标准规范下载简介
GB／T 16850.1-2022 光放大器试验方法 第1部分：单波道光放大器功率和增益参数.pdfICS 33.180.30 CCSM33
国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会
GB/T 16850.1—2022
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本文件由全国通信标准化技术委员会（SAC/TC485)归口。 本文件起草单位：中国信息通信科技集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、中国信息通信研究院 无锡市德科立光电子技术股份有限公司。 本文件主要起草人：陈俊、宋梦洋、付成鹏、武成宾、赵文玉、迟荣华。 本文件所代替文件的历次版本发布情况为： GB/T16850.1，1997年首次发布； GB/T16850.2，1999年首次发布。
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光放大器试验方法 第1部分：单波道光放大器功率和增益参数
光放大器试验方法 第1部分：单波道光放大器功率和增益参数
本文件描述了单波道光放大器功率和增益参数的光谱分析仪、电谱分析仪和光功率计测量方法。 本文件适用于单波道光放大器和光放大器子系统，包括基于稀土元素掺杂的光纤放大器、拉曼光纤 放大器、半导体光放大器和平面光波导放大器的功率和增益参数的测量。 注：对分布式拉曼放大器功率和增益参数的测量需充分考虑光纤的损耗，具体方法参见GB/T20184。
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单） 适用于本文件。 GB/T15972.40 ）光纤试验方法规范第40部分：传输特性和光学特性的测量方法和试验程 序一衰减 GB/T16849光纤放大器总规范
GB/T16849界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
GB/T16849界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
增益带宽gainwavelengthband
从OA的最大增益Gmx处向下降低NdB增益所对应的波长间隔，如图1所示。
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下列缩略语适用于本文件。 ASE放大的自发辐射（AmplifiedSpontaneousEmission） ESA电谱分析仪（ElectricalSpectrumAnalyzer) FWHM半高全宽（FullWidthHalfMaximum) OA光放大器（OpticalAmplifiers） OSA光谱分析仪(OpticalSpectrumAnalyzer) PDG偏振相关增益（PolarizationDependentGain) SOA半导体光放大器（SemiconductorOpticalAmplifier） VOA可变衰减器（VariableOpticalAttenuator）
功率和增益参数测量方法概述
本文件给出了三种广泛使用的OA光功率和增益参数的测试方法：光谱分析仪方法、电谱分析仪方 法和光功率计方法。
5.20A的功率和增益参数
OA的功率和增益参数包括以下项目。 a）标称输出信号功率：在标称的工作条件下，按相关产品的具体指标，给定输人信号光功率得到 的最小输出光功率。为得到这个最小值，应按相关产品的具体指标，在偏振态和其他不稳定性 存在的情况下，对输入和输出信号功率持续监控一段给定的时间。其测试步和计算方法将 在每种测试方法中详细规定。 b）增益：其测试步骤和计算方法将在每种测试方法中详细规定。 c）反向增益：和b)测试方法相同，但把OA输人端口作为输出端口进行操作，反之亦然。 d）最大增益：和b)测试方法相同，但使用波长可调谐光源，按相关产品的具体指标，重复不同波 长处的测试程序以覆盖指定的波长范围。除非另有说明，波长在ASE谱峰值附近以小于 1nm的步长改变。ASE谱的峰值在没有信号输人时通过光谱仪或单色仪测量，并取其最大值。 按b)中所述，在不同波长下测量增益值。最大增益为标称工作条件下所有这些增益值中的最 高值。图2为增益与输人信号功率的典型函数关系。
图2增益与输入信号功率的典型变化关系
