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频谱分析仪是光纤通信产品中常用的测试仪器。 本文以AQ6370频谱分析仪为例，结合平时的测试工作，介绍使用频谱分析仪测量一些常规参数的方法。

一、概述

光谱分析仪是光通信波分复用产品中常用的仪器。 波分复用系统刚出现时，常用于测试信号波长和光信噪比。 其主要特点是动态范围大，一般可达70dB； 灵敏度好，可达-90dBm； 分辨率带宽小，一般小于0.1nm； 更适合测试光信噪比。 另外，测量波长范围较大，一般为600~1700nm，但波长精度不如多波长计准确。

横河AQ6376光谱仪

安立 MS9740A 光谱仪

光谱分析仪可用于光谱测量、各参考点通道的信号光功率、各参考点的光信噪比、光放大器各波长的增益系数以及光放大器的测试。获得平坦度。 现在频谱分析仪还集成了波分复用分析软件，可以方便的在菜单中显示波分复用各波长的中心频率、功率、光信噪比等参数。

二、常用参数的测试

频谱分析仪的屏幕显示测量条件、标记值、其他数据和测量波形。 屏幕各部分的名称显示如下：

图 1：屏幕部件的名称

2.1 谱宽测量

谱宽是光谱的带宽。 LD和发光二极管的光谱宽度可以用光谱分析仪测量。 在测量光谱的谱宽时，应特别注意频谱分析仪系统分辨率的选择光纤光谱仪报价，即原则上频谱分析仪的分辨率应小于光谱宽度的1/10。测得的信号。 一般建议至少设置为比被测信号谱宽小1/5的信号。

在实际测量中，为了准确测量数据，分辨率带宽一般选择在0.1nm以下。 Resolution Bandwidth RES 是SETUP 菜单中的第一项，直接输入要设置的分辨率带宽的大小即可。 如下图2、3和4所示（图仅是为了区分光谱形状的差异），当所选分辨率带宽不同时，从光谱分析仪观察到的光谱形状非常不同，并且测量了差异。在光谱宽度。

图 2：分辨率带宽 RES=0.5nm 时的光谱形状

图 3：分辨率带宽 RES=0.1nm 时的光谱形状

图 4：分辨率带宽 RES=0.02nm 时的光谱形状

在观察谱宽的同时，还可以通过频谱分析仪读出谱中心频率、带宽、峰值功率、边模抑制比等参数。 同时可以启动MARKER菜单进行相应的标记，方便测量需要测试的参数值。

2.2 边模抑制比的测量

边模抑制比（Side-Mode SuppressionRatio，缩写为SMSR），SMSR表示峰值能级与横模能级之间的能级差。

一般情况下，测量边模抑制比时，需要配合使用MARKER菜单和ANALYSIS菜单中的相应按键。 使用MARKER菜单标记主波峰和最高次波峰，读取两者的峰值功率值。 边模抑制比是最高峰和第二峰之间的能级差。 最终值可以从 ANALYSIS 菜单中的相应子选项计算得出。

图5：边模抑制比测量示意图

2.3 增益测量

在测试OA板或光放大模块时，需要测试增益参数（Gain）。 增益定义为输出信号功率 Pout 与输入信号功率 Pin 之比。 增益的一般表达式如下：

上式适用于单位为mw的情况。 如果两者的单位是dBm，那么G的值就是两者之差。

测量增益时，需要使用TRACE菜单中的相关选项。 先将Trace A设置为功放前的输入灯，按Fix A； 然后将Trace B设置为光纤放大器后的输出光，按Fix B； 取两者的峰值功率来计算。

图6：增益测量示意图

在多波的情况下，还可以测试增益平坦度和增益斜率。 其中，增益平坦度为增益的最大值与最小值之差； 增益斜率是光放大器工作在两种增益状态时，两种波长变化值的比值。 增益斜率主要用来衡量光放大器不同波长增益的相对变化值。 增益斜率越小，光放大器增益变化时各波长的一致性越好光纤光谱仪报价，越容易实现各波长的增益平衡。

