光調(diào)制分析儀

光調(diào)制分析儀OM4006D主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)

無(wú)光調(diào)制分析儀OM4006D可比擬的靈活性

• 相干光波信號(hào)分析儀結(jié)構(gòu)兼容實(shí)時(shí)示波器和等效時(shí)間示波器*²
• 完整的相干信號(hào)分析系統(tǒng)，適用于偏振復(fù)用QPSK、偏置 QPSK、QAM、差分BPSK/QPSK 及其它**調(diào)制格式
• 通過(guò)MATLAB界面顯示星座圖、相位眼圖、Q因子、Q曲線、 頻譜圖、Poincare Sphere、信號(hào)隨時(shí)間變化、激光相位特 點(diǎn)、BER 及其它曲線和分析結(jié)果
• 使用大多數(shù)偏振復(fù)用信號(hào)，測(cè)量任意階的偏振模色散(PMD)

光調(diào)制分析儀OM4006D精密光接收機(jī)

• 精密相干接收機(jī)硬件，在溫度和時(shí)間波動(dòng)時(shí)變化達(dá)到*小， 實(shí)現(xiàn)高精度和高穩(wěn)定性、偏振分集和光檢測(cè)
• 高度線性光電檢測(cè)可以在高本振和信號(hào)功率電平下運(yùn)行，消 除電氣放大
• 集成一對(duì)ECDL 可調(diào)諧激光器，一個(gè)作為本振，另一個(gè)用于 自檢。這兩個(gè)激光器都擁有業(yè)內(nèi)*優(yōu)良的線寬和調(diào)諧范圍， 適用于頻段內(nèi)任意波長(zhǎng)
• 相干光波信號(hào)分析儀軟件容忍>5 MHz瞬時(shí)信號(hào)激光器線寬- 兼容標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧光源，如DBR 和DFB 激光器
• 不要求激光相位或頻率鎖定
• 智能偏振隔離跟隨信號(hào)偏振

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶自定義擴(kuò)展能力

• 用戶可以使用直接的MATLAB*3 接口接入內(nèi)部功能
• 可以通過(guò)以太網(wǎng)控制OM4000，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程接入
• 優(yōu)異的用戶界面，外加MATLAB 強(qiáng)大的處理能力，**觀 察信息，且使用簡(jiǎn)便
• OM1106和OM4000系列產(chǎn)品標(biāo)配相干光波信號(hào)分析儀軟件

*¹ OM4106D 要求泰克示波器。其它OM4000型號(hào)兼容許多示波器。詳情請(qǐng)與銷 售人員聯(lián)系。

*²某些功能只在使用泰克示波器時(shí)提供。

*³ MATLAB 是MathWorks 的注冊(cè)商標(biāo)。

光調(diào)制分析儀OM4006D簡(jiǎn)介

OM4000 相干光信號(hào)分析儀(CLSA)是一種1550 nm (C波段和 L 波段)光纖測(cè)試系統(tǒng)，用來(lái)測(cè)量復(fù)雜調(diào)制信號(hào)，為測(cè)試相干檢 測(cè)和直接檢測(cè)傳輸系統(tǒng)提供了完整的解決方案。CLSA 由偏振 分集和相位分集接收機(jī)及分析軟件組成，可以同時(shí)測(cè)量對(duì)** 光纖通信重要的調(diào)制格式，包括偏振復(fù)用(PM-) QPSK 調(diào)制。 CLSA 軟件執(zhí)行所有校準(zhǔn)和處理功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)突發(fā)模式星座 圖顯示、眼圖顯示、Poincare sphere 和誤碼檢測(cè)功能。

光調(diào)制分析儀OM4006D儀器異常靈活

OM4000在業(yè)內(nèi)擁有****的特點(diǎn)，它可以同時(shí)用于實(shí)時(shí)示 波器和等效時(shí)間示波器。由于這種****的結(jié)構(gòu)，用戶可以 在一臺(tái)CLSA 中獲得這兩種采集格式的優(yōu)勢(shì)。對(duì)分析中要求高 采樣率的客戶，*好使用CLSA和實(shí)時(shí)示波器(如DPO73304D)。 對(duì)分析中要求高垂直分辨率的客戶(如調(diào)制器檢定)，*好使用 等效時(shí)間示波器。通過(guò)使用擁有充足帶寬的泰克示波器解決方 案，可以分析240 Gb/s 以上的信息速率。

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶界面(OUI)