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e) 最大增益波长：按d)所示，最大增益波长为产生最大增益的波长。图1为典型的增益随波长 变化的关系。 F 1 最大增益随温度的变化：在指定的温度范围内，信号增益的最大变化。由于有源光纤特性，增 益随温度的变化通常与信号波长相关（见图3），因此应指定测量参数的波长。参照每种增益 测量方法的试验装置和过程，测量程序和计算方法如下所述： 1）按b)中所述，在标称温度范围内,测量最大增益Gmartmp； 2）按b)中所述，在标称温度范围内，测量最小增益Gmirp； 3）温度△G的最大增益变化由公式（1)给出。
△Gm 一不同温度下增益变化量
图3 增益的温度函数的典型特性
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AG:不同波长下增益变化量。
增益与波长的典型函数关系
图5增益波动的时间函数的典型特性
J) PDG：按b)所述，在不同的偏振态下测量增益值。其测试步骤和计算方法将在增益和功率参 数的各种测试方法中详细规定。 k）大信号输出稳定性：在相关产品的具体指标中规定的测试时间内，最大和最小输出光功率的波 动幅度。图6为输出功率波动的典型方式。参考每种功率测试方法的测量装置，并遵循下面 描述的测量步骤和计算方法： 1）按a)中所述，在相关产品的具体指标中规定的测试周期内，在给定波长和最大输人功率 处测出最大输出信号功率Pmasabity； 2）按a)中所述，在相关产品的具体指标中规定的测试周期内，在给定波长和最大输人功率
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图6输出功率的时间函数的典型特性
饱和输出功率：应遵循下述测量步骤并参考每种功率测试方法的测量装置进行测试。在信号 波长处，相对于小信号增益减少NdB(通常N=3)时的输出功率即为饱和输出功率。按下列 程序进行计算： 1）按d)所述，绘制增益与输人功率的关系，其典型变化方式参见图7； 2）绘制输出功率与输人功率的变化关系，其典型变化方式参见图8； 3）在线性增益区的小信号增益处向下寻找增益减小NdB时的增益G（dB)； 4）求出增益Gt对应的输人功率Piur（dBm）； 5）求出输人功率Pi对应的输出功率Pou（dBm）； 6）Paut即为饱和输出功率。 注：通常取N=3的值
图7增益与输入功率的典型函数关系
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m) 最大输出信号功率：在每种测试方法中给出测量步骤和计算方法。 D 最大总输出功率：在每种测试方法中给出测量步骤和计算方法。
测量框图如图9所示。
图8输出功率与输入功率的典型函数关系
图8输出功率与输入功率的典型函数关系
b 输入信号功率测量
图9用于增益和功率测量的光谱分析仪测量框图
测量框图中各测试设备的特性要求如下。 ? 光源：可以为固定波长光源或波长可调谐光源，应满足相关产品的具体指标中规定的波长和 率的要求。可调谐光源还应满足相关产品的具体指标中规定的波长范围要求。所有测试光 应满足如下要求：光源应发出连续的光波，FWHM应小于0.1nm；边模抑制比应大于30d
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输出功率波动应小于0.05dB；激光源功率与总自发发射功率的比率应大于30dB。 注：在光源输出端使用光隔离器可更好地达到这些要求。 b）光功率计：在OA工作波长带宽内，光功率计的测量准确度应优于土0.2dB，且偏振相关度优 于士0.1dB，动态范围应超过所测量的增益值。 c）OSA：在OA的工作波长带宽内，谱功率测量的线性度应优于所需的增益不确定度，且最大不 超过土0.5dB；谱功率测量的幅度稳定性应优于所需的功率不确定度，并且在测量期间至少优 于士0.2dB；谱功率测量的偏振相关度应优于士0.5dB；波长测量不确定度应优于土0.5nm；动 态范围应大于所测量的增益值；OSA分辨率带宽应小于1nm。 d）光隔离器：隔离器的偏振相关的损耗应优于0.2dB。光隔离度应优于40dB。每个端口的回损 应大于40dB。 e> ）VOA：衰减范围满足测试范围的要求，稳定性应优于土0.1dB。每个端口的回损应大于 40dB。 D 1M 偏振控制器：该器件应能把任意偏振态的信号光转变为任意可能的偏振状态（例如，各种方向 的线偏振、椭圆偏振、圆偏振）。偏振控制器可以是全光纤型或者晶体型器件，在各种偏振态 下，其插人损耗变化应小于0.2dB，每一端的光回波损耗应大于40dB。除了测量偏振相关增 益，偏振控制器的使用是可选的，但对表现出显著的偏振增益相关性的OA，为取得所需的功 率和增益，应使用偏振控制器。 g）光纤跳线：所用光纤跳线的模场直径应和OA输人和输出端口的光纤类型相同，其每个端口的 回损应大于40dB，并且跳线的长度不超过2m。如不能确定光纤类型，应在测试结果中记录 所使用光纤跳线的类型，以便于评估因光纤耦合损耗引起的测试误差。 h）光连接器J和J2：连接损耗重复性应优于士0.2dB。连接损耗的重复性定义为连接损耗测量 值的标准差。的3倍。为得到合理的标准差。估计值，最少需要进行10次测量。
