Passiver optischer Komponententest
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Passiver optischer Komponententest je per Tunable LASER und OSA ASE Quelle und OSA Yokogawa MT GmbH September 2009 Jörg Latzel Überblick: Das Seminar gibt einen Überblick über Möglichen Wege zur Beurteilung von Einfügedämpfungen. Es werden über Webcam Messungen mit Pegelsender und Leistungsmesser gezeigt. Diese Messungen werden Spektralaufgelösten Messungen, die live für den Teilnehmer angezeigt werden, gegenübergestellt und die Unterschiede diskutiert. Agenda: Grundlagen der Einfügedämpfungsmessung: -Wege zur Messung der Einfügedämpfung -Spektrale Einfügedämpfundbeurteilung -Besonderheiten in der Fasercharakteristik -Breitbandige Beurteilung von Komponenten Yokogawa 2 Wir betrachten die folgenden Themen: Passiver Komponententest Beschreibung der Messabläufe Betrachtung der Komponenten Yokogawa Verschieden Arten von Lichtquellen Breitbandlichtquellenvergleich Praktische Messung 3 Passiver Optischer Komponententest Yokogawa 4 Praktische Messungen -Dämpfungstest mit Testset -“Gesehene spektrale Dämpfung an LWL” -Dämpfungstests an Komponenten -Gegenüberstellung der betrachteten Quellen am OSA Yokogawa 5 Passiver Optischer Komponententest Optische Passive Komponenten: DWDM Wellenlängenmultiplexer Koppler Yokogawa Faser Bragg Gitter Dünnschichtfilter 6 Passiver Optischer Komponententest; die Testaufbauten ASE Quelle Abstimmbarer LASER Optischer Spektrumanalysator Yokogawa 7 Passiver Optischer Komponententest Das “Device Under Test” Wir testen die wellenlängenabhängige Dämpfung Schritt 1. Teste, bestimme und halte die Charakteristik der Quelle fest: Optische Faser oder Freistrahlverbindung Lichtquelle Yokogawa OSA 8 Passiver Optischer Komponententest Das “Device Under Test” Wir testen die wellenlängenabhängige Dämpfung Schritt 2. Teste, bestimme und halte die Charakteristik der Quelle und der Komponente fest: Testobjekt Lichtquelle Yokogawa OSA 9 Passiver Optischer Komponententest Das “Device Under Test” Wir testen die wellenlängenabhängige Dämpfung Schritt 2. Subtrahiere das Ergebnis von Schritt 2 vom Ergebnis aus Schritt 1 um Die Charakteristik der Messung 1 zu Erhalten Yokogawa 10 Passiver Optischer Komponententest Das “Device Under Test” Wir testen die wellenlängenabhängige Dämpfung Schritt 2. Subtrahiere das Ergebnis von Schritt 2 vom Ergebnis aus Schritt 1 um Die Charakteristik der Messung 1 zu Erhalten Yokogawa 11 Passiver Optischer Komponententest Passive optische Komponenten sind eine der Schlüsselaufgaben für einen optischen Spektrumanalysator. In allen Bereichen der Optik kommen passive Komponenten zum Einsatz Lichtfilter Lampenfilter (UV/IR) Flachglasscheiben Dünnschichtfilter Bragg Gitter Übertragungsfunktion A->C Yokogawa Übertragungsfunktion A->B 12 1. Praktische Vorführung mit ASE Quelle und CWDM Filter Yokogawa 13 Lichtquellen Yokogawa 14 Lichtquellen Es existieren verschiedene Arten von Lichtquellen, wobei deren Charakteristik die Quelle für bestimmte Anwendungen qualifiziert. Man unterscheidet je nach: Wellenlängenbereich Ausgangsleistung Spektrale Bandbreite Yokogawa Kohärenzlänge Polarisation Abstrahlwinkel 15 Lichtquellen Light Emitting Diode (LED) “Zur Datenübertragung über Luft umd Multimodefasern” Hauptcharakteristik: Sehr günstig (Verwendung in Laptops, Flugzeugen, LANs) Am häufigsten eingesetzt für 380-660nm (sichtbar) und 780, 850 & 1300nm Ausgangsleistung bis zu einigen μW Breiter Spektraler Bereich 30 bis 100nm(3dB). Kurze Kohärenzlänge 0.01 bis 0.1mm Kaum oder gar nicht polarisiert Großer Öffnungswinkel (schwierig in Fasern zu koppeln) Normalisierte Leistun Weisse LED Halbleiter Chip Wavelength λ(nm) Yokogawa 16 Lichtquellen Laser Diode (LD) “Laser” ist eine Abkürzung für : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Albert Einstein behauptete bereits 1917 dass stimulierte Lichtemisiion möglich sein müsse. Schliesslich wurden sie ersten LASER aber erst 1960 realisiert. Ein LASER emittiert “normales Licht” mit dem Unterschied, dass dieses Licht