硅光第一篇：可调谐激光源

作者：顾磊

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在1970年，美国康宁公司实现了一项突破性进展，它将高锟博士的光纤理论转化为现实，成功制造出世界上首根低损耗光纤，这一成就开启了光纤通信的新纪元。随着光纤通信技术的迅猛发展，可调谐激光器在波长精度、线宽以及调节间隔等方面的性能得到了显著提升，进而这些激光器在光纤传感和光电测量等领域找到了广泛的应用场景。

 

 

是德科技的可调谐激光源基于外腔可调激光器结构设计，提供了模块化（现已停产）和独立式两种配置。该系列产品专为光无源器件的波长相关测试而打造，能够提供高度稳定且可靠的窄带光源。这些特性使其成为评估无源光学元件和材料时不可或缺的工具。具体应用方面，是德科技的可调谐激光源不仅可用作相干光通信中的本振源，还能够与光功率计、偏振综合仪等设备协同工作，进行无源光学元器件的高速、高分辨率波长相关参数测试。这种多功能性使得它在科研和工业领域中扮演着重要角色，尤其是在需要精密测量和分析的场合。

 

N777XC系列

指标	N7776C	N7778C	N7779C
波长范围	#013: 1250~1370nm(19dBm) #113: 1240-1380nm #114: 1340-1495nm #116: 1490~1640nm #216: 1450~1650nm	#013: 1250~1370nm(19dBm) #113: 1240-1380nm #114: 1340-1495nm #116: 1490~1640nm #216: 1450~1650nm	#113: 1240-1380nm  #114: 1340-1495nm #116: 1490~1640nm #216: 1450~1650nm
最大扫描速度	200 nm/s 双向	200 nm/s 双向	无
最大峰值功率	>12 dBm	>12 dBm	>12 dBm
静态波长绝对精度	≤±1.5 pm typ.	≤±4 pm typ.	≤±10 pm typ.
扫波波长绝对精度	≤±1.5 pm typ.	≤±4 pm typ.	无
静态波长相对精度	≤±1.0 pm typ.	≤±3 pm typ.	≤±5 pm typ.
扫波波长相对精度	≤±1.0 pm typ.	≤±2.5 pm typ.	无
静态波长重复性	≤±0.2 pm typ.	≤±1 pm typ.	≤±3 pm typ.
扫波波长重复性	≤±0.3 pm typ.	≤±1 pm typ.	无
24小时波长稳定性	≤±0.5 pm typ.	≤±1.5 pm typ.	≤±5 pm typ.
24小时功率稳定性	≤±0.025 dB typ.	≤±0.03 dB typ.	≤±0.03 dB typ.
功率重复性	≤±0.002 dB typ.	≤±0.01 dB	≤±0.01 dB
功率线性度	≤±0.05 dB	≤±0.1 dB	≤±0.1 dB
信号比总SSE	≥75 dB	≥70 dB	≥70 dB
边模抑制比	≥70 dB typ.	≥70 dB typ.	≥70 dB typ.
相对强度噪声	<-150 dB/Hz	<-150 dB/Hz	<-145 dB/Hz
线宽	<10 kHz	<10 kHz	<10 kHz
最小波长分辨率	0.1 pm	0.1 pm	0.1 pm

 

下面我们就一起来看看可调谐激光源的主要用途：

 

1

插入损耗测试(IL)

将可调谐光源与一个或多个光功率计结合，可以构建出扫频插入损耗（IL）测试系统，用于测量光功率相对于光波长的变化。这种系统常用来评估光学元器件的输入光功率与输出光功率之比，即所谓的插入损耗，通常以分贝（dB）为单位表示。在操作时，当可调谐激光器（TLS）在特定波长范围内以固定的步进进行扫描时，光功率计（PM）会周期性地采样光功率值。通过触发信号，光功率计与可调谐光源实现同步，确保每个记录下的光功率样本都能精确对应到相应的波长上。使用多通道光功率计时，可以同时在多个通道中采集光功率数据，这使得该系统非常适合用于如分路器、复用器（Mux）、波长选择开关等多通道光学器件的测试。

