精确测量信号功率时光谱仪的分辨率设置。

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根据IEC:2002中关于OSNR的计算方法，OSNR是利用以下公式计算获得的：

能否准确计算出OSNR的关键在于OSA获得的每个信道的Pi（信号功率）与Ni（噪声功率）的精度。而对于OSA来说，测量Pi与Ni的精度与测量时的分辨率有直接关系。

2. 分辨率对测量的影响

2.1 分辨率对光信号功率测量的WpX光波通信
影响WpX光波通信
在进行光信噪比分析时由于光谱仪的分辨率相关特性会造成信号功率测量误差，因此能否准确测量经过光放大器放大后的每个通道的信号功率和噪声功率谱密度非常重要。但是由于信道间隔越来越窄、调制速率越来越高，对它的精确测量就变得越来越困难。尤其是为了精确测量一个调制信号功率时，需要一个分辨率带宽比较宽的滤波器，而且这种滤波器的垂直边缘必须非常陡峭，才能既保证捕获信号的调制带的功率，又不受相邻信道信号的干扰（图1）。WpX光波通信
滤波器波谱顶部形状对比：AQ6319与AQ6370（带或不带分辨率校准）。WpX光波通信
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当光谱仪的分辨率带宽（滤波器带宽）小于调制边带时，信号功率的测量就会产生偏小的误差，这样测出的OSNR值相对于其真实值就会出现误差。同时所用光谱仪的单色镜的滤波谱顶部的形状也会影响信号功率的测量精度，所以为保证精确测量调制信号的功率，光谱仪的滤波谱应为一个平顶（图2）。

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分辨率相关的信号功率测量误差。WpX光波通信
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图3给出了一个分辨率相关信号功率测量误差的测试结果。该测试使用1552.4nm DFB-LD经过10Gbit/s NRZ调制后的信号作为待测信号，从图3中可以看出，在测试10Gbit/s NRZ调制信号功率时，最好使用200pm（0.2nm）以上的分辨率。如果减小实际的分辨率，信号功率的测量误差就会增大。

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使用AQ6319测得的10Gbit/s NRZ调制信号的测量谱形（分辨率：10pm－500pm）。WpX光波通信
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图4给出了不同分辨率情况下测量出来的调制信号的谱形。从图4中可以清楚地看到，只有在分辨率设置到大于调制带宽时，才能精确测量调制信号的功率。然而，在信道间隔很窄的系统中，还需要根据实际信道间隔来选择正确的分辨率设置。例如在25GHz信道间隔的DWDM系统中，信道间隔仅有200pm，这时如果设置分辨率为200pm就不能分辨出每个相邻信道（图5），因此在实际测量的时候，需要兼顾信号功率测量的精度与分辨出相邻信道。图5是利用不同的分辨率对一个25GHz信道间隔的DWDM测量的实际图形。在减小分辨率带宽时才能较好的分辨出各个信道。

2.2 分辨率对噪声功率谱密度测量的影响WpX光波通信
在进行信道间噪声功率谱密度测量时，需要光谱仪具有比较窄的分辨率带宽和陡峭的垂直边缘，这样才能在调制信号的光谱被展宽后对噪声功率谱进行准确测量，测得真正的噪声功率谱密度。图6显示了OSA的分辨率带宽和垂直边缘对噪声功率测量的影响。

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AQ6319在不同分辨率设置条件下测到的10Gbit/s NRZ、25GHz DWDM系统的功率谱（绿：200pm分辨率，红：140pm分辨率，黄：100pm分辨率）。WpX光波通信
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但是，OSA规范中“功率精度”和“功率平坦度”两项指标也会受到分辨率设置的影响。AQ6370分辨率设置值大于0.05nm以上时，可保证功率精度和线性度，AQ6319在分辨率大于或等于0.02nm时，可保证功率精度和线性度。在噪声功率测量时，应当使用能够保证功率精度的分辨率设置，这样才能保证测量精度。

3. 高级WDM分析功能WpX光波通信
如上所述，为了准确测量WDM系统的光信噪比，必须得到准确的信号功率值与噪声功率谱密度值。目前市场上的普通光谱分析仪的最高分辨率一般为50pm左右，其可以测量的DWDM信道间隔一般为100GHz，OSNR的测量范围为30dB左右，而AQ6370具有更好的分辨率特性与滤波器边缘特性，其测量范围可达30－45dB。但是当被测DWDM系统的信道间隔为50GHz时，信号被调制后谱宽被一定程度地展宽，此时普通的光谱仪由于受自身分辨率的限制，不能准确测量噪声功率谱，所以其在进行OSNR分析的时候将会出现较大的误差。此时AQ6370与AQ6319优越的特性就显现出来了，AQ6370可测量的最小信道间隔为50GHz，AQ6319可达25GHz。但是我们发现为了在测量DWDM系统的OSNR时候有较好的动态范围，在测量信号功率与噪声功率谱时，就存在分辨率设置的矛盾，为了兼顾两者的测量精度，这两款OSA有双曲线扫描功能，可使用不同的分辨率带宽来测试信号功率和噪声功率谱密，得到准确的OSNR分析结果（图7）。

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AQ6319和AQ6370中的双曲线功能举例。

注：本文所述基于实验系统进行测量，测量条件或测试能力会根据实际情况有所不同。当使用以上设置进行实际测量时，根据系统的动态啁啾、色度色散、调制格式等情况，测量结果会有差异，需要重新设置测试条件。