VitalyMorarenko

Измерения быстро изменяющихся уровней оптической мощности с помощью многопортового измерителя оптической мощности серии N77xx

Blog Post created by VitalyMorarenko Employee on Jul 19, 2016

Измерения изменений уровня мощности оптических сигналов для определения значений времени переключения в волоконно-оптических сетях связи или наблюдения переходных флуктуаций, связанных с перемещением оптоволокна или реконфигурации сети, выходят за пределы возможностей большинства измерителей оптической мощности.  Такие приборы обычно разрабатываются для калиброванных измерений уровней оптической мощности, которые являются постоянными или изменяются синхронно с другими приборами. Для основных измерений параметров сигналов, изменяющихся во времени, типовые значения частоты дискретизации 10 кГц, ёмкости хранения данных 100000 выборок, а также скорости передачи данных к контроллеру часто недостаточны. Поэтому вместо измерителей оптической мощности в стандартах использовались и описывались альтернативные установки, включающие быстродействующий оптоэлектронный преобразователь и осциллограф. Из-за этого часто приходится жертвовать калибровкой уровня оптической мощности, привлекать дополнительные усилия для интеграции системы, и, вероятно, использовать осциллограф с избыточной полосой пропускания.

 

Измерители оптической мощности N7744A (4-портовый) и N7745A (8-портовый), реализованные в виде компактных автономных приборов, используемых вместе с управляющим компьютером, обладают характеристиками, необходимыми для выполнения таких измерений. Эти измерители мощности точно регистрируют уровень оптической мощности с выбираемой частотой дискретизации до 1 МГц, запоминая  до 2 миллионов выборок на порт, и допускают быструю передачу данных через интерфейсы USB или LAN, а также поддерживают измерения одновременно с передачей данных для обеспечения непрерывного контроля уровня мощности без прерываний. Можно также использовать новые высокочувствительные измерители мощности N7747A и N7748A. Они отличаются более узкой полосой пропускания. Из-за этого частота дискретизации уменьшается до 10 Квыб/с, но обеспечивается более низкий уровень шума и возможность измерения более слабых сигналов.

 

Основные функциональные возможности регистрации

 

Измерение параметров сигналов, изменяющихся во времени, реализовано с использованием функции регистрации данных измерителей оптической мощности. Функция регистрации настраивается посредством выбора числа регистрируемых выборок (N) и времени усреднения каждой выборки (t). Затем с помощью программной команды или электрического сигнала запуска начинается измерение с регистрацией данных. Прибор может быть сконфигурирован для проведения законченного измерения, включающего N выборок, или захвата отдельных выборок по сигналу запуска. Для обеспечения возможности исследования сигналов, изменяющихся во времени,  измерение обычно конфигурируется для регистрации всех выборок без перерыва в течение полного времени Nt.

 

Также следует отметить, что эти приборы имеют функцию измерения  нестабильности, которая работает похожим образом, но с программируемым временем выдержки между выборками. Она может использоваться для измерения изменений оптической мощности на более длинных интервалах времени, например, при испытаниях нестабильности источников, и далее не рассматривается.

 

Многопортовые измерители мощности N7744A и N7745A могут проводить такие измерения с регистрацией данных, обеспечивая возможность одновременного исследования до 8 оптических сигналов волоконно-оптических линий связи. При времени усреднения в пределах от 1 мкс до 10 с может быть захвачено до 1 миллиона выборок. Измерения с регистрацией могут проводиться в широком динамическом диапазоне, превышающем 60 дБ, при времени усреднения 100 мкс или более, а максимальный диапазон измерения уровня мощности можно установить в пределах от –30 дБм до +10 дБм с шагом 10 дБ. Многопортовые измерители мощности можно сконфигурировать таким образом, чтобы начать новое измерение с регистрацией N выборок, как только предыдущее измерение закончится. Существующие результаты могут быть выгружены в управляющий компьютер во время проведения нового измерения. Этот набор функциональных возможностей обеспечивает два метода проведения измерений быстро изменяющихся уровней оптической мощности, которые здесь обозначены как метод регистрации по запуску и метод непрерывной регистрации.

 

1.JPG

Рис. 1. Измерители оптической мощности Keysight N7744A и N7745A

 

2.JPG

Рис. 2. Запатентованные съемные адаптеры для измерителей оптической мощности

 

Регистрация по запуску используется для измерения, включающего фиксированное число выборок, начиная с момента времени, выбранного программным обеспечением или электрическим сигналом, для синхронизации с измеряемым событием. Это особенно полезно, когда синхронизация измеряемого события также контролируется, например, в случае настройки переключателя или модулятора, изменения установки аттенюатора или блокирования сигнала на входе усилителя или реконфигурируемого мультиплексора ввода-вывода (ROADM). Поскольку обеспечивается  запоминание 1 миллиона выборок на порт, обычно достаточно одного измерения с регистрацией данных. Несколько портов прибора позволяют с легкостью наблюдать, например, за всеми портами вывода переключателя во время реконфигурирования. С помощью этого метода могут быть проведены измерения времени переключения, времени дребезга контактов или переходных характеристик оптических усилителей, описанные в стандарте IEC 61300-3-21.

3.JPG

 

Непрерывная регистрация полезна для записи событий с непредсказуемым распределением по времени, а также для захвата очень большого числа выборок. Типичным применением может быть измерение переходных потерь, описанное в стандарте IEC 61300-3-28, при котором контролируется изменение уровня оптической мощности  из-за механических повреждений оптоволокна. Этот метод может быть запрограммирован с использованием вышеупомянутой функции измерения с регистрацией данных и расширением, заключающемся в повторении полной  регистрации последовательности несколько раз. Для такой реально-временной обработки в процессе сбора данных полезным является многопотоковое программирование, позволяющее избежать прерывания потока данных, теперь поддерживаемое средой графического программирования VEE (версия 9.0 или более поздняя) компании Keysight.

 

Более детальную информацию можно получить обратившись к реомендациям по применению № 5990-3710EN: Making Transient Optical Power Measurements with the N7744A and N7745A Multiport Optical Power Meter (Измерения быстро изменяющихся уровней оптической мощности с помощью многопортовых измерителей оптической мощности N7744A и N7745A).

Outcomes