусов.
Согласно условию Литроу, угол входного луча по отношению к нормали дифракционной решетки, будет составлять 51 градус (из уравнения 3.3), а диаметр коллимированного пучка, при 20 см фокусном расстоянии, будет равняться 4.2 см.
Из уравнения 3.6 минимально доступное разрешение для этой системы составит 0.037 нм, а угол расхождения входного монохроматического сигнала по отношению к монохроматору согласно, уравнения 3.4, составит 0.00012 рад. Линзы с фокусным расстоянием 20 см преобразует это угловое изменение в 2.4 мкм позиционное изменение в фокальной плоскости. Это означает, что для получения самого узкого разрешения инструмента необходима апертура, равная 2.4 мкм или чуть больше.
Сдвоенный монохроматор
Как было показано выше, избирательность рассмотренного однопроходного монохроматора часто недостаточна, а возможность ее повышения за счет увеличения размеров дифракционной решетки и коллимированного пучка, приводит к возрастанию габаритов устройства. В связи с этим более эффективным способом повышения избирательности является каскадное соединение двух монохроматоров, которое так же позволяет ослабить влияние на его полосу задерживания дефектов дифракционной решетки, так как последние приводят к снижению подавления внеполосных сигналов из-за рассеяния света внутри монохроматора. Такой сдвоенный монохроматор, показан на рис. 6 и эквивалентен паре однопроходных монохроматоров, однако его реализация требует очень точной настройки соединения монохроматор-монохроматор и поэтому в дальнейшем не рассматривается.
 Рис.6. Оптическая система OSA на двойном монохроматоре
Двухпроходный монохроматор классического типа
Альтернативой рассмотренным монохроматорам является двухпроходный монохроматор (рис. 7) в котором сочетаются достоинства широкого динамического диапазона сдвоенного монохроматора при улучшении избирательности одиночного монохроматора так как дифракционная решетка и коллимирующая система в этом случае используются дважды по ходу светового луча.
 Рис.7. Оптическая система OSA на двухпроходном монохроматоре
В соответствии с данной схемой, коллимированный входной луч, поступает на дифракционную решетку и затем рассеивается на ряд лучей с углом наклона, пропорциональным длине волны, причем она располагается таким образом, чтобы выделенная длина волны была согласована с апертурой. Так как ширина апертуры определяет полосу пропускания длин волн поступающих на детектор, для обеспечения необходимой разрешающей способности ее минимальный размер ограничивают точечностью изготовления оптики.
Данная система уникальна тем, что отфильтрованный свет вновь посылается через коллимирующий элемент и дифракционную решетку. Во время этого второго прохода в противоположном направлении, временная дисперсия компенсируется, так как в результате лучи проходят каналы одной длины. Появляющееся в результате небольшое излучение позволяет сфокусировать свет на волокне, которое выступает как вторая апертура в этой системе и одновременно подводит это излучение к фотодетектору.
Введение в монохроматор второго прохода приводит к более высокому разрешению одиночного монохроматора и высокому динамическому диапазону двойного монохроматора. Размер точки на выходе таких монохроматоров не зависит от размера отверстия определяющего разрешение, что позволяет использовать фотодетектор с малой площадью активной зоны, а так как темновой ток детектора пропорционален ее размеру, такая конфигурация улучшает чувствительность OSA с двухпроходным монохроматором.
Двухпроходной монохроматор Литтмана
В отличие от рассмотренного выше классического двухпроходного монохроматора, в системе Литтмана (рис. 8) используется дифракционная решетка, обеспечивающая большую угловую дисперсию длины волны при освещении под очень малым углом. Дифрагированный решеткой свет вновь отражается зеркалом на решетку для второго прохода и затем фокусируется на выходном отверстии оптической системы. Основное преимущество конфигурации Литтмана заключается в высоком разрешении при небольших размерах монохроматора. Вследствие того, что дифракционная решетка размещена под небольшим углом углом, для полного освещения достаточен малый размер коллимированного пучка, в то время как для освещения большего количества линий решетки обычно требуется большое фокусное расстояние линз. Если зеркало выполнить в виде уголкового отражателя и его поворачивать для выбора длины волны, оптическая система Литтмана позволят осуществлять плавную оптическую регулировку OSA.
