當(dāng)被測(cè)光信號(hào)由光纖通過(guò)光譜分析儀的光輸入接口連接到光譜以后,光纖出射的光信號(hào)照射到一個(gè)用于聚光的凹透鏡,將有一定發(fā)散角度的光轉(zhuǎn)變成平行光,這些平行光信號(hào)再照射到一個(gè)可以電控調(diào)節(jié)的光柵之上,通過(guò)光柵衍射/反射的光信號(hào),再由另一面凹透鏡實(shí)現(xiàn)被測(cè)光信號(hào)的聚焦,聚焦后的光信號(hào)在光路的焦點(diǎn)處通過(guò)一個(gè)孔隙可調(diào)的微孔輸出到實(shí)現(xiàn)光信號(hào)檢測(cè)的PD管,由PD管將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),由于此時(shí)電信號(hào)非常微弱,所以,首先對(duì)電信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大,然后進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理等,同時(shí)使之與光柵的電調(diào)控制信號(hào)聯(lián)動(dòng)(同步),這樣就可以得到輸入光信號(hào)隨著波長(zhǎng)變化的光信號(hào)幅度曲線(xiàn),即被測(cè)光信號(hào)的光譜曲線(xiàn)。
從以上光譜分析儀的簡(jiǎn)單工作原理描述可以看出,一臺(tái)光譜分析儀的品質(zhì)優(yōu)劣,在很大的程度上取決于其核心部件--衍射光柵以及對(duì)其進(jìn)行控制的精度和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理算法。從目前市面上光譜儀通常給出的參數(shù)來(lái)看,選擇一臺(tái)合適的光譜分析儀,主要要關(guān)注一下幾個(gè)參數(shù):一是波長(zhǎng)范圍;它決定了該光譜分析儀覆蓋的測(cè)試波長(zhǎng)范圍。二是分辨率;它決定了該光譜分析儀對(duì)光信號(hào)分析時(shí)的最小波長(zhǎng)間隔;三是動(dòng)態(tài)范圍;它決定了該光譜分析儀同屏測(cè)試信號(hào)的顯示范圍;四是靈敏度,它決定了該光譜分析儀對(duì)小信號(hào)的檢測(cè)能力。
光譜分析儀設(shè)置參數(shù)對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響
我們?cè)谑褂霉庾V分析儀時(shí),可能聽(tīng)到一些使用者抱怨,同一個(gè)被測(cè)件,使用不同廠(chǎng)家的光譜分析儀,測(cè)試結(jié)果/曲線(xiàn)可能有明顯的差別,無(wú)法判定哪種測(cè)試結(jié)果是準(zhǔn)確的,哪種測(cè)試結(jié)果是有問(wèn)題的,最后只能按照甲方的要求,采用某某廠(chǎng)家的光譜分析儀。其實(shí),在被測(cè)件是穩(wěn)定的情況下,只要是選擇滿(mǎn)足測(cè)試指標(biāo)要求的光譜分析儀,在正常的操作步驟下,測(cè)試結(jié)果應(yīng)該都是準(zhǔn)確的,如果出現(xiàn)明顯的差異,無(wú)一例外都是由于兩種測(cè)試儀表設(shè)置的測(cè)試條件不同所導(dǎo)致的。
通常影響測(cè)試曲線(xiàn)顯示效果或測(cè)試結(jié)果的參數(shù)設(shè)置可以從以下參數(shù)設(shè)置去考慮:
1、儀表默認(rèn)設(shè)置
大多數(shù)光譜分析儀的使用者習(xí)慣采用儀表的默認(rèn)設(shè)置來(lái)對(duì)被測(cè)件進(jìn)行測(cè)試,這本來(lái)是無(wú)可厚非的,但是,請(qǐng)務(wù)必注意各個(gè)廠(chǎng)家儀表的默認(rèn)/初始化設(shè)置后的測(cè)試條件可能各不相同,如RES、SPAN、采樣點(diǎn)數(shù)、VBW/模式、波長(zhǎng)顯示條件(真空/空氣)等,只有在這些基本的測(cè)試條件相同/一致的情況下,才能得到相同的測(cè)試曲線(xiàn)或結(jié)果。
2、橫軸設(shè)置 起始/截止波長(zhǎng)或者中心波長(zhǎng)/SPAN
橫軸的設(shè)置確定了儀表的波長(zhǎng)掃描范圍,如果兩種儀表掃描的波長(zhǎng)范圍不同,在屏幕上的顯示曲線(xiàn)位置或形狀自然會(huì)有差別。
3、縱軸/電平設(shè)置
縱軸的設(shè)置可以信號(hào)顯示幅度做縮放處理,比較兩種儀表的顯示時(shí)請(qǐng)保持參考電平和刻度(dB/格)相同,否則會(huì)讓觀察者有不同的直觀感受。
4、分辨率RES設(shè)置
光譜分析儀的RES設(shè)置,直接與儀表顯示的標(biāo)記讀數(shù)值相關(guān),所以,不同廠(chǎng)家的儀表測(cè)試同一被測(cè)件時(shí)RES設(shè)置必須相同。通常情況下,RES選擇越小,波長(zhǎng)分辨率越高,掃描速度越慢。所以不一定說(shuō)RES越小就越好,滿(mǎn)足被測(cè)件的測(cè)試要求就夠了。
5、VBW/模式設(shè)置
VBW/模式選擇與顯示曲線(xiàn)的噪聲和掃描時(shí)間相關(guān),一般來(lái)說(shuō),VBW越小,高頻噪聲濾除越徹底,曲線(xiàn)越光滑,但同時(shí)掃描時(shí)間越長(zhǎng),這個(gè)需要用戶(hù)根據(jù)自己的需要來(lái)折中選擇。
6、平均與平滑
平均和平滑有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是可以改善顯示曲線(xiàn)的顯示光滑度,不同的是平均會(huì)改變標(biāo)記的讀數(shù)值,而平滑只會(huì)改變顯示曲線(xiàn)的平滑度,不影響標(biāo)記的讀數(shù)值。所以,在研究機(jī)構(gòu)做研究實(shí)驗(yàn)時(shí),通常為了得到比較美觀的測(cè)試曲線(xiàn)顯示,可能會(huì)對(duì)曲線(xiàn)做平滑處理。
綜上所述,在當(dāng)今數(shù)據(jù)大爆發(fā)的時(shí)代,光纖通信技術(shù)日益成為人們工作、生活的必須,在產(chǎn)生、傳輸和終端利用數(shù)據(jù)的速率越來(lái)越高的情形之下,必須對(duì)發(fā)射、傳輸和接收光信號(hào)利用光譜分析儀來(lái)進(jìn)行光譜性能檢測(cè)和分析,以期滿(mǎn)足相關(guān)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),從而為實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)的無(wú)障礙流動(dòng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。