光調制分析儀

光調制分析儀OM4006D主要特點和優點

無光調制分析儀OM4006D可比擬的靈活性

• 相干光波信號分析儀結構兼容實時示波器和等效時間示波器*²
• 完整的相干信號分析系統，適用于偏振復用QPSK、偏置 QPSK、QAM、差分BPSK/QPSK 及其它**調制格式
• 通過MATLAB界面顯示星座圖、相位眼圖、Q因子、Q曲線、 頻譜圖、Poincare Sphere、信號隨時間變化、激光相位特 點、BER 及其它曲線和分析結果
• 使用大多數偏振復用信號，測量任意階的偏振模色散(PMD)

光調制分析儀OM4006D精密光接收機

• 精密相干接收機硬件，在溫度和時間波動時變化達到*小， 實現高精度和高穩定性、偏振分集和光檢測
• 高度線性光電檢測可以在高本振和信號功率電平下運行，消 除電氣放大
• 集成一對ECDL 可調諧激光器，一個作為本振，另一個用于 自檢。這兩個激光器都擁有業內*優良的線寬和調諧范圍， 適用于頻段內任意波長
• 相干光波信號分析儀軟件容忍>5 MHz瞬時信號激光器線寬- 兼容標準網絡可調諧光源，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偏振

光調制分析儀OM4006D用戶自定義擴展能力

• 用戶可以使用直接的MATLAB*3 接口接入內部功能
• 可以通過以太網控制OM4000，實現遠程接入
• 優異的用戶界面，外加MATLAB 強大的處理能力，**觀 察信息，且使用簡便
• OM1106和OM4000系列產品標配相干光波信號分析儀軟件

*¹ OM4106D 要求泰克示波器。其它OM4000型號兼容許多示波器。詳情請與銷 售人員聯系。

*²某些功能只在使用泰克示波器時提供。

*³ MATLAB 是MathWorks 的注冊商標。

光調制分析儀OM4006D簡介

OM4000 相干光信號分析儀(CLSA)是一種1550 nm (C波段和 L 波段)光纖測試系統，用來測量復雜調制信號，為測試相干檢 測和直接檢測傳輸系統提供了完整的解決方案。CLSA 由偏振 分集和相位分集接收機及分析軟件組成，可以同時測量對** 光纖通信重要的調制格式，包括偏振復用(PM-) QPSK 調制。 CLSA 軟件執行所有校準和處理功能，實現實時突發模式星座 圖顯示、眼圖顯示、Poincare sphere 和誤碼檢測功能。

光調制分析儀OM4006D儀器異常靈活

OM4000在業內擁有****的特點，它可以同時用于實時示 波器和等效時間示波器。由于這種****的結構，用戶可以 在一臺CLSA 中獲得這兩種采集格式的優勢。對分析中要求高 采樣率的客戶，*好使用CLSA和實時示波器(如DPO73304D)。 對分析中要求高垂直分辨率的客戶(如調制器檢定)，*好使用 等效時間示波器。通過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)顯示了顏色等級圖形選項。圖中 顯示的數據是112 Gb/s PM-QPSK。


圖2- OM4000 用戶界面(OUI)，顯示選定等效時間測量數據。

 

OUI是通過相干光信號分析儀產品處理數據操作和顯示。用戶 還可以單獨訂購這個OUI，不需要OM4000，用于另一個相干 接收機系統分析。純數據捕獲和分析版本的O U I 軟件稱為 OM1106。它提供了顏色等級、余輝和色鍵選項，幫助您觀察 數據。在圖1中，由于IQ數據順序的相對定時(圖1 上方中間)，水平跳變要比垂直跳變發生頻次少得多。另一個偏振星座用顏 色等級表示，只有符號點(下方中間)。另外還為眼圖提供了顏 色等級(右下方)。

光調制分析儀OM4006D用戶界面(OUI)和MATLAB 之間的交互

圖3 - OUI 控制的數據流量示意圖。

 

OUI 從示波器中采集的數據來獲得用戶提供的信號相關信息， 然后把這些信息傳送到MATLAB 工作空間，如圖2所示。然后 調用一系列MATLAB腳本，處理數據，生成變量。然后OUI 檢 索這些變量，繪制變量圖。通過連接O U I 或通過直接連接 M A T L A B 工作空間，可以實現自動測試。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MATLAB接口訪問內部功能，用來創建用戶自定義解調 器和算法，或實現自定義分析可視化。

光調制分析儀OM4006D信號處理方法

圖4- 流經“核心處理”的數據。

 

