光頻譜儀在FBG光纖布拉格光柵及光纖傳感器測(cè)試上的應(yīng)用
光纖布拉格光柵（Fibre Bragg Grating, FBG）因其獨(dú)特的、可靈活編程的濾波性能，與光纖傳輸系統(tǒng)的天然兼容性，以及對(duì)環(huán)境參數(shù)的高度敏感，在光通訊、光纖激光器、窄線寬/單頻激光器、光纖傳感等領(lǐng)域被廣泛使用。隨著光通訊、光纖傳感的快速發(fā)展，要求FBG對(duì)的光頻譜、偏振等特性以及外界環(huán)境有更精細(xì)的、可控的響應(yīng)和敏感度，對(duì)FBG本身特性的全面、精確、細(xì)致測(cè)量尤為重要。
在FBG測(cè)試領(lǐng)域，先鋒科技提供多種激光頻譜儀用于各種精度的反射/ 透射光譜測(cè)量，可用于刻寫(xiě)過(guò)程以及FBG元件、光纖傳感器檢測(cè)；同時(shí)，先鋒科技提供多種連續(xù)、脈沖的深紫外激光器，適合FBG的全息刻寫(xiě)與掩膜刻寫(xiě)，并提供超快直寫(xiě)平臺(tái)。
一、FBG 及 FBG傳感器測(cè)試方案
1、BOSA系列高分辨率光頻譜儀及器件測(cè)試儀
BOSA為采用受激布里淵散射（Stimulated Brillouin Scattering, SBS）原理的光頻譜儀，提供光通訊波段（C、L、O）10MHz高分辨率頻譜測(cè)量。配合內(nèi)置或外置的窄線寬可調(diào)諧光源，即可構(gòu)成高分辨率的器件測(cè)試儀，特別適合高精度FBG測(cè)試。
與常規(guī)采用外差方式的高精度OSA不同，BOSA的SBS測(cè)量方式不會(huì)產(chǎn)生人為的邊模偽訊，其無(wú)偽訊信噪比可達(dá)80dB，不掩蓋FBG的邊模特性。同時(shí)，SBS具備陡峭的濾波曲線，無(wú)需任何反卷積運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)高分辨率和高近進(jìn)動(dòng)態(tài)范圍，得到FBG真實(shí)的光譜響應(yīng)。
FBG的偏振響應(yīng)在高精度傳感、高速光通訊中非常重要。BOSA可方便的進(jìn)行偏振測(cè)試，對(duì)FBG或光纖傳感器的偏振依賴反射和透射譜進(jìn)行精密測(cè)量。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
· 全光學(xué)設(shè)計(jì)；無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)射頻干擾；
· 10MHz (0.08pm @ 1550nm） 物理分辨率；
· 0.5pm絕對(duì)波長(zhǎng)精度；
· 80dB免偽訊信噪比，真實(shí)反應(yīng)FBG本身的邊帶反射率；
· 20nm/s 測(cè)量速度；
· -70dBm靈敏度，可測(cè)試長(zhǎng)距離光纖傳感器；
· 可擴(kuò)展偏振測(cè)試功能；
· 位相測(cè)試功能擴(kuò)展，可測(cè)試調(diào)制/相干信號(hào)。
主要參數(shù)指標(biāo)
依據(jù)用戶不同的需求以及已有的設(shè)備，可提供基于BOSA的靈活測(cè)試方案；
圖1 內(nèi)置TLS與用戶自備TLS測(cè)試架構(gòu)示意圖
測(cè)試結(jié)果示例
圖2：FBG 的插入損耗IL（黃色）、返回?fù)p耗RL（綠色）測(cè)試，橫軸：0.1nm/div
圖3：窄帶寬FBG的插入損耗（IL）測(cè)試。橫軸：50pm/div (左），3pm/div （右）。
2、BRISTOL 光頻譜儀（OSA）
作為光通訊領(lǐng)域波長(zhǎng)計(jì)、多波長(zhǎng)計(jì)、光頻譜儀的生產(chǎn)廠商，BRISTOL基于干涉儀的頻譜儀系列可用于普通線寬的FBG測(cè)試。
BRISTOL 771型頻譜儀為通用型高精度頻譜儀，提供4GHz頻譜分辨率；750型為光通訊專用頻譜儀，提供25GHz頻譜分辨率和0.07s的測(cè)量速度。配合寬帶光源，即可實(shí)現(xiàn)FBG的IL、RL頻譜測(cè)試。
圖4 Bristol 771（左）、750（右）光頻譜儀
主要技術(shù)指標(biāo)：
圖5 利用OSA測(cè)試FBG示意圖
