Máy phân tích phổ quang (Optical Spectrum Analyzer) là một dụng cụ đo kiểm tra quang học dùng để đo và hiển thị mức công suất của tín hiệu quang. Máy phân tích quang phổ được sử dụng để phân tích quang phổ của nguồn hoặc mạng tín hiệu quang cho ứng dụng như đặc tính nguồn sáng, phân tích mạng WDM, đánh giá bộ khuếch đại quang, đo OSNR, v.v. Các ứng dụng đo kiểm tra phổ biến của máy đo OSA bao gồm:
- Kiểm tra và mô tả đặc tính của các nguồn sáng như điốt phát sáng (đèn LED), nguồn laser, v.v.
- Kiểm tra các hệ thống quang học, các thành phần như hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng, bộ tách quang, v.v. trong mạng truyền thông.
- Các phép đo độ phản xạ hoặc hệ thống quang học phụ thuộc vào bước sóng.
- Kiểm tra và mô tả đặc tính của bộ khuếch đại sợi quang về mức tăng phụ thuộc bước sóng.
Trong các hệ thống truyền dẫn thông tin quang, máy phân tích phổ quang (OSA) là giải pháp đo kiểm dung hòa hoàn hảo giữa phân tích quang phổ chuyên sâu toàn diện và bộ phân tích kênh quang . Thiết bị phân tích quang phổ (OSA) là công cụ quan trọng nhất cung cấp khả năng phân tích phổ cần thiết để cài đặt, vận hành và khắc phục sự cố mạng DWDM và CWDM.
1. Các đặc điểm kỹ thuật chính cần lưu ý khi chọn thiết bị phân tích quang phổ
Thông số lựa chọn quan trọng của Máy phân tích quang phổ là tần số hoạt động, dải bước sóng và độ phân giải. Mặc dù có nhiều số liệu về hiệu suất cần được xem xét khi lựa chọn OSA, một số số liệu quan trọng được mô tả ngắn gọn dưới đây:
1.1 Dải bước sóng:
Máy phân tích quang phổ luôn được thiết kế theo một phạm vi bước sóng quang nhất định do giới hạn bước sóng của cách tử nhiễu xạ hoặc bộ tách sóng quang. Thiết bị đo OSA cần chọn dải bước sóng theo bước sóng tín hiệu yêu cầu của hệ thống quang học.
1.2 Tần số hoạt động (GHz):
Tần số hoạt động của máy phân tích phổ quang học là dải tần cơ bản mà nó sẽ hoạt động. Cần lựa chọn theo yêu cầu kiểm tra.
1.3 Độ phân giải bước sóng và bộ lọc:
Độ phân giải bước sóng của hầu hết các máy phân tích quang phổ sẽ có giá trị cố định trong khoảng khoảng 0,1 nm và 5 nm. Đối với OSA hiệu suất rất cao có thể đạt độ phân giải ở mức 0,01 nm. Độ phân giải càng cao thì số đo càng tốt. Bộ lọc quang sẵn có giúp điều chỉnh tín hiệu quang để đo tốt hơn trong dải phổ của chúng.
1.4 Dải động và độ nhạy:
Dải động của máy phân tích quang phổ cho biết cho biết giới hạn đo dưới và trên của thiết bị. Độ nhạy của máy phân tích cho biết mức công suất tối thiểu cần thiết để tín hiệu đầu vào quang được máy OSA phát hiện và thu được tín hiệu. Nói một cách đơn giản, nó cho biết OSA có thể đo tín hiệu yếu hơn bao nhiêu trên mức nhiễu.
1.5 Độ chính xác bước sóng của máy phân tích quang phổ:
Độ chính xác bước sóng là độ chính xác đo của máy phân tích quang phổ. Nó cũng dựa trên việc hiệu chuẩn thiết bị. Sau một thời gian dài sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, hiệu chuẩn bước sóng có thể bị mất và có thể dẫn đến các phép đo liên tục sai. Độ chính xác cao hơn cho phép đo tốt hơn và tăng độ tin cậy.