 

2

结合光开关实现全波段插入损耗测试
 

光学器件的插入损耗（IL）通常与入射光的偏振态及其偏振度密切相关，因此，准确测定器件的插入损耗需要考虑光的偏振态。偏振相关损耗（PDL）测试包括在每个波长点测量光学器件在整个偏振态空间中遍历时的最大和最小插入损耗值。然而，这种逐点遍历所有偏振态的方法非常耗时。

 

3

偏振相关损耗(PDL)
 

光学器件的插入损耗（IL）通常与入射光的偏振态及其偏振度密切相关，因此，准确测定器件的插入损耗需要考虑光的偏振态。偏振相关损耗测试包括在每个波长点测量光学器件在整个偏振态空间中遍历时的最大和最小插入损耗值。然而，这种逐点遍历所有偏振态的方法非常耗时。是德科技采用4态或6态穆勒矩阵方法来大幅减少每个波长点上进行PDL测试所需的时间。相比传统的仅测量插入损耗的系统，在该系统中加入了N7786C偏振分析仪，用于控制进入待测器件（DUT）的光的偏振态。N7786C偏振分析仪具备极快速的偏振态切换能力，并能够实时监控光的偏振态（SOP）及功率，使得整个波段的PDL测试只需一次可调谐激光源（TLS）的扫描即可完成。

 

4

光电器件波长偏振相关测试
 

越来越多光学模组将光电二极管（PD）与无源光器件和电路集成到了一起。比如：

a) 集成相干接收机(ICR)

b) ROSA器件

c) 光通道监控器（OCM）

这些待测器件（DUT）配备了光学输入端口和电学或射频（RF）输出端口。在光信号到达光电二极管前，会先通过一系列光无源器件，如偏振片、分光器或干涉仪等进行处理。随后，光电二极管将接收到的光信号转换为光电流信号。光电二极管的响应度，即每毫瓦光功率产生的毫安光电流（mA/mW），是衡量其性能的重要参数之一，并且该值会随光波长和偏振态的变化而变化。

此测试系统的操作方式与之前的偏振相关损耗（PDL）测试方案类似，主要区别在于使用源表代替光功率计来周期性地采样和记录电信号。借助N7700100C软件（Lambda Scan）的支持，系统可以通过对比扫频测试中的输入光功率与输出光电流，计算出各偏振态下的平均响应度/响应曲线。此外，还可以获得不同偏振态下的最大和最小响应度曲线（即TE/TM模式曲线），这对于评估偏振相关器件（如集成相干接收机ICR）至关重要。同时，对于平衡型器件共模抑制比（CMRR）参数的测量也能在此系统中完成。当测试类似于ICR这样的器件时，通常需要向器件引脚施加直流偏置，以便将光电流转化为RF信号输出。

 

5

偏振模色散PMD,差分群时延DGD测试
 

是德科技通过其N7788C设备突破了光学元器件测量的界限。在器件偏振模色散（PMD）或差分群时延（DGD）测试方面，N7788C采用了独有的专利测试方法，其测试结果与传统的标准琼斯矩阵分析法（JME）所得结果完全一致。相较于传统的JME方法，是德科技的N7788C不仅能通过单次扫描准确测定器件的PMD和DCD参数，还能提供更为全面的光学特性参数，可以得到器件更完整的光学参数如下:

• 差分群时延/ 偏振模色散 / 偏振相关损耗 / 2阶偏振模色散

• 功率 / 插损

• TE / TM 损耗

• 主偏振态 (PSPs)

• 琼斯和穆勒矩阵

为了全面测试并获取上述所有参数，硬件配置上需要结合使用是德科技的N7788C分析仪与可调谐扫波光源（如N7776C或N7778C型号）。在软件方面，则需配备N7700103C测试软件以支持这些复杂的测量任务。