圖1－OM4000用戶界面(OUI)顯示了顏色等級(jí)圖形選項(xiàng)。圖中 顯示的數(shù)據(jù)是112 Gb/s PM-QPSK。


圖2- OM4000 用戶界面(OUI)，顯示選定等效時(shí)間測(cè)量數(shù)據(jù)。

 

OUI是通過(guò)相干光信號(hào)分析儀產(chǎn)品處理數(shù)據(jù)操作和顯示。用戶 還可以單獨(dú)訂購(gòu)這個(gè)OUI，不需要OM4000，用于另一個(gè)相干 接收機(jī)系統(tǒng)分析。純數(shù)據(jù)捕獲和分析版本的O U I 軟件稱為 OM1106。它提供了顏色等級(jí)、余輝和色鍵選項(xiàng)，幫助您觀察 數(shù)據(jù)。在圖1中，由于IQ數(shù)據(jù)順序的相對(duì)定時(shí)(圖1 上方中間)，水平跳變要比垂直跳變發(fā)生頻次少得多。另一個(gè)偏振星座用顏 色等級(jí)表示，只有符號(hào)點(diǎn)(下方中間)。另外還為眼圖提供了顏 色等級(jí)(右下方)。

光調(diào)制分析儀OM4006D用戶界面(OUI)和MATLAB 之間的交互

圖3 - OUI 控制的數(shù)據(jù)流量示意圖。

 

OUI 從示波器中采集的數(shù)據(jù)來(lái)獲得用戶提供的信號(hào)相關(guān)信息， 然后把這些信息傳送到MATLAB 工作空間，如圖2所示。然后 調(diào)用一系列MATLAB腳本，處理數(shù)據(jù)，生成變量。然后OUI 檢 索這些變量，繪制變量圖。通過(guò)連接O U I 或通過(guò)直接連接 M A T L A B 工作空間，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試。用戶不需要精通 MATLAB，OUI可以管理所有MATLAB交互。而**用戶則可 以通過(guò)MATLAB接口訪問(wèn)內(nèi)部功能，用來(lái)創(chuàng)建用戶自定義解調(diào) 器和算法，或?qū)崿F(xiàn)自定義分析可視化。

光調(diào)制分析儀OM4006D信號(hào)處理方法

圖4- 流經(jīng)“核心處理”的數(shù)據(jù)。

 

對(duì)實(shí)時(shí)采樣系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集后，**步是恢復(fù)時(shí)鐘，在符號(hào)中 心，對(duì)偏振分離和之后的算法以每個(gè)符號(hào)1個(gè)樣點(diǎn)的速率對(duì)數(shù) 據(jù)重新定時(shí)(如圖3 所示)。然后以10 倍的波特率(用戶可以設(shè) 置)對(duì)數(shù)據(jù)重新采樣，確定把眼圖或星座圖中的符號(hào)互連起來(lái)的 軌跡(如圖3 所示)。時(shí)鐘恢復(fù)方法取決于選擇的信號(hào)類型。然 后根據(jù)符號(hào)中心樣點(diǎn)恢復(fù)激光相位。一旦激光相位被恢復(fù)，那 么可以使用調(diào)制部分，與每個(gè)預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)準(zhǔn)。通過(guò)查找實(shí)際數(shù) 據(jù)與預(yù)計(jì)數(shù)據(jù)之間的差異，可以計(jì)算誤碼數(shù)量，選擇BER*低 的極性。一旦知道了實(shí)際數(shù)據(jù)，可以執(zhí)行二次相位估算，消除 激光相位跳動(dòng)可能導(dǎo)致的錯(cuò)誤。一旦計(jì)算了變量，它們可以提 供給OUI進(jìn)行檢索和顯示。在每一步上，都將為指定數(shù)據(jù)類型 選擇*佳算法，不要求用戶干預(yù)，除非用戶希望干預(yù)。

光調(diào)制分析儀OM4006D簡(jiǎn)便易用的OUI，快速入門

圖5- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標(biāo)注的測(cè)量表。

 

相干光波信號(hào)分析儀的用戶界面稱為OUI。OUI 可以簡(jiǎn)便地配 置和顯示測(cè)量，同時(shí)為使用WCF 或.NET 通信的第三方應(yīng)用提 供一種軟件控制手段。還可以從MATLAB 或LabVIEW 中控制 OUI。圖4 顯示了QAM測(cè)量設(shè)置?？梢砸苿?dòng)曲線、固定曲線或 重新確定曲線尺寸，可以關(guān)閉或創(chuàng)建曲線，只顯示所需信息。