 Рис.8. Оптическая система OSA на двухпроходном монохроматоре Литтмана
Функционирование и основные характеристики анализаторов оптического
спектра, основанных на дифракционной решетке
Настройки длины волны.
Независимо от конструктивных особенностей OSA, настройка длины волны всегда выполняется вращением дифракционной решетки с фокусировкой светового луча в центре выходного отверстия при установке любого угла решетки, причем предельные значения последнего определяются диапазоном измеряемых длин волн, соответствующих пути прохождения светового луча.
Для получения необходимого углового разрешения дифракционной решетки OSA часто используют очень точные редукторы с прецизионными следящими системами, что в свою очередь затрудняет достижение высокой скорости перемещения решетки. Чтобы избежать этих проблем, некоторые OSA выполняют на основе системы прямой передачи с приводом от электродвигателя, что в сочетании с технологией интерполяции, позволяет осуществлять очень точный контроль движения (4 млн. позиций при вращении на 360 градусов) при высокой скорости перемещения решетки в необходимое исходное положение. При этом для обеспечения точности настройки, угол наклона дифракционной решетки контролируется с высокой точностью и периодически калибруется.
Чувствительность к поляризации входного излучения.
Поляризационная чувствительность возникает вследствие потерь вставки дифракционной решетки, которые зависят от угла поляризации падающего на нее света. Как известно, поляризованный свет может быть разделен на два компонента, называемые р- и s- поляризации, которые соответственно имеют параллельное и перпендикулярное линиям решетки направление. В связи с этим потери дифракционной решетки для двух типов поляризаций соответствуют минимальным и максимальным потерям линейно поляризованного света и зависят от длины волны. При этом для некоторых значений длин волн потери р-поляризованного света превышают потери s-поляризованного света, тогда как при других значениях длин волн ситуация обратная. Очевидно, что такая поляризационная зависимость приводит к погрешности при измерениях поляризованного света.
В настоящее время известны два основных способа уменьшения поляризационной зависимости OSA. Согласно первому способу на пути оптического сигнала между первым и вторым проходом двухпроходного монохроматора устанавливается полуволновая пластинка, которая изменяет поляризацию s-поляризованного входного компонента на р-поляризованный компонент и, соответственно, р-поляризованного компонента - на s-поляризованный. При такой установке общие потери любой входной поляризации равны общим потерям по ходу светового луча, в результате чего показания OSA не зависят от поляризации. Основной проблемой такого метода снижения поляризационной зависимости является сложность реализации волновой пластины с широкой областью рабочих длин волн.
При втором способе устранение влияния поляризации достигается путем деления входного излучения на два луча распространяющихся по независимым траекториям для каждой поляризации и последующего их раздвоения на выходе посредством двулучепреломляющего анализатора, например, призмы Волластона, с измерением ортогонально поляризованных лучей отдельными фотодетекторами. Этот метод эффективен в том случае, когда потери в монохроматоре для обеих поляризаций не изменяются.
Методы калибровки анализаторов оптического спектра по длине волны
Как показала практика, OSA функционируют в течение многих лет без заметного износа, однако, несмотря на это, они требуют периодической калибровки, так как наличие механических частей в OSA непосредственно влияет на точность установки длины волны. Чтобы компенсировать изменение параметров данных компонентов, производители проводят калибровку OSA [3], однако, несмотря на это, удары, вибрация и изменение температуры, могут вызвать смещение длины волны в пределах ±1 нм, что составляет менее 0.1% по сравнению с полным диапазоном длин волн.
