在自由空間中，光波作為一種橫波，其電場與磁場的振動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、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)用價值。當前，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)元件來實現(xiàn)，然而，這類結(jié)構(gòu)對性能提升和成本控制形成了顯著限制。展望未來，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，推動相關(guān)領(lǐng)域的進步與發(fā)展。

值得一提的是，分析光組件的偏振相關(guān)特性已經(jīng)成為當今光學(xué)研發(fā)實驗室及生產(chǎn)過程中一個不可或缺的測試和測量環(huán)節(jié)。Keysight N778XC系列偏振測試產(chǎn)品能夠?qū)鈱W(xué)元件及子系統(tǒng)進行高速、高性能的表征和驗證。是德科技提供了多種偏振測試儀表，以滿足不同的需求。接下來，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的偏振特性而設(shè)計。它能夠以邦加球（通過斯托克斯參數(shù)）的形式表示偏振狀態(tài)(SOP)。該設(shè)備內(nèi)部集成了先進的算法和校準數(shù)據(jù)，確保在寬廣的波長范圍內(nèi)實現(xiàn)高精度的操作。這使得N7781C成為實驗室和生產(chǎn)環(huán)境中進行偏振測量的理想選擇。

由于該儀器具備每秒1百萬樣本（1 M samples/s）的實時測量能力和250kHz的模擬帶寬，它非常適合用于分析受干擾和波動的信號，以及需要實時反饋偏振狀態(tài)的控制應(yīng)用。例如，在自動生產(chǎn)測試系統(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快速變化的情況下，也能實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的控制與測試。

該設(shè)備主要用于檢測和測量：

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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

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)備以隨機的方式但是重復(fù)的模式切換輸出信號的SOP。SOP切換在幾微秒內(nèi)完成，SOP在預(yù)定時間內(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 集成了一個基于鈮酸鋰的高速偏振控制器和一個偏振分析儀。該偏振分析儀能夠?qū)崟r監(jiān)測輸出信號的偏振狀態(tài)，并向控制器提供即時反饋，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)即使輸入信號的SOP發(fā)生波動和偏移。然后穩(wěn)定輸出的偏振狀態(tài)的信號在SMF中傳輸。其中輸出的SOP可以通過下面的方式定義：

○ 在GUI界面中激活“set-and-forget”功能，當前的SOP被存儲和維持，即使儀器輸入端信號的偏振態(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切換輸出信號的SOP，循環(huán)速度高達 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SOP序列，最高可達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以隨機改變輸出SOP，可在幾毫秒內(nèi)實現(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1M samples/s，以及高達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，用于單次波長掃描中IL/PDL等參數(shù)測量系統(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，可在實驗室環(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，以評估光學(xué)元器件對信號偏振狀態(tài)(SOP)的影響。此測量方法采用獨特的單次波長掃描偏振相關(guān)技術(shù)，在傳統(tǒng)的瓊斯矩陣特征分析法(JME)基礎(chǔ)上進行了改進，能夠計算包括偏振模色散(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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無源器件測量：濾波器、隔離器、環(huán)回器

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動態(tài)器件/模組測試：WSS

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有源器件測試：EDFAs、SOAs、VOAs

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鏈路測試：跨放大器的通道內(nèi)測量

? 是德科技偏振系列儀表相關(guān)解決方案

無源硅光芯片/器件波長掃描測試方案

光無源器件的發(fā)展已經(jīng)相當成熟，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。對于這些器件的測試參數(shù)，國際標準規(guī)范早有定義，并且市場上也提供了全面的參數(shù)測試解決方案。然而，當前面臨的主要挑戰(zhàn)在于如何高效地在光芯片層面上進行測試。光芯片測試過程中常見的問題包括耦合效率低、耦合損耗大以及測試方案自動化程度不高，這些問題成為了業(yè)界普遍關(guān)注的重點。

針對技術(shù)相對成熟的無源光芯片測試，主要的測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)的測量上。為此，我們推薦一套高效的測試方案，該方案由高性能高分辨率可調(diào)光源（N7776C）、8通道光功率計（N7745C）、回波損耗模塊（N7753C）以及偏振控制器（N7786C）組成。結(jié)合自動光探針耦合對準系統(tǒng)及相關(guān)的測試軟件N770010xC，此方案能夠支持各種多端口無源光芯片（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級別上的測試。

該測試方案采用單次波長掃描的六態(tài)穆勒矩陣方法，以精確測量偏振相關(guān)損耗(PDL)隨波長的變化。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)即可完成六個偏振態(tài)的切換，從而實現(xiàn)偏振相關(guān)參數(shù)的高速測試。這種快速切換能力不僅提高了測試效率，還有效避免了由于外部環(huán)境變化（如溫度波動、光纖移動等）導(dǎo)致的偏振態(tài)不穩(wěn)定性，進而增強了測試結(jié)果的精度與重復(fù)性。

圖1光無源測試方案

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

圖2 光電器件直流特性測試方案

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)過大，可能會顯著影響傳輸信號的質(zhì)量，例如導(dǎo)致波形畸變或眼圖閉合等問題。因此，在對器件進行插入損耗(IL)和偏振相關(guān)損耗(PDL)等參數(shù)測試的同時，還需要評估其DGD和PMD參數(shù)。針對這一需求，推薦采用一套綜合測試方案，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，通過波長掃描技術(shù)來精確測量DGD和PMD參數(shù)。此外，該方案同樣適用于IL和PDL參數(shù)的測試，為用戶提供全面的器件性能評估。其測試方案如下所示：

圖3 光器件DGD/PMD測試方案

集成相干接收機ICR交流特性測試（拍頻法）

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

圖4 ICR交流特性測試方案

在該測試方案中，利用N7786C偏振合成器可以實現(xiàn)對進入ICR（集成相干接收機）后的光信號進行偏振對準補償。這一步驟確保了X和Y偏振面上的幅度一致性得到校準，從而優(yōu)化了后續(xù)測量的準確性。具體來說，通過使用信號光與本地振蕩器（LO）光產(chǎn)生拍頻信號，并讓這些信號通過ICR內(nèi)部的不同通道，在經(jīng)過平衡接收的跨阻放大器（TIA）輸出之后，再利用M8296A高帶寬ADC電路對不同拍頻正弦波的幅度和相位差進行精確測量?；谶@些測量數(shù)據(jù)，不僅可以評估各個電通道的幅頻特性（如帶寬）和相頻特性，還能測試出ICR各個平衡接收通道的誤差向量幅度（EVM）等關(guān)鍵參數(shù)。