圖6- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標(biāo)注的測(cè)量表。

 

除曲線上提供的數(shù)字測(cè)量外，還可以在Measurements窗口中 匯總測(cè)量數(shù)據(jù)，其中還顯示統(tǒng)計(jì)信息。圖5 顯示了部分測(cè)量。

光調(diào)制分析儀OM4006D調(diào)整速度更快

OUI 采用專門設(shè)計(jì)，以極快的速度從示波器中收集數(shù)據(jù)，把數(shù) 據(jù)傳送到MATLAB工作空間中，提供*大的數(shù)據(jù)刷新速率。然 后可以在MATLAB 中處理數(shù)據(jù)，提取得到的變量，進(jìn)行顯示。

光調(diào)制分析儀OM4006D緊密集成MATLAB，提高掌控能力

由于100%數(shù)據(jù)處理都在MATLAB中完成，測(cè)試工程師可以簡(jiǎn) 便地探究處理過(guò)程，了解過(guò)程的每一步。研發(fā)實(shí)驗(yàn)室還可以利 用M A T L A B 緊密集成能力，為開(kāi)發(fā)的新技術(shù)編寫(xiě)自己的 MATLAB 算法。

光調(diào)制分析儀OM4006D使用*優(yōu)算法

不用擔(dān)心使用哪種算法。在OUI 中選擇一種信號(hào)類型時(shí)，如 PM-QPSK，將對(duì)數(shù)據(jù)應(yīng)用該信號(hào)類型的*優(yōu)算法。每種信號(hào) 類型都有一種專門設(shè)計(jì)的*適合應(yīng)用的信號(hào)處理方法，立即獲 得結(jié)果。

光調(diào)制分析儀OM4006D不會(huì)受礙于激光器相噪

為無(wú)線電信號(hào)設(shè)計(jì)的信號(hào)處理算法不一定適合復(fù)雜光調(diào)制信號(hào) 使用的噪聲高得多的信號(hào)源。我們強(qiáng)健的信號(hào)處理算法可以容 忍足夠的相噪，可以測(cè)試傳統(tǒng)上使用差分或直接檢測(cè)技術(shù)(如 DQPSK)測(cè)量的信號(hào)。

光調(diào)制分析儀OM4006D找到正確的BER

Q-plot.

 

我們的Q曲線為了解數(shù)據(jù)信號(hào)質(zhì)量提供了優(yōu)良的方式。在每次 數(shù)據(jù)采集后，其在信號(hào)上進(jìn)行大量的BER 對(duì)判定門限測(cè)量。 BER對(duì)判定門限曲線可以顯示信號(hào)的噪聲特點(diǎn)。高斯噪聲會(huì)在 Q曲線上產(chǎn)生一條直線。另外還會(huì)計(jì)算*優(yōu)的判定門限和推斷 的BER。這會(huì)提供兩個(gè)BER 值：實(shí)際計(jì)算的誤碼數(shù)量除以計(jì) 算的位數(shù)，以及推斷的BER(以供BER太低而不能迅速測(cè)量時(shí) 使用)。

星座圖

星座圖

 

一旦去掉了激光器相位波動(dòng)和頻率波動(dòng)，可以在復(fù)數(shù)平面中繪 制得到的電場(chǎng)。如果只繪制符號(hào)中心的值，那么其稱為星座 圖。如果復(fù)數(shù)平面中還顯示連續(xù)曲線，那么其通常稱為相位 圖。由于可以打開(kāi)或關(guān)閉連續(xù)曲線，我們把這兩種圖都叫作星 座圖。符號(hào)點(diǎn)散射表明調(diào)制與理想值的接近程度。符號(hào)點(diǎn)由于 附加噪聲、發(fā)射機(jī)眼圖閉上或光纖損傷而散開(kāi)。可以通過(guò)符號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)偏差、誤差矢量幅度或模板違規(guī)來(lái)測(cè)量散射。

星座圖上進(jìn)行的測(cè)量在每個(gè)圖形窗口相關(guān)的“飛出”面板中提 供。下面介紹了星座圖相關(guān)測(cè)量。

星座測(cè)量

顏色特性

顏色等級(jí)星座圖


顏色等級(jí)，帶有精細(xì)軌跡

 