1.6 Độ chính xác công suất của máy phân tích quang phổ quang học:
Độ chính xác công suất của máy phân tích phổ quang học cho biết độ chính xác trong phép đo mức công suất tín hiệu đầu vào, nó cũng dựa trên độ chính xác của việc hiệu chuẩn thiết bị. Đối với mạng truyền thông cáp quang, lý tưởng nhất là sử dụng máy phân tích quang phổ có độ chính xác công suất cao hoặc máy đo công suất quang chuyên dụng để đo nhằm xác định công suất kênh.
1.7 Tốc độ thu thập và xử lý:
Tốc độ thu nhận của máy phân tích phổ quang học chủ yếu dựa trên các tính năng khác như dải bước sóng, độ phân giải, dải động và độ nhạy. Tốc độ thu thập và đo lường cao hơn sẽ tốt hơn cho các ứng dụng.
2. Các ứng dụng đo kiểm của thiết bị phân tích phổ quang OSA trong hệ thống truyền dẫn cáp quang
2.1 Đo kiểm và phân tích mạng CWDM
Các thông số kiểm tra trong mạng CWDM thường ít nghiêm ngặt hơn so với hệ thống DWDM – một phần là do tia laser khoan dung hơn dung sai bước sóng và bộ lọc băng thông rộng đang được sử dụng. Vì không có thành phần hoạt động như Bộ khuếch đại sợi quang Erbium Doped (EDFA) để tạo nhiễu trong mạng CWDM, việc sử dụng OSA phức tạp và đắt tiền sẽ là quá mức cần thiết và không thích hợp cho thử nghiệm hiện trường.
Máy phân tích quang phổ OSA đầy đủ băng tần VeEX RXT-4500 là giải pháp đo kiểm tra, xác minh nhanh chóng xác định sự hiện diện / sự không có của từng bước sóng trong số 16 bước sóng và kiểm tra mức công suất của chúng một cách chính xác. Nhờ độ nhạy tuyệt vời và dải đầu vào công suất lớn dải động 65 dB, thiết bị phân tích phổ quang OSA VeEX RXT-4500 có thể được kết nối với bộ giám sát 20 dB trên OADM, lý tưởng cho việc phân tích kênh không xâm phạm.
Phần cứng và người dùng giao diện được tối ưu hóa để đơn giản hóa – cài đặt phép đo cũng được giữ ở mức tối thiểu, giúp dễ sử dụng cho mọi cấp độ kỹ năng. Mặc dù hoạt động đơn giản, thiết bị vẫn có các khả năng đo OSA quan trọng nhất như công suất, bước sóng chính xác, đạt được độ tin cậy cao và không yêu cầu hiệu chuẩn định kỳ.
2.2 Đo kiểm và phân tích mạng DWDM
Sử dụng công nghệ mới nhất các thông số kỹ thuật ấn tượng, thiết bị phân tích phổ quang OSA VeEX RXT-4500 phù hợp đo kiểm tra mạng DWDM hoạt động trong phòng thí nghiệm hoặc môi trường khắc nghiệt trên hiện trường. Thiết kế gọn nhẹ, dễ mang xách đảm bảo hiệu chuẩn để đo công suất và bước sóng chính xác trong tất cả các dải nhiệt độ và các điều kiện bất lợi hoặc được kiểm soát. Máy phân tích DWDM RXT-4500 hỗ trợ các phép đo băng tần C hoặc băng tần C + L với bước sóng và độ phân giải kênh vượt trội. Thiết bị này là một công cụ không thể thiếu để kiểm tra các thông số quan trọng gây ra lỗi đường truyền. Chức năng phân tích chính:
- Bước sóng kênh hoặc ổn định tần số.
- OSNR trong băng tần.
- Bước sóng kênh và tần số so với khuyến nghị ITU.
- Mức dưới ngưỡng hoặc dao động theo thời gian.
- Tỷ lệ tín hiệu quang trên nhiễu (OSNR) dưới giới hạn.