在FBG測(cè)試領(lǐng)域，先鋒科技提供多種激光頻譜儀用于各種精度的反射/ 透射光譜測(cè)量，可用于刻寫(xiě)過(guò)程以及FBG元件、光纖傳感器檢測(cè)；同時(shí)，先鋒科技提供多種連續(xù)、脈沖的深紫外激光器，適合FBG的全息刻寫(xiě)與掩膜刻寫(xiě)，并提供超快直寫(xiě)平臺(tái)。
一、FBG 及 FBG傳感器測(cè)試方案
1、BOSA系列高分辨率光頻譜儀及器件測(cè)試儀
與常規(guī)采用外差方式的高精度OSA不同，BOSA的SBS測(cè)量方式不會(huì)產(chǎn)生人為的邊模偽訊，其無(wú)偽訊信噪比可達(dá)80dB，不掩蓋FBG的邊模特性。同時(shí)，SBS具備陡峭的濾波曲線，無(wú)需任何反卷積運(yùn)算即可實(shí)現(xiàn)高分辨率和高近進(jìn)動(dòng)態(tài)范圍，得到FBG真實(shí)的光譜響應(yīng)。
FBG的偏振響應(yīng)在高精度傳感、高速光通訊中非常重要。BOSA可方便的進(jìn)行偏振測(cè)試，對(duì)FBG或光纖傳感器的偏振依賴反射和透射譜進(jìn)行精密測(cè)量。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
· 全光學(xué)設(shè)計(jì)；無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，無(wú)射頻干擾；
· 10MHz (0.08pm @ 1550nm） 物理分辨率；
· 0.5pm絕對(duì)波長(zhǎng)精度；
· 80dB免偽訊信噪比，真實(shí)反應(yīng)FBG本身的邊帶反射率；
· 20nm/s 測(cè)量速度；
· -70dBm靈敏度，可測(cè)試長(zhǎng)距離光纖傳感器；
· 可擴(kuò)展偏振測(cè)試功能；
· 位相測(cè)試功能擴(kuò)展，可測(cè)試調(diào)制/相干信號(hào)。
主要參數(shù)指標(biāo)
| 型號(hào) | BOSA 400 | BOSA 100 | BOSA Lite + | BOSA Lite |
| TLS 光源 | 內(nèi)置 | 外置 | 內(nèi)置 | 外置 |
| 可測(cè)波段 | C、L、O | C、L | ||
| 分辨率 | 10MHz (0.08pm @ 1550nm) | 20MHz (0.16pm @ 1550nm) | ||
| 波長(zhǎng)準(zhǔn)確度 | ±0.5pm (C+L), ±1.0pm (O) | ±1.0pm (C+L) | ||
| 無(wú)雜訊動(dòng)態(tài)范圍 | >80dB | |||
| 靈敏度 | -70dBm | |||
| 掃描速度 | 20nm/s | 2.5nm/s | ||
| TLS輸出 | >1mW功率 <1MHz線寬 |
N/A | >1mW功率 <5MHz線寬 |
N/A |
圖1 內(nèi)置TLS與用戶自備TLS測(cè)試架構(gòu)示意圖
圖2：FBG 的插入損耗IL（黃色）、返回?fù)p耗RL（綠色）測(cè)試，橫軸：0.1nm/div
圖3：窄帶寬FBG的插入損耗（IL）測(cè)試。橫軸：50pm/div (左），3pm/div （右）。
作為光通訊領(lǐng)域波長(zhǎng)計(jì)、多波長(zhǎng)計(jì)、光頻譜儀的生產(chǎn)廠商，BRISTOL基于干涉儀的頻譜儀系列可用于普通線寬的FBG測(cè)試。
BRISTOL 771型頻譜儀為通用型高精度頻譜儀，提供4GHz頻譜分辨率；750型為光通訊專用頻譜儀，提供25GHz頻譜分辨率和0.07s的測(cè)量速度。配合寬帶光源，即可實(shí)現(xiàn)FBG的IL、RL頻譜測(cè)試。
圖4 Bristol 771（左）、750（右）光頻譜儀
| 型號(hào) | 771A-NIR | 771B-NIR | 750 |
| 波長(zhǎng)范圍 | 520nm - 1700nm | 1260nm - 1680nm | |
| 頻譜分辨率 | 4GHz (0.3pm | 25GHz (0.2nm @ 1550nm) | |
| 波長(zhǎng)準(zhǔn)確度 | ±0.2ppm （波長(zhǎng)計(jì)模式） |
±0.75ppm （波長(zhǎng)計(jì)模式） |
±6.5ppm (±10pm@1550nm) |
| 測(cè)量速度 | <2s | <0.07s | |
圖5 利用OSA測(cè)試FBG示意圖
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