對實時采樣系統，數據采集后，**步是恢復時鐘，在符號中 心，對偏振分離和之后的算法以每個符號1個樣點的速率對數 據重新定時(如圖3 所示)。然后以10 倍的波特率(用戶可以設 置)對數據重新采樣，確定把眼圖或星座圖中的符號互連起來的 軌跡(如圖3 所示)。時鐘恢復方法取決于選擇的信號類型。然 后根據符號中心樣點恢復激光相位。一旦激光相位被恢復，那 么可以使用調制部分，與每個預計數據對準。通過查找實際數 據與預計數據之間的差異，可以計算誤碼數量，選擇BER*低 的極性。一旦知道了實際數據，可以執行二次相位估算，消除 激光相位跳動可能導致的錯誤。一旦計算了變量，它們可以提 供給OUI進行檢索和顯示。在每一步上，都將為指定數據類型 選擇*佳算法，不要求用戶干預，除非用戶希望干預。

光調制分析儀OM4006D簡便易用的OUI，快速入門

圖5- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標注的測量表。

 

相干光波信號分析儀的用戶界面稱為OUI。OUI 可以簡便地配 置和顯示測量，同時為使用WCF 或.NET 通信的第三方應用提 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測量設置?？梢砸苿忧€、固定曲線或 重新確定曲線尺寸，可以關閉或創建曲線，只顯示所需信息。

圖6- OM4000 用戶界面(OUI)中帶標注的測量表。

 

除曲線上提供的數字測量外，還可以在Measurements窗口中 匯總測量數據，其中還顯示統計信息。圖5 顯示了部分測量。

光調制分析儀OM4006D調整速度更快

OUI 采用專門設計，以極快的速度從示波器中收集數據，把數 據傳送到MATLAB工作空間中，提供*大的數據刷新速率。然 后可以在MATLAB 中處理數據，提取得到的變量，進行顯示。

光調制分析儀OM4006D緊密集成MATLAB，提高掌控能力

由于100%數據處理都在MATLAB中完成，測試工程師可以簡 便地探究處理過程，了解過程的每一步。研發實驗室還可以利 用M A T L A B 緊密集成能力，為開發的新技術編寫自己的 MATLAB 算法。

光調制分析儀OM4006D使用*優算法

不用擔心使用哪種算法。在OUI 中選擇一種信號類型時，如 PM-QPSK，將對數據應用該信號類型的*優算法。每種信號 類型都有一種專門設計的*適合應用的信號處理方法，立即獲 得結果。

光調制分析儀OM4006D不會受礙于激光器相噪

為無線電信號設計的信號處理算法不一定適合復雜光調制信號 使用的噪聲高得多的信號源。我們強健的信號處理算法可以容 忍足夠的相噪，可以測試傳統上使用差分或直接檢測技術(如 DQPSK)測量的信號。

光調制分析儀OM4006D找到正確的BER

Q-plot.

 

我們的Q曲線為了解數據信號質量提供了優良的方式。在每次 數據采集后，其在信號上進行大量的BER 對判定門限測量。 BER對判定門限曲線可以顯示信號的噪聲特點。高斯噪聲會在 Q曲線上產生一條直線。另外還會計算*優的判定門限和推斷 的BER。這會提供兩個BER 值：實際計算的誤碼數量除以計 算的位數，以及推斷的BER(以供BER太低而不能迅速測量時 使用)。

星座圖

星座圖

 

一旦去掉了激光器相位波動和頻率波動，可以在復數平面中繪 制得到的電場。如果只繪制符號中心的值，那么其稱為星座 圖。如果復數平面中還顯示連續曲線，那么其通常稱為相位 圖。由于可以打開或關閉連續曲線，我們把這兩種圖都叫作星 座圖。符號點散射表明調制與理想值的接近程度。符號點由于 附加噪聲、發射機眼圖閉上或光纖損傷而散開?？梢酝ㄟ^符號 標準偏差、誤差矢量幅度或模板違規來測量散射。

星座圖上進行的測量在每個圖形窗口相關的“飛出”面板中提 供。下面介紹了星座圖相關測量。

星座測量

顏色特性

顏色等級星座圖


顏色等級，帶有精細軌跡

 

顏色等級特性提供了無窮大余輝圖，其中用顏色表示一個點在 曲線上發生的頻率。這種模式有助于揭示用單色顯示不明顯的 碼型。注意，下面的實例中，下方的星座群的EVM 要高于上 面的星座圖。在大多數情況下，這表明正交調制器偏差朝著正 軌太遠了。近似正確的交點顯示得不明顯。在本例中，偏差不 正確的調制器隱藏了偏差不正確的驅動器放大器。

