在自由空間中，光波作為一種橫波，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)的振動(dòng)方向位于垂直于傳播方向的橫截面上，并可呈現(xiàn)出多種可能的取向。這種特性即為光的偏振。偏振現(xiàn)象在眾多領(lǐng)域如相干光通信、工業(yè)檢測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、地球遙感、現(xiàn)代軍事、航空以及海洋研究等中，展現(xiàn)了重要的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前，在光通信領(lǐng)域內(nèi)，偏振的操控大多依賴于分立的光學(xué)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而，這類結(jié)構(gòu)對(duì)性能提升和成本控制形成了顯著限制。展望未來(lái)，光學(xué)偏振操控器件的發(fā)展方向?qū)②呄蚣苫c芯片化，以克服現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)步與發(fā)展。

值得一提的是，分析光組件的偏振相關(guān)特性已經(jīng)成為當(dāng)今光學(xué)研發(fā)實(shí)驗(yàn)室及生產(chǎn)過(guò)程中一個(gè)不可或缺的測(cè)試和測(cè)量環(huán)節(jié)。Keysight N778XC系列偏振測(cè)試產(chǎn)品能夠?qū)鈱W(xué)元件及子系統(tǒng)進(jìn)行高速、高性能的表征和驗(yàn)證。是德科技提供了多種偏振測(cè)試儀表，以滿足不同的需求。接下來(lái)，我們將逐一介紹這些產(chǎn)品。

N7781C偏振分析儀

Keysight N7781C 是一款緊湊型高速偏振分析儀，專為精確分析光信號(hào)的偏振特性而設(shè)計(jì)。它能夠以邦加球（通過(guò)斯托克斯參數(shù)）的形式表示偏振狀態(tài)(SOP)。該設(shè)備內(nèi)部集成了先進(jìn)的算法和校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，確保在寬廣的波長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高精度的操作。這使得N7781C成為實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行偏振測(cè)量的理想選擇。

由于該儀器具備每秒1百萬(wàn)樣本（1 M samples/s）的實(shí)時(shí)測(cè)量能力和250kHz的模擬帶寬，它非常適合用于分析受干擾和波動(dòng)的信號(hào)，以及需要實(shí)時(shí)反饋偏振狀態(tài)的控制應(yīng)用。例如，在自動(dòng)生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)中的數(shù)字控制環(huán)路里，這種能力使得N7781C成為進(jìn)行高速、精確偏振狀態(tài)監(jiān)控的理想選擇。其卓越的性能確保了即使在信號(hào)快速變化的情況下，也能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的控制與測(cè)試。

該設(shè)備主要用于檢測(cè)和測(cè)量：

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偏振分析SOP/DOP

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斯托克斯參數(shù)

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保偏光纖消光比

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偏振擾頻儀性能分析

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入侵監(jiān)測(cè)

N7785C偏振控制器

Keysight N7785C 是一款高速同步擾偏器，具備輸入和輸出觸發(fā)功能，能夠精確且重復(fù)地切換一系列偏振狀態(tài)(SOP)。該設(shè)備支持多種操作模式，包括：

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作為同步擾偏器，該設(shè)備以隨機(jī)的方式但是重復(fù)的模式切換輸出信號(hào)的SOP。SOP切換在幾微秒內(nèi)完成，SOP在預(yù)定時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，直到再次切換到新的SOP。外部觸發(fā)輸入可將擾偏器和外部事件同步。

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切換SOP狀態(tài)，N7785C能夠以極高的速度和重復(fù)性將內(nèi)部波片切換到用戶定義的角度。

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作為傳統(tǒng)擾偏器，N7785C以隨機(jī)方式平滑地改變輸出SOP。

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作為偏振穩(wěn)定器，N7785C通過(guò)SCPI編程反饋命令將輸出的SOP穩(wěn)定在外部參考上。

N7786C偏振合成器

Keysight N7786C 集成了一個(gè)基于鈮酸鋰的高速偏振控制器和一個(gè)偏振分析儀。該偏振分析儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)輸出信號(hào)的偏振狀態(tài)，并向控制器提供即時(shí)反饋，以確保精確的偏振控制與調(diào)整。N7786C 設(shè)備支持多種工作模式：

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作為偏振穩(wěn)定器，提供穩(wěn)定的偏振輸出狀態(tài)即使輸入信號(hào)的SOP發(fā)生波動(dòng)和偏移。然后穩(wěn)定輸出的偏振狀態(tài)的信號(hào)在SMF中傳輸。其中輸出的SOP可以通過(guò)下面的方式定義：

