在光纖通信技術(shù)飛速發(fā)展的當下，光無源器件作為網(wǎng)絡傳輸?shù)暮诵慕M成部分，其性能穩(wěn)定性直接決定了通信系統(tǒng)的質(zhì)量。無論是光開關、耦合器還是濾波器，精準的測試技術(shù)都是保障器件性能的關鍵。本文將系統(tǒng)闡述光無源器件的基本測試原理、核心參數(shù)、光源選擇及測量方案，為行業(yè)從業(yè)者提供全面的技術(shù)參考。

一、無源器件測試概述

光無源器件是指無需外部能源即可實現(xiàn)光信號控制與處理的元器件，常見的包括光開關、衰減器、熔融式耦合器、光波分多路復用器、環(huán)形器、光濾波器等。隨著全光網(wǎng)絡對帶寬需求的不斷提升，這些器件的市場規(guī)模持續(xù)擴大，對其性能測試的精準度和效率提出了更高要求。

過程控制測試策略在無源器件生產(chǎn)中至關重要。在生產(chǎn)初期，需對每個產(chǎn)品進行全面的光譜掃描以掌握性能基線；當生產(chǎn)流程穩(wěn)定后，可通過高效的過程控制測試，僅針對關鍵測試點進行檢測，同時定期對成品抽樣進行全光譜掃描，確保生產(chǎn)穩(wěn)定性。這種測試策略既能保證產(chǎn)品質(zhì)量，又能大幅提升生產(chǎn)效率。

光無源器件詮釋→《光無源器件原理、種類與應用實踐》

二、核心測試參數(shù)及方法

①插入損耗測試

插入損耗是評估無源器件傳輸性能的基礎參數(shù)，用于判斷器件是否正常傳輸光信號。其測試原理基于輸入光功率與輸出光功率的比值計算。

測試步驟：第一步通過導入光纖測量光源的輸入光功率（Pin）；第二步保持光源和導入光纖不變，測量經(jīng)過被測器件（DUT）后的輸出光功率（Pout）。插入損耗的計算公式為：

該測試為相對測量，結(jié)果準確性取決于儀表的穩(wěn)定性、線性度及連接的重復精度。測試裝置如圖 1 所示：

圖 1

在裸纖測量中，需使用精密切割機制作 90 度標準端面，通過光纖夾具確保測量重復性，必要時可采用積分球減少端面反射影響。若需構(gòu)建自動測試系統(tǒng)，光開關的引入需特別注意重復誤差控制，避免超出測試容限。

②隔離測試

隔離測試用于評估器件隔斷光通道的能力，本質(zhì)是一種特殊的損耗測試，重點關注信號的衰減效果。測試中需測量微弱信號的傳輸損耗，常用設備包括反向隔離器、環(huán)形器（反向通道）、處于阻塞狀態(tài)的鈮酸鋰光調(diào)制器、導向其他端口的光開關、最大設置的衰減器等。

對于光開關而言，隔離度是關鍵指標，需確保非導通通道的光信號衰減達到設計要求。測試時需注意光源穩(wěn)定性和測量設備的靈敏度，避免反射光對結(jié)果產(chǎn)生干擾，必要時可在光路中加入隔離器消除反向影響。

③分光比測試

分光器、分接器等器件需通過分光比測試評估光信號分配性能。分光比通常為 50/50 至 99/1，高比例分配的器件常稱為分接器。測試方法為測量被測設備各端口的輸出光功率并計算比值，可采用雙功率計直接測量或通過光開關切換實現(xiàn)單功率計多端口測試，部分雙通道功率計可直接計算分光比。

測試裝置如圖 2 所示：

 圖 2

該測試同樣為相對測量，需保證光源穩(wěn)定性和連接重復性。對于熔接型分光器件，需特別注意偏振現(xiàn)象對測試結(jié)果的影響，必要時結(jié)合偏振相關測試綜合評估。

④頻譜相關損耗測試

多數(shù)無源器件的損耗特性隨波長變化，即存在頻譜相關損耗（WDL）。濾波器等器件需利用這種特性實現(xiàn)波長選擇，而其他器件則需將 WDL 降至最低。測試方法為在窄波長范圍內(nèi)測量插入損耗的變化量，要求光源和測量設備均為窄帶可調(diào)，需在動態(tài)功率分布、測試速度與難度間尋找平衡。

窄帶濾波器的典型頻譜特性如圖 3 所示：

圖 3

波長相關損耗測試裝置如圖 4 所示：

圖 4

測試時需使用可調(diào)諧激光器配合高精度功率計，通過掃描波長范圍獲取損耗曲線，精準捕捉器件的波長響應特性。

⑤偏振相關損耗測試

偏振相關損耗（PDL）是由于器件對不同偏振狀態(tài)的光反射特性不同而產(chǎn)生的損耗，常見于熔接型分光器、連接器及鈮酸鋰調(diào)制器等器件。測試需在改變偏振狀態(tài)的同時保持其他參數(shù)不變，測量最大與最小輸出光功率。