使用频谱分析仪测量增益斜率时，需要假设光放大器工作在两种增益状态（假设20dB和25dB），然后测量1550nm、1551nm、1552nm等不同波长点的增益点, 和 1553nm。 测量并记录每个波长点测试得到的增益值，即可计算出增益斜率。

2.4 噪声系数的测量

频谱分析仪的一个重要功能是测量EDFA的等效噪声噪声系数（NF），简称噪声系数。

首先，光放大器的噪声系数的一般公式如公式所示：

右边第一项为ASE噪声功率，Bw为实测谱宽； h 是普朗克常数； v为中心频率，是求B道波形的峰值波长值，然后进行频率转换后得到的值； G代表收益。

目前，所有频谱分析仪普遍采用插值减源法、时域消光法、偏振消光法等光放大器噪声系数测量方法。 不同的测量方法可以获得不同的噪声系数测量精度。 插值减法采用曲线拟合算法。 将ASE插入到信号的波长中，用四点二次或更精确的曲线拟合方法计算噪声的大小。

噪声包括放大过程中产生的自发辐射噪声PASE和放大后的源噪声Gx PASE。 其中，频谱分析仪常用的插值减源法示意图如图7所示。

图7：光放大器噪声计算的插值源减法示意图

使用频谱分析仪测量 NF 时，需要使用 TRACE 菜单和 ANALYSIS 菜单。 首先将光纤放大器的输入光输入设置为可写状态，点击writeA，然后固定轨道Fix A； 然后将光纤放大器输出的光的光谱设置为可写状态，点击writeB，然后固定轨道Fix B； 然后按ANALYSIS菜单，选择EDFA NF子选项，得到频谱分析仪计算的NF结果。

2.5 系统OSNR测量

在DWDM系统中，光信噪比(Optical Signal-to-Noise Ratio，简称OSNR)能更准确地反映信号质量，成为最常用的性能指标。

OSNR 定义如下：

其中：Pi为第i个通道的信号功率； Br为参考光带宽，通常为0.1 nm； Bm为噪声等效带宽； Ni是进入等效噪声带宽Bm内的噪声功率。

常用的OSNR计算公式为：

使用光谱分析仪测量 OSNR 的常用方法是积分法。 通常，频谱分析仪可以提供的最小分辨率带宽（RBW）用于扫描待测频谱，通过积分法计算中心频率附近Br范围内的功率作为信号功率，信道中间Bm范围内的功率为噪声功率。 与获得 OSNR 相比。 信号光功率积分范围一般取0.4nm带宽范围； 噪声功率积分范围取0.4nm和0.1nm带宽范围内的功率。 一般是0.4nm带宽范围内的信号光功率减去0.4nm带宽范围内的噪声光功率，再除以0.1nm带宽范围内的噪声光功率，再取对数值取10次，可以计算出OSNR的大小。

采用积分法测试信号和噪声功率，具体步骤如下：

打开测试通道OTU，用积分法测试整个信号频谱范围内的功率，记为P1。

关闭测试通道OTU，用积分法测试整个信号频谱范围内的功率，记为P2。

保持OTU闭合，用积分法测试等效噪声带宽Br范围内的功率，记为P3。 为了方便，工程试验也可以在Bm范围内将P2值换算成P3。

计算 OSNR。

三、总结

以上举例是平时使用频谱分析仪时常用的一些操作。 本文仅选取较常用的参数结合平时的试验工作进行说明。 还有很多其他的参数如何使用频谱分析仪来测量。 具体来说，例如通道隔离度的测量，也可以在进行梳状滤波器（Interlever）测试时直接用频谱分析仪分析得到测试结果。

频谱分析仪中各个菜单的详细功能说明需要先阅读频谱分析仪的详细说明书。 在实际测试中，需要根据需要设置测试条件。 如果能熟练使用频谱分析仪，就能更快速准确地测量相关指标。