viel stärker und kohärent ist. Köhärent bedeutet in Phase und in direktem Bezug zueinander. Yokogawa 17 Lichtquellen Laser Diode (LD) Normales Licht Alle Wellenlängen werden erzeugt in keinem Bezug zueinander. Normales Licht gefiltert Licht einer Wellenlänge wieder ohne Bezug der Wellen zueinander Rotes Filter Laser Licht Eine Wellenlänge in Phase Laser Yokogawa Kohärentes Licht 18 Licht Quellen Yokogawa Yokogawa 19 Lichtquellen Fabry-Perot (FP) Laser “Klassik” Halbleiter Laser Hauptmerkmale: Wellenlängen typisch bei 850, 1310 oder 1550nm Leistung bis zu einigen mw Bandbreite von 3 bis 20 nm Modenabstand von 0.03 bis 2 nm Polarisiert Kohärenzlänge von 1 bis 100 mm Kleiner Öffnungswinkel ( leichte Faserkopplung) Multi longitudinal mode (MLM) Spektrum P peak AQ2200-141/AQ2200-142 Yokogawa 20 Lichtquellen Distributed Feedback (DFB) Laser “High Performance Telekommunikationslaser” Hauptmerkmale Ausgangsleistung von 3 bis 50 mw Small NA ( good coupling into fiber) Hauptsächlich um 1550 nm Single longitudinal mode (SLM) Spektrale Bandbreite von 10 bis 100 MHz (0.08 bis 0.8 pm) Most expensive (difficult to manufacture) Long-haul links & DWDM systems Seitenmodenunterdrückung (SMSR): > 50 dB Kohärenzlänge 1 to 100 m P peak SMSR AQ2200-111 DFB Laser Source Yokogawa 21 Lichtquellen Weisslichtquellen Hauptmerkmale Spezielle Halogenlampe Wellenlängenbereich 350 bis 1800 nm Leistungsdichte 0.1 bis 0.4 nw/nm (SM), 10 bis 25 nw/nm (MM) AQ4305 GI50/125 µm SM10/125 µm Yokogawa (RBW:10nm) 22 Lichtquellen Abstimmbare LASER (External cavity laser) Hauptmerkmales AQ2200-136 TLS: Abstimmbar über bis zu 200nm (1440 – 1640 nm) Wellenlängenauflösung besser als 1pm Kohärenzlänge bis 100m und mehr AQ2200-136 TLS Yokogawa 23 Lichtquellen Verstärkte Spontane Emission (ASE) Hauptmerkmale: Ideal zur passiven Komponentenanalyse Wellenlängenbereich ±1525 bis ±1605 nm Leistungsdichte 10 bis 100 µw/nm ASE Quellen Yokogawa 24 Lichtquellen Breitbandlichtquelle (Multi Super Luminescent Diodes) Hauptmerkmale: Hohe Ausgangsleistungsstabilität: max. +/-0.02dB @ 15 min Breiter Spektralbereich bis 400nm Fibolux SLD Yokogawa 25 Übersicht der Breitbandquellen ASE C+L BAND ASE S BAND Power (dB/nm) FIBOLUX EE-LED 1310nm EE-LED 1550nm LED 1310nm LED 1550nm AQ4305 White Light Source Wavelenght (nm) Yokogawa 26 Power (dB/nm) Welche Lichtquelle eignet sich? ASE S BAND FIBOL UX EELED LED 1310n 1310nm m AQ4305 ASE C+L BAND EELED LED 1550nm 1550n m White Light Source Aufgrund der Spektralen Lichtverteilung eignen sich nicht: •FP •DFB Es eignen sich •LED •Halogenlampen •SLD •EELED •ASE (verwendet im folgenden Test) •TLS Yokogawa 27 Warum ist die Wahl der Quelle wichtig? Beispiele zur Verdeutlichung: Interferenzen an Reflektionen im Abstand von 1mm können selbst mit LEDs auftreten, welche eine Bandbreite von kleiner 1,9nm haben (EELED) Interferenzen an Reflektionen im Abstand von 100mm können selbst mit FPs auftreten, welche eine Bandbreite von kleiner 0,19nm (190pm) haben (FP-LD) Zur Verhinderung von Interferenzen an Reflektionen im Abstand von 2m (Jumper Kabel) muß die Quelle mindestens eine Bandbreite von 1pm haben (modulierter DFB) Unmodulierte DFB erzeugen sogar Interferenzen an 10m voneinander entfernten Reflektionen (DFB, ECL) Yokogawa 28 2.Praktische Vorführung mit TLS Quelle und CWDM Filter im Synchronmodus Yokogawa 29 TLS Synchron Modus Trigger Trigger GPIB Verbindung Yokogawa 30 Welche Lichtquelle für meine Anwendung? Die TLS Quelle bringt im Resultat eine höhere Dynamik (hier grün), das Resultat ist aber polarisationsabhängig. Eignung insbesondere um Sperrdämpfung und Crosstalk zu beurteilen Die ASE hat weniger Dynamik, dafür sind Interferenzen durch die kurzer Kohärenz und Polarisationabhängigkeit ausgeschlossen Yokogawa 31 Wir haben diese Themen bearbeitet: Passiver Komponententest Beschreibung der Messabläufe Betrachtung der Komponenten Yokogawa Verschieden Arten von Lichtquellen Breitbandlichtquellenvergleich Praktische Messung 32 Danke für die Aufmerksamkeit Yokogawa MT GmbH September 2008 Jörg Latzel