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

 

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

眼圖

眼圖

 

可以為相應的調制格式選擇眼圖。支持的眼圖格式包括：Field Eye，也就是復數平面中相位曲線的實數部分；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，可以按鼠標右鍵， 選擇顏色選項。Field Eye 圖提供了下述測量：

Field Eye 測量

在多電平信號中，上述測量按曲線中對應眼圖張開的順序列 出。*上面一行值與*上面的眼圖張開對應。

上面涉及Q因子的函數采用Bergano發表的論文中介紹的判定 門限方法*4。在測量間隔中的誤碼數很小時(這是通常情況)，從 誤碼率導出的Q 因子可能并不能準確地衡量信號質量。但是， 判定門限Q 因子是一個準確的指標，因為它基于所有信號值， 而不只是越過規定邊界的值。

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

為非偏置格式提供的其它測量

測量數據隨時間變化

誤碼測量隨時間變化

 

除眼圖外，觀察信號隨時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。通過把該點涂色紅色(假設 該數據被同步到指明的碼型)，顯示符號中心值的所有示圖都將 表明該符號是否錯誤。測量數據隨時間變化曲線特別實用，因 為它有助于區分誤碼是由噪聲、碼型相關性還是由碼型錯誤引 起的。

3D 可視化工具

復雜調制信號本身是3D 的，因為同相成分和正交成分會隨時 間變化。3D 眼圖把星座圖和眼圖有效組合成一個3D 圖，幫助 可視化復合量在位周期中怎樣變化。而且這個圖可以旋鈕和成 比例縮放。

另外，3D 圖中提供了Poincare Sphere。3D 視圖適合觀察每 個符號的偏振狀態。符號一般會在Poincare Sphere上構成簇， 為專家用戶提供實用信息。另外，還在這個視圖中可以繪制非 歸一化Stokes Vectors。

分析控制

Analysis Controls(分析控制)窗口可以設置與系統及其測量有關 的參數。

分析參數

MATLAB 窗口

 

可以在這里顯示的MATLAB窗口中分配用戶碼型。數據碼型可 以輸入MATLAB，或通過高SNR信號測量直接找到數據碼型。

信號頻譜

信號頻譜窗口


激光相位頻譜窗口

 

校正的電場隨時間變化的FFT，可以揭示與數據信號有關的大 量信息。頻譜不對稱或位移可能表示激光頻率誤差過高。頻譜 周期性顯示了數據支流之間的關聯?？梢允褂眉す馄飨辔浑S時 間變化數據的FFT，測量激光器相噪。

Poincaré Sphere

Poincare Sphere 窗口

 

偏振數據信號在開始時一般會與PM 光纖軸對齊。但在標準單 模光纖中，偏振狀態開始位移。然而，測量偏振狀態、確定偏 振消光比仍是可能的。軟件鎖定到每個偏振信號。兩個信號的 偏振狀態在一個圓形上顯示，代表Poincare Sphere 球體的一 面。把標記變成藍色，表示背面的狀態。顛倒背面，使正交信 號一直以不同顏色出現在同一位置，可以可視化正交度。因此， 藍色表示背面(用負值表示Stokes 矢量的這個成分)，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、藍色都為負。

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

損傷測量和補償

在研究傳輸實現技術時，非常重要的一點是能夠補償長光纖或 光元器件產生的損傷。色散( C D ) 和偏振模色散( P M D ) 是 OM4000軟件可以測量或校正的兩種重要的線性損傷。PMD測 量的基礎是把收到的信號與背對背發射機信號或理想信號進行 對比，這會得到一個直接的PMD 指標，而不是基于自適應濾 波器特點估算PMD。用戶可以指定要計算的PMD 階數。一階 PMD 的精度在10 Gbaud 時為~1 ps。CD 補償算法本身沒有 限制，業內一直成功地采用這種算法，補償幾千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。這些文件順序將記錄在默認的目錄下，如果之前 沒有改動，通常是MATLAB 工作目錄。

通過使用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 鍵標記要加載 的文件，使用鼠標標記文件名，加載一個順序。還可以使用Shift 鍵，使用鼠標標記順序中的**個文件名和*后一個文件名， 加載連續的順序。使用Home 帶上Offline Commands 段中的 Run 按鈕，順序通過記錄的.MAT 文件。在重播時，記錄的文 件上會執行實施的所有過濾和處理操作。