- Mức nhiễu quá mức trên băng thông kênh
- Bộ khuếch đại EDFA.
- Kênh xuyên âm (các kênh quá gần nhau).
- Power Tilt để cân bằng kênh.
- Độ phẳng và cân bằng EDFA đạt được.
2.3 Đo kiểm tra bộ khuyếch đại EDFA
Bộ khuếch đại sợi quang Erbium-Doped (EDFA) thường được sử dụng trong mạng DWDM. Lý tưởng nhất, độ lợi của bộ khuếch đại được cho là bằng phẳng, nhưng một số các yếu tố bao gồm bước sóng, phân cực và công suất đầu vào ảnh hưởng đến hiệu suất khuếch đại và do đó độ nghiêng của các kênh. Chế độ đo phân tích DWDM cung cấp độ nhạy phân cực rất tốt để đảm bảo các phép đo mức không bị ảnh hưởng quá mức bởi các bước sóng khác nhau các trạng thái phân cực. Với độ chính xác công suất ± 0,5 dB và Suy hao phụ thuộc phân cực (PDL) <0,3 dB, OSA có thể thực hiện EDFA đạt được các phép đo độ nghiêng với độ không đảm bảo đo <1 dB.
2.4 Đo kiểm và phân tích truyền dẫn 100G
Các hệ thống truyền dẫn tốc độ cao 100G đang được triển khai nhanh chóng, dẫn đến việc chuyển đổi sang các bộ thu phát CFP đa bước sóng. Module quang CFP là chìa khóa để triển khai hệ thống đáng tin cậy, vì vậy người vận hành cần đảm bảo rằng các mô-đun quang học này hoạt động không có lỗi và có thể tương tác với các mô-đun tuân thủ tiêu chuẩn khác. CFP đưa ra một loạt thách thức mới và thử nghiệm sức mạnh và bước sóng hiệu suất của mỗi làn quang ngày càng trở nên quan trọng.
2.5 Đo kiểm thỏa thuận nhiều nguồn 10×10 (Multi-Source Agreement – MSA)
Trở ngại quan trọng để áp dụng 100GE nhanh hơn là chi phí cao và công suất cao của CFP được tiêu chuẩn hóa IEEE sử dụng bốn bước sóng. Multi-Source Agreement – MSA 10X10 xác định mô-đun CFP ánh xạ 10 làn điện ở tốc độ 10 Gbps trực tiếp lên 10 tia laser qua cáp quang đơn mode lên đến 40 km. Được thiết kế chủ yếu cho các hệ thống 100 Gigabit Ethernet (100 GE) sử dụng 10 làn tốc độ 10,3125 Gbps (tổng số 103,125 Gbps), thông số kỹ thuật cũng hỗ trợ 10 làn 11,18 Gbps cho các ứng dụng đơn vị truyền tải quang 4 (OTU4) với tốc độ 111,81 Gbps.
2.6 Đo dịch vụ 100G
Vì CFP 4X25 và 10X10 sử dụng công nghệ WDM nên phép đo công suất tổng hợp đơn giản của các bước sóng sẽ không chứng minh được hệ thống đang hoạt động chính xác. Tùy thuộc vào phạm vi CFP, các mức bước sóng có thể khác nhau đáng kể do suy hao chèn kênh, truyền và sự bất lợi phân tán (TDP). Do vậy, kỹ thuật viên bắt buộc phải kiểm tra xem mức công suất nhận của mỗi làn quang có nằm trong độ nhạy của CFP không giới hạn và không dựa vào chẩn đoán nội bộ của chính CFP.
2.7 Kiểm tra độ tin cậy 100G
Máy phân tích quang phổ VeEX RXT-4500 OSA lý tưởng để kiểm tra mạng quang WDM dựa trên CFP. Các mô hình khác nhau bao phủ dải phổ bước sóng cần thiết từ 1260 – 1650 nm. Bước sóng trung tâm được đo chính xác bằng GHz và dBm, và được trình bày ở cả định dạng đồ họa và bảng để xem và chẩn đoán đơn giản.