○ 在GUI界面中激活“set-and-forget”功能，當(dāng)前的SOP被存儲(chǔ)和維持，即使儀器輸入端信號(hào)的偏振態(tài)發(fā)生變化。

○ 定義Stocks參數(shù)：用戶可使用Stocks參數(shù)定義目標(biāo)輸出SOP，然后使用偏振分析儀反饋設(shè)置這些參數(shù)。

○ 定義SOP sequence：設(shè)備按照選定的pattern切換輸出信號(hào)的SOP，循環(huán)速度高達(dá) 100 kSOPs/s。

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SOP狀態(tài)切換，N7786C以設(shè)定速率循環(huán)通過(guò)SOP序列，最高可達(dá)40 kHz以上。SOP序列內(nèi)部設(shè)置首先使用穩(wěn)定器的功能確定，SOP切換在幾微秒內(nèi)完成。外部觸發(fā)輸入可用于使擾偏器與外部事件同步。

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作為傳統(tǒng)擾偏器，N7786C以隨機(jī)改變輸出SOP，可在幾毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)邦加球的全覆蓋。

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作為偏振分析儀，該設(shè)備提供真正的高速功能：采樣率高達(dá)1M samples/s，以及高達(dá)250 kHz模擬帶寬。

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結(jié)合光子應(yīng)用軟件套件(PAS)，作為快速切換偏振控制器，用于單次波長(zhǎng)掃描中IL/PDL等參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)。

N7788C光學(xué)器件分析儀

Keysight N7788C光學(xué)器件分析儀內(nèi)部集成偏振控制和分析功能于一體，可在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中靈活使用。

N7788C特別適用于與可調(diào)諧激光源(TLS)配合使用，以評(píng)估光學(xué)元器件對(duì)信號(hào)偏振狀態(tài)(SOP)的影響。此測(cè)量方法采用獨(dú)特的單次波長(zhǎng)掃描偏振相關(guān)技術(shù)，在傳統(tǒng)的瓊斯矩陣特征分析法(JME)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，能夠計(jì)算包括偏振模色散(PMD)、差分群延遲(DGD)以及偏振相關(guān)損耗(PDL)在內(nèi)的關(guān)鍵參數(shù)。

該設(shè)備主要用于表征以下器件參數(shù)：

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光纖表征：SMF、PMF、DCF

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無(wú)源器件測(cè)量：濾波器、隔離器、環(huán)回器

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動(dòng)態(tài)器件/模組測(cè)試：WSS

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有源器件測(cè)試：EDFAs、SOAs、VOAs

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鏈路測(cè)試：跨放大器的通道內(nèi)測(cè)量

? 是德科技偏振系列儀表相關(guān)解決方案

無(wú)源硅光芯片/器件波長(zhǎng)掃描測(cè)試方案

光無(wú)源器件的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟，涵蓋了多種產(chǎn)品類型，如光分路器、波分復(fù)用/解復(fù)用器和光濾波器等，應(yīng)用范圍廣泛。對(duì)于這些器件的測(cè)試參數(shù)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范早有定義，并且市場(chǎng)上也提供了全面的參數(shù)測(cè)試解決方案。然而，當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)在于如何高效地在光芯片層面上進(jìn)行測(cè)試。光芯片測(cè)試過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題包括耦合效率低、耦合損耗大以及測(cè)試方案自動(dòng)化程度不高，這些問(wèn)題成為了業(yè)界普遍關(guān)注的重點(diǎn)。

針對(duì)技術(shù)相對(duì)成熟的無(wú)源光芯片測(cè)試，主要的測(cè)試需求集中在插入損耗(IL)、偏振相關(guān)損耗(PDL)和回波損耗(RL)的測(cè)量上。為此，我們推薦一套高效的測(cè)試方案，該方案由高性能高分辨率可調(diào)光源（N7776C）、8通道光功率計(jì)（N7745C）、回波損耗模塊（N7753C）以及偏振控制器（N7786C）組成。結(jié)合自動(dòng)光探針耦合對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)及相關(guān)的測(cè)試軟件N770010xC，此方案能夠支持各種多端口無(wú)源光芯片（包括CWDM/DWDM光復(fù)用器/解復(fù)用器、PLC光分路器、陣列波導(dǎo)AWG芯片等）在Wafer級(jí)別上的測(cè)試。