顏色等級(jí)特性提供了無(wú)窮大余輝圖，其中用顏色表示一個(gè)點(diǎn)在 曲線上發(fā)生的頻率。這種模式有助于揭示用單色顯示不明顯的 碼型。注意，下面的實(shí)例中，下方的星座群的EVM 要高于上 面的星座圖。在大多數(shù)情況下，這表明正交調(diào)制器偏差朝著正 軌太遠(yuǎn)了。近似正確的交點(diǎn)顯示得不明顯。在本例中，偏差不 正確的調(diào)制器隱藏了偏差不正確的驅(qū)動(dòng)器放大器。

Color Key Constellation(顏色鍵星座) -如果前面的符號(hào)在**象 限(右上)，那么當(dāng)前符號(hào)的顏色為黃色。如果前面的符號(hào)在**象 限(左上)，那么當(dāng)前符號(hào)的顏色為品紅色。如果前面的符號(hào)在第三 象限(左下)，那么當(dāng)前符號(hào)的顏色是淺藍(lán)色(青色)。如果前面的符 號(hào)在第四象限(右下)，那么當(dāng)前符號(hào)的顏色是深藍(lán)。

 

Color Key Constellation Points(顏色鍵星座點(diǎn))是一種特殊功 能，在非Color Grade 模式下使用。在本例中，符號(hào)顏色由以 前符號(hào)的值確定。這有助于揭示碼型相關(guān)性。在這里，它顯示 了碼型相關(guān)性要怪其它群上的EVM 不好。調(diào)制器非線性度通 常會(huì)屏蔽RF 電纜損耗導(dǎo)致的碼型相關(guān)性，但這里的調(diào)制器偏 差不正確，使得其傳送到光信號(hào)。

眼圖

眼圖

 

可以為相應(yīng)的調(diào)制格式選擇眼圖。支持的眼圖格式包括：Field Eye，也就是復(fù)數(shù)平面中相位曲線的實(shí)數(shù)部分；Power Eye，使 用泰克示波器光輸入仿真顯示的眼圖；Diff-Eye，使用1 位延 遲線干涉儀仿真生成的眼圖。與星座圖一樣，可以按鼠標(biāo)右鍵， 選擇顏色選項(xiàng)。Field Eye 圖提供了下述測(cè)量：

Field Eye 測(cè)量

在多電平信號(hào)中，上述測(cè)量按曲線中對(duì)應(yīng)眼圖張開(kāi)的順序列 出。*上面一行值與*上面的眼圖張開(kāi)對(duì)應(yīng)。

上面涉及Q因子的函數(shù)采用Bergano發(fā)表的論文中介紹的判定 門限方法*4。在測(cè)量間隔中的誤碼數(shù)很小時(shí)(這是通常情況)，從 誤碼率導(dǎo)出的Q 因子可能并不能準(zhǔn)確地衡量信號(hào)質(zhì)量。但是， 判定門限Q 因子是一個(gè)準(zhǔn)確的指標(biāo)，因?yàn)樗谒行盘?hào)值， 而不只是越過(guò)規(guī)定邊界的值。

*⁴N.S. Bergano, F.W. Kerfoot, C.R. Davidson, “光放大器系統(tǒng)中的余量 測(cè)量,” IEEE Phot. Tech. Lett., 5, no. 3, pp. 304-306 (1993).

為非偏置格式提供的其它測(cè)量

測(cè)量數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化

誤碼測(cè)量隨時(shí)間變化

 

除眼圖外，觀察信號(hào)隨時(shí)間變化通常也非常重要。例如，*好 能夠觀察字段值在誤碼附近的情況。通過(guò)把該點(diǎn)涂色紅色(假設(shè) 該數(shù)據(jù)被同步到指明的碼型)，顯示符號(hào)中心值的所有示圖都將 表明該符號(hào)是否錯(cuò)誤。測(cè)量數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化曲線特別實(shí)用，因 為它有助于區(qū)分誤碼是由噪聲、碼型相關(guān)性還是由碼型錯(cuò)誤引 起的。

3D 可視化工具

復(fù)雜調(diào)制信號(hào)本身是3D 的，因?yàn)橥喑煞趾驼怀煞謺?huì)隨時(shí) 間變化。3D 眼圖把星座圖和眼圖有效組合成一個(gè)3D 圖，幫助 可視化復(fù)合量在位周期中怎樣變化。而且這個(gè)圖可以旋鈕和成 比例縮放。

另外，3D 圖中提供了Poincare Sphere。3D 視圖適合觀察每 個(gè)符號(hào)的偏振狀態(tài)。符號(hào)一般會(huì)在Poincare Sphere上構(gòu)成簇， 為專家用戶提供實(shí)用信息。另外，還在這個(gè)視圖中可以繪制非 歸一化Stokes Vectors。