Калибровка по источнику с известной длиной волны излучения.
OSA может быть откалиброван по источнику излучения с известной длиной волны, в связи с чем, точность калибровки определяется точностью эталонного сигнала. На одной длине волны калибровка может быть осуществлена с очень высокой точностью в соответствии с длинами волн гелий-неонового лазера, однако, начиная с этой точки, ошибки измерения будут накапливаться. Другой метод калибровки основан на применении настраиваемого лазера со стабильной длиной волны, которая может контролироваться с помощью измерителя длины волны, что позволяет проводить калибровку в широком диапазоне длин волн. В этом случае излучение от перестраиваемого лазера поступает одновременно как на OSA, так и на измеритель длины волны, который может иметь разрешение 1 нм и менее. Очевидно, что этот метод калибровки достаточно дорогостоящий.
Калибровка по элементам поглощения.
Калибровка по линиям поглощения газообразных веществ имеет то преимущество, что эти линии являются природными константами. Свет от широкополосного источника как, например, светодиода с торцевым излучением проходит через стеклянную трубку, содержащую молекулярный газ. Газовые элементы поглощают излучение около вибрационного и ротационного резонансов молекул, а результирующий свет собирается, и проходит на OSA. Самое сильное поглощение, как правило, имеет место на фундаментальной резонансной частоте для молекул газа, при длине волны больше 2 мкм. Доступные линии поглощения для важной волоконно-оптической полосы длин волн в области 1550 нм ограничены ацетиленом и цианидом водорода. Резонансами в обоих случаях являются гармоники фундаментальных вибрационных частот, которые для ацетилена практически все расположены в диапазоне от 1510 до 1545 нм. Поглощение цианида водорода в основном сосредоточено в полосе усиления оптических эрбиевых усилителей EDFA лежащей в пределах 1545 - 1560 нм. По этой причине данный элемент поглощения является особенно эффективным для калибровки анализаторов используемых в системах DWDM. Единственным недостатком цианида водорода является токсичность, так как при его соединении с молекулами гемоглобина крови, они становятся неспособными переносить кислород. Однако объем газа в элементе поглощения может быть уменьшен до такой степени, чтобы можно было проводить калибровку без малейшего риска. Учитывая, что измерения в системах DWDM требуют высокой точности по длине волны, имеет место высокий коммерческий интерес к технологии калибровки элементами поглощения.
Длина волны в воздухе и вакууме
Все OSA измеряют длину волны света в воздухе представляя фактически результат измерения в
терминах длин волн или оптической частоты в вакууме. Это означает, что OSA должен учитывать это отличие при преобразовании длины волны в частоту, так как показатель преломления среды зависит от температуры, давления и влажности. Поэтому для осуществления совершенного преобразования длины волны в вакууме в длину волны в воздухе необходимо точно устанавливать значение показателя преломления который, например, при 1550 нм на уровне моря при температуре 15 °С и отсутствии влажности равен 1.000273. До введения в эксплуатацию систем DWDM небольшие ошибки, вызываемые погрешностью показателя преломления, не имели большого значения, в то время как игнорирование показателя преломления воздуха на длине волны 1550 нм приводит к ошибке в 0.4 нм. Поэтому если интервалы между каналами DWDM составляют 0.8 нм, эта ошибка становится достаточно значительной, в связи с чем, при измерениях необходимо вводить значение показателя преломления для того, чтобы получить точное соответствие значения длины волны в вакууме при показаниях в единицах частоты.