待测OA应工作在标称工作条件下。为避免不希望的反射可能引起OA激射振荡，应使用光隔离 器将OA与外部隔离。这样将减小信号不稳定性和测量的不准确度。 在测量期间，应注意保持输人光的偏振状态。因为当输人光偏振状态变化时，OA中所使用光器件 的微小偏振相关性将导致输人光功率变化，从而产生测量误差。
6.3.1增益和标称输出信号功率
本方法通过测量OA输人信号功率P，OA输出功率Pou和信号波长处OA的ASE功率PAse来 确定增益。应遵循以下规定的测量程序。 a）置光源在相关产品的具体指标中规定的试验波长上，设置光源功率和可变光衰减器，使OA的 输人端口的输人光功率P满足相关产品的具体指标要求。 b）如图9a)所示用光功率计测量P，用于校准OSA。 c）用OSA测量P，如图9b)所示。 d）用OSA测量Pou，如图9c)所示。 注：若OA的输出功率超过OSA的最大许可光功率，可在OSA前放置合适的光衰减器。计算输出功率和增 益时要计入输出光的衰减值。 e）使用OSA测量PAsE，如图9c)所示。用于PAse测量的各种技术都可适用，包括内插法和偏振 消除法。内插法利用OSA测量信号波长两侧的ASE功率，然后通过内插过程估计信号波长 处的ASE功率；偏振消除法则采用放置于可变光衰减器和待测OA间的线偏振器来消除OA
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输出中的信号分量，测量ASE功率，从而不受放大的信号谱的影响。在后一种情况下，输入光 信号应是线偏振光，偏振消光比应优于30dB，Por应按所有偏振状态的平均值计算。如果线 偏振技术不能充分消除信号功率，还可在偏振消除技术中使用内插方法估计信号波长处的 ASE功率。 在使用偏振控制器的情况下，应增加以下步骤： f）通过调节偏振控制器测量Po，直到达到最小Pou，并重复步骤e)。 在测量过程中不应移除光连接器J和J2，以避免由于重新连接导致的测量误差。
铣刨工程施工方案6.3.2偏振相关增益变化
按6.3.1所述方法，但在可变光衰减器和连接器J之间使用偏振控制器（见图9），在相关产品的具 体指标规定的所有不同偏振状态下重复测试程序，并按以下步骤测量。 a）将光源设置为相关产品的具体指标规定的测试波长。将偏振控制器设置为相关产品的具体指 标规定的偏振态。设置光源和可变光衰减器，使OA输人端口的输人光功率P满足相关产品 的具体指标。 b）按照6.3.1步骤b)～e)进行测量。
6.3.3最大输出信号功率
按6.3.1所述方法，但是在相关产品的具体指标中指定的不同波长处重复所有步骤来确定最大输 出信号功率。 a）按相关产品的具体指标将可调谐光源设置在指定的测试波长。设置光源和可变光衰减器以在 OA的输人端口提供相关产品的具体指标规定的最大输人光功率Pirmax。 b）按照6.3.1中步骤b)进行测量。 c）按照6.3.1中步骤c)进行测量。 d）打开OA，按照相关产品的具体指标规定的标称工作条件调节OA的最大泵功率或最大泵浦 电流。当OA在测试中与控制电路集成时，OA应以恒定泵浦功率模式或恒定泵浦电流模式 测试，并用光谱仪测量Po，如图9c)所示。 e）按照6.3.1中步骤e)进行测量。 f）通过调整偏振控制器直到达到最大输出功率，以得到最大输出信号功率Po，并重复步骤e)。
6.3.4最大总输出功率
按照6.3.3的步骤进行测量。 每次测量P、P。u和PAse后，通过偏振控制器改变输人信号的偏振态SY／T 6896.2-2013标准下载，原则上使得基本上全部偏 都相继进人到待测OA的输人端中。
6.3.5测试装置的操作要求
在上述各个参数测量过程中，如使用偏振控制器，应按相关产品的具体指标中指定的方法控制偏振 控制器。当使用线偏振器及随后的四分之一可旋转波片组成的偏振控制器时，一种可采用的方法是调 线偏振器使OA输出功率最大，四分之一波片在至少90°范围内以一定的步进角度旋转，每转一步，半 波片至少在180°范围内步进旋转；另一种可采用的方法是选择四种已知的特定偏振态，通过矩阵计算 得到偏振相关增益的结果。 在OA输人端跳线尽可能短，长度应不大于2m，对PDG较大的OA，光纤跳线应避免盘绕，保持 平直，以减小可能的应力和各向异性带来的偏振态变化。 光连接器的偏振相关损耗变化应小于0.2dB。