該測(cè)試方案采用單次波長(zhǎng)掃描的六態(tài)穆勒矩陣方法，以精確測(cè)量偏振相關(guān)損耗(PDL)隨波長(zhǎng)的變化。N7786C偏振合成器集成了偏振控制器和偏振分析儀的功能，能夠快速且準(zhǔn)確地設(shè)置特定的偏振狀態(tài)。其卓越性能使得在幾百微秒內(nèi)即可完成六個(gè)偏振態(tài)的切換，從而實(shí)現(xiàn)偏振相關(guān)參數(shù)的高速測(cè)試。這種快速切換能力不僅提高了測(cè)試效率，還有效避免了由于外部環(huán)境變化（如溫度波動(dòng)、光纖移動(dòng)等）導(dǎo)致的偏振態(tài)不穩(wěn)定性，進(jìn)而增強(qiáng)了測(cè)試結(jié)果的精度與重復(fù)性。

圖1光無(wú)源測(cè)試方案

對(duì)于光電器件的直流響應(yīng)波長(zhǎng)測(cè)試，可以采用類似的測(cè)試方案，唯一的不同在于這類器件輸出的是電信號(hào)，因此需要使用源表（SMU）來(lái)進(jìn)行信號(hào)的測(cè)量。針對(duì)這一需求，可以選擇B2900系列臺(tái)式設(shè)備，或者PXIe多通道源表如M9601A、M9614A及M9615A系列，以滿足各種場(chǎng)景下的測(cè)試要求。采用該方案可以對(duì)被測(cè)件的IL/PDL/PER/響應(yīng)度/CMRR等參數(shù)進(jìn)行表征，其測(cè)試框圖如下所示：

圖2 光電器件直流特性測(cè)試方案

在某些應(yīng)用中，若光器件的差分群延遲(DGD)和偏振模色散(PMD)過(guò)大，可能會(huì)顯著影響傳輸信號(hào)的質(zhì)量，例如導(dǎo)致波形畸變或眼圖閉合等問(wèn)題。因此，在對(duì)器件進(jìn)行插入損耗(IL)和偏振相關(guān)損耗(PDL)等參數(shù)測(cè)試的同時(shí)，還需要評(píng)估其DGD和PMD參數(shù)。針對(duì)這一需求，推薦采用一套綜合測(cè)試方案，包括使用可調(diào)諧激光源(N7776C)、偏振分析儀(N7788C)，并與PAS光應(yīng)用套件軟件(N7700103C)配合，通過(guò)波長(zhǎng)掃描技術(shù)來(lái)精確測(cè)量DGD和PMD參數(shù)。此外，該方案同樣適用于IL和PDL參數(shù)的測(cè)試，為用戶提供全面的器件性能評(píng)估。其測(cè)試方案如下所示：

圖3 光器件DGD/PMD測(cè)試方案

集成相干接收機(jī)ICR交流特性測(cè)試（拍頻法）

在ICR（集成相干接收機(jī)）的交流特性拍頻法測(cè)試中，采用外部雙通道掃描式可調(diào)諧激光源來(lái)產(chǎn)生兩路具有波長(zhǎng)差異的激光。這兩路激光在ICR中相遇時(shí)，會(huì)生成相應(yīng)的拍頻信號(hào)。此拍頻信號(hào)表現(xiàn)為包含不同頻率成分的正弦波信號(hào)，通過(guò)分析這些信號(hào)可以精確評(píng)估ICR的交流特性。其測(cè)試框圖如下：

圖4 ICR交流特性測(cè)試方案

在該測(cè)試方案中，利用N7786C偏振合成器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入ICR（集成相干接收機(jī)）后的光信號(hào)進(jìn)行偏振對(duì)準(zhǔn)補(bǔ)償。這一步驟確保了X和Y偏振面上的幅度一致性得到校準(zhǔn)，從而優(yōu)化了后續(xù)測(cè)量的準(zhǔn)確性。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用信號(hào)光與本地振蕩器（LO）光產(chǎn)生拍頻信號(hào)，并讓這些信號(hào)通過(guò)ICR內(nèi)部的不同通道，在經(jīng)過(guò)平衡接收的跨阻放大器（TIA）輸出之后，再利用M8296A高帶寬ADC電路對(duì)不同拍頻正弦波的幅度和相位差進(jìn)行精確測(cè)量?；谶@些測(cè)量數(shù)據(jù)，不僅可以評(píng)估各個(gè)電通道的幅頻特性（如帶寬）和相頻特性，還能測(cè)試出ICR各個(gè)平衡接收通道的誤差向量幅度（EVM）等關(guān)鍵參數(shù)。