Основные характеристики OSA
После проведения калибровки, большинство OSA в режиме постоянной развертки и без изменений настройки, обеспечивают воспроизводимость длины волны посредством автоматической коррекции смещения с периодом 1 мин. Помимо воспроизводимости, это обеспечивает и повторяемость измерений длины волны, которая определяет точность настройки на длину волны после ее изменения. Если калибровка длины волны OSA выполняется непосредственно перед измерением, ошибки существенно уменьшаются, так как допустимые отклонения вследствие ударов и вибрации компенсируются, а температурные изменения в процессе измерения, как правило, не превышают нескольких градусов, естественно, если калибровка OSA выполнена после того, как прибор разогрелся. Остальные погрешности определяются качеством оптической системы, точностью изготовления механики, остаточными нелинейными эффектами и ограничениями кодера, определяющего угол поворота дифракционной решетки [5].
Ниже приведены основные характеристики OSA FTB-300 и FTB-52ХХ фирмы EXFO, которые предназначены, соответственно, для измерений в полевых условиях и в системе калибровки CS-200 средств измерений волоконной оптики.
| Модель
| FTB-300
| FTB-5200
| FTB-5220
| | Спектральные измерения
| | Диапазон длин волн, нм
| 1525-1570
| 1525-1570
| 1525-1570
| | Разрешение по длине волны, нм
| 0.02
| 0.01
| 0.007
| | Ширина диапазона разрешения, нм
| | Среднее
| 0.35
| 0.10
| 0.07
| | Максимальное
| <0.50
| <0.15
| <0.1
| | Абсолютная погрешность измерений, нм
| ±0.5
| ±0.5
| ±0.5
| | Повторяемость настройки, нм
| ±0.05
| ±0.03
| ±0.01
| | Измерение амплитуды
| | Диапазон отображения, дБм
| +25 ÷ -55
| +25 ÷ -55
| +20 ÷ -70
| | Разрешение, дБ2
| 0.02
| 0.02
| 0.02
| | Абсолютная погрешность, дБ (-20 дБм, 1550 нм)
| ±0.4
| ±0.4
| ±0.5
| | Линейность/точность шкалы
| | до -40 дБм
| ±0.3
| ±0.3
| ±0.3
| | -40 ÷ -50 дБм
| ±0.6
| ±0.6
| ±0.6
| | -50 ÷ -60 дБм
| ±1
| ±1
| ±1
| | Повторяемость, дБ
| ±0.2
| ±0.2
| ±0.2
| | Динамический диапазон, дБс
| | ±3 нм
|
|
|
| | ±1 нм
|
|
|
| | Зависимость от поляризации, дБ
| ±0.2
| ±0.05
| ±0.1
| | Возвратные потери, дБ
| <-40
| <-40
| >-38
| | |
Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...
|
Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...
|
Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...
|
Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...
|
|
Законы Генри, Дальтона, Сеченова. Применение этих законов при лечении кессонной болезни, лечении в барокамере и исследовании электролитного состава крови Закон Генри:
Количество газа, растворенного при данной температуре в определенном объеме жидкости, при равновесии прямо пропорциональны давлению газа...
Ганглиоблокаторы. Классификация. Механизм действия. Фармакодинамика. Применение.Побочные эфффекты Никотинчувствительные холинорецепторы (н-холинорецепторы) в основном локализованы на постсинаптических мембранах в синапсах скелетной мускулатуры...
Шов первичный, первично отсроченный, вторичный (показания) В зависимости от времени и условий наложения выделяют швы:
1) первичные...
|
|
ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ПОМОЩИ НАСЕЛЕНИЮ В УСЛОВИЯХ ОМС 001. Основными путями развития поликлинической помощи взрослому населению в новых экономических условиях являются все...
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ МОРФЕМНОГО СОСТАВА СЛОВА В НАЧАЛЬНЫХ КЛАССАХ В практике речевого общения широко известен следующий факт: как взрослые...
СИНТАКСИЧЕСКАЯ РАБОТА В СИСТЕМЕ РАЗВИТИЯ РЕЧИ УЧАЩИХСЯ В языке различаются уровни — уровень слова (лексический), уровень словосочетания и предложения (синтаксический) и уровень
Словосочетание в этом смысле может рассматриваться как переходное звено от лексического уровня к синтаксическому...
|
|