2.8 Đo đặc tính laser DFB
Có thể đánh giá các thông số hiệu suất laser bao gồm bước sóng đỉnh, biên độ đỉnh, SMSR (Tỷ lệ triệt tiêu chế độ bên), v.v.
2.9 Giám sát kênh quang DWDM-CWDM
Các kênh DWDM và CWDM được quét và phát hiện tự động theo các lưới phổ ITU được xác định trước. Đối với DWDM, điều này bao gồm khoảng cách kênh 50, 100 và 200 GHz trong các băng tần C và C + L như được xác định bởi các khuyến nghị ITU-T G.694.1, bao gồm các ứng dụng Flex Grid xuống 37,5 GHz. Đối với CWDM, điều này bao gồm khoảng cách kênh được xác định trong khuyến nghị G.694.2.
2.10 Giới thiệu máy đo phân tích phổ quang VeEX RxT4500
Máy phân tích phổ quang OSA – RxT4500/RxT4510 module là thiết bị đo kiểm, phân tích kênh quang/ phổ quang cho mạng CWDM và DWDM. Sử dụng thiết kế vi quang vượt trội và công nghệ điều chỉnh MEMS, Module phân tích phổ quang RXT4500/Rxt4510 đo các thông số quang học chính như bước sóng, công suất kênh và OSNR. Module RXT4500/Rxt4510 hoạt động với khung máy đo RxT1200 với màn hình cảm ứng 7 inch.
Ngoài ra, khung máy đa năng VeEX RxT1200 chassis cũng hỗ trợ nhiều loại module đo truyền dẫn khác nhau IP/Ethernet/PDH/SDH,… tốc độ tới 400G, là giải pháp máy đo đa năng “All-In-One” cho mạng truyền dẫn tốc độ cao đường trục của các nhà mạng viễn thông trong công việc lắp đặt, xác định lỗi đường truyền, cũng như bảo trì, bảo dưỡng hệ thống mạng.
3. Tìm hiểu thêm về mạng xDWM
WDM, Ghép kênh phân chia theo bước sóng, là công nghệ cho phép truyền nhiều tín hiệu song song trên một sợi quang. Với các bộ lọc thụ động, ánh sáng truyền dọc theo sợi quang trong phạm vi bước sóng xác định, gọi là kênh. Một số bước sóng được kết hợp trong sợi quang, do đó có tên là ghép kênh bước sóng. Bằng cách này, người ta có thể tăng đáng kể công suất lắp đặt cáp quang hiện có.
3.1 CWDM
CWDM ( Coarse Wavelength Multiplexing) là công nghệ được sử dụng thường xuyên trong các mạng doanh nghiệp hoặc mạng đô thị Metro để tăng dung lượng băng thông và tăng hiệu quả kinh tế. Hệ thống truyền dẫn CWDM có thể truyền tải lên đến 16 kênh (bước sóng) trong phổ 1270 nm đến 1610 nm với 20 khoảng kênh nm. Chiều rộng của mỗi kênh là 13 nm trong khi 7 nm còn lại được thiết kế để làm dải bảo vệ cho kênh tiếp theo. Do khoảng cách kênh 20 nm, hệ thống CWDM có thể sử dụng laser không làm mát để tăng hiệu quả về chi phí.
3.2 DWDM
Công nghệ DWDM đặc biệt thích hợp cho các hệ thống truyền dẫn đường dài vì nó hỗ trợ Khuếch đại sợi quang Erbium Doped (EDFA). Khuyến nghị ITU-T G.694.1 xác định các bước sóng trong dải C (1527-1567 nm) và dải L (1565-1620 nm) với khoảng cách kênh ở 50 GHz (0,4 nm), 100 GHz (0,8 nm) hoặc 200 GHz (1,6 nm). Các kênh dày đặc và các tia laser chính xác phải giữ các kênh chính xác trên mục tiêu để đảm bảo chất lượng truyền dẫn.