分析控制

Analysis Controls(分析控制)窗口可以設(shè)置與系統(tǒng)及其測(cè)量有關(guān) 的參數(shù)。

分析參數(shù)

MATLAB 窗口

 

可以在這里顯示的MATLAB窗口中分配用戶碼型。數(shù)據(jù)碼型可 以輸入MATLAB，或通過(guò)高SNR信號(hào)測(cè)量直接找到數(shù)據(jù)碼型。

信號(hào)頻譜

信號(hào)頻譜窗口


激光相位頻譜窗口

 

校正的電場(chǎng)隨時(shí)間變化的FFT，可以揭示與數(shù)據(jù)信號(hào)有關(guān)的大 量信息。頻譜不對(duì)稱或位移可能表示激光頻率誤差過(guò)高。頻譜 周期性顯示了數(shù)據(jù)支流之間的關(guān)聯(lián)?？梢允褂眉す馄飨辔浑S時(shí) 間變化數(shù)據(jù)的FFT，測(cè)量激光器相噪。

Poincaré Sphere

Poincare Sphere 窗口

 

偏振數(shù)據(jù)信號(hào)在開(kāi)始時(shí)一般會(huì)與PM 光纖軸對(duì)齊。但在標(biāo)準(zhǔn)單 模光纖中，偏振狀態(tài)開(kāi)始位移。然而，測(cè)量偏振狀態(tài)、確定偏 振消光比仍是可能的。軟件鎖定到每個(gè)偏振信號(hào)。兩個(gè)信號(hào)的 偏振狀態(tài)在一個(gè)圓形上顯示，代表Poincare Sphere 球體的一 面。把標(biāo)記變成藍(lán)色，表示背面的狀態(tài)。顛倒背面，使正交信 號(hào)一直以不同顏色出現(xiàn)在同一位置，可以可視化正交度。因此， 藍(lán)色表示背面(用負(fù)值表示Stokes 矢量的這個(gè)成分)，X 表示X 支流，O 表示Y 支流，繪制Stokes 矢量，使球體的左面、下 面、藍(lán)色都為負(fù)。

InvertedRearFace -勾選這個(gè)框，顛倒Poincare Sphere 畫(huà) 面的后面，從而兩個(gè)正交偏振一直位于彼此的頂部。

損傷測(cè)量和補(bǔ)償

在研究傳輸實(shí)現(xiàn)技術(shù)時(shí)，非常重要的一點(diǎn)是能夠補(bǔ)償長(zhǎng)光纖或 光元器件產(chǎn)生的損傷。色散( C D ) 和偏振模色散( P M D ) 是 OM4000軟件可以測(cè)量或校正的兩種重要的線性損傷。PMD測(cè) 量的基礎(chǔ)是把收到的信號(hào)與背對(duì)背發(fā)射機(jī)信號(hào)或理想信號(hào)進(jìn)行 對(duì)比，這會(huì)得到一個(gè)直接的PMD 指標(biāo)，而不是基于自適應(yīng)濾 波器特點(diǎn)估算PMD。用戶可以指定要計(jì)算的PMD 階數(shù)。一階 PMD 的精度在10 Gbaud 時(shí)為~1 ps。CD 補(bǔ)償算法本身沒(méi)有 限制，業(yè)內(nèi)一直成功地采用這種算法，補(bǔ)償幾千ps/nm。

記錄和播放

工作空間記錄和播放

 

可以使用Offline 帶上的Record 按鈕，作為.MAT 文件順序記 錄工作空間。這些文件順序?qū)⒂涗浽谀J(rèn)的目錄下，如果之前 沒(méi)有改動(dòng)，通常是MATLAB 工作目錄。

通過(guò)使用Home帶上Offline Commands段中的Load按鈕，可 以從.MAT 文件順序中播放工作空間。使用Ctrl 鍵標(biāo)記要加載 的文件，使用鼠標(biāo)標(biāo)記文件名，加載一個(gè)順序。還可以使用Shift 鍵，使用鼠標(biāo)標(biāo)記順序中的**個(gè)文件名和*后一個(gè)文件名， 加載連續(xù)的順序。使用Home 帶上Offline Commands 段中的 Run 按鈕，順序通過(guò)記錄的.MAT 文件。在重播時(shí)，記錄的文 件上會(huì)執(zhí)行實(shí)施的所有過(guò)濾和處理操作。