測試要點：偏振控制器需在合理時間內(nèi)產(chǎn)生幾乎所有偏振狀態(tài)；確保偏振變化時輸入光功率穩(wěn)定，可通過隔離器避免反射光影響光源；使用積分球解決功率計對偏振敏感的問題。PDL 計算公式為：

測試裝置如圖 5 所示：

圖 5

三、光源選擇技術(shù)分析

①寬帶光源特性對比

理想寬帶光源應具備平坦的光譜特性、抗反射干擾、隨機偏振及低成本等特點。實際應用中需在功率、穩(wěn)定性與成本間權(quán)衡，常見寬帶光源包括鎢絲燈泡、側(cè)射型 LED（EELED）和 ASE 光源。

理想寬帶光源的光譜特性如圖 6 所示：

圖 6

鎢絲燈泡與單模光纖的連接方式如圖 7 所示：

圖 7

1550nm EELED 的光譜特性如圖 8 所示：

圖 8 

ASE 光源結(jié)構(gòu)如圖 9 所示：

圖 9

ASE 光源的光譜特性如圖 10 所示：

圖 10 

②窄帶光源技術(shù)特性

窄帶光源適用于器件波長響應特性測試，可分為固定波長、手動可調(diào)及電動可調(diào)三種類型。理想窄帶光源應具備功率集中、抗反射、低成本等特點。

理想窄帶光源的光譜特性如圖 11 所示：

圖 11 

常見窄帶光源類型包括：

1.      Fabry-Perot（FP）激光器：結(jié)構(gòu)如圖 12 所示，成本低，光譜寬度 2-4nm，多模輸出，適用于常規(guī)流程控制測試。

圖 12 

2.      分布式反饋（DFB）激光器：結(jié)構(gòu)如圖 13 所示，單模輸出，光譜寬度 < 1nm，可通過電流調(diào)節(jié)頻率至 GHz 水平，適用于模擬實際通信環(huán)境的測試。

圖 13

3.      外部腔激光器（ECL）：結(jié)構(gòu)如圖 14 所示，波長可調(diào)范圍達 50+nm，光譜寬度 < 1pm，相干長度長，需配合隔離器使用。

圖 14 

三、測量設備選擇指南

①寬帶測量設備

寬帶測量設備需平等響應所有波長，理想特性包括平坦的光譜響應、高效聚光能力、快速讀數(shù)及低成本。通信測試中常用半導體檢測器：

1.      鍺檢測器：成本較低，但在 1550nm 附近光譜響應曲線陡峭，波長相關誤差約 1%/nm。

2.      InGaAs 檢測器：1550nm 波段響應平坦，波長相關誤差 < 0.1%/nm，是通信無源器件測試的首選。

鍺和 InGaAs 檢測器的光譜響應對比如圖 15 所示：

圖 15

②窄帶測量設備

窄帶測量設備用于分析功率隨波長的變化特性，可通過功率計配合窄帶濾波器或光譜分析儀（OSA）實現(xiàn)。OSA 按原理分為 FP 干涉計、邁克遜干涉計和衍射光柵三類，其中衍射光柵在通訊 OSA 中應用最廣泛。

三、實戰(zhàn)測試場景分析

①寬帶源與寬帶測量

該組合是插入損耗測試的常用方案，原理簡單但無法提供波長信息，可能遺漏波長相關的工藝問題。波長相關處理問題如圖 16 所示：

圖 16

②點測試策略

采用固定波長激光器進行定點損耗檢測，可平衡效率與成本。根據(jù)測試點數(shù)分為邊際測試和多點測試，如圖 17 所示：

如圖 17 

通過少量樣品的全光譜掃描驗證測試點有效性，能及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)流程中的異常變化。

③電動可調(diào)測試系統(tǒng)

基于 ECL 的電動可調(diào)系統(tǒng)可實現(xiàn)全光譜掃描，典型 ECL 光譜掃描如圖 19 所示：

圖 19

配合 OSA 使用可消除背景噪聲影響，擴展動態(tài)范圍，是高端無源器件研發(fā)與質(zhì)檢的核心設備。

光無源器件的測試技術(shù)直接關系到通信系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性，從基礎的插入損耗到高精度的偏振相關損耗測試，每一項參數(shù)都需通過科學的方法和適配的設備進行評估。作為光開關領域的專業(yè)企業(yè)，廣西科毅光通信科技有限公司（官網(wǎng)：www.www.racimosdehumanidad.com）始終以精準測試為基石，通過完善的測試體系保障產(chǎn)品質(zhì)量。在全光網(wǎng)絡持續(xù)升級的背景下，掌握先進的測試技術(shù)將成為企業(yè)核心競爭力的重要組成部分，推動光通信產(chǎn)業(yè)向更高性能、更高可靠性方向發(fā)展。