Qu’est-ce qu’un analyseur de spectre optique ?
Un analyseur de spectre optique (OSA) quantifie et affiche la puissance d’une source optique sur une plage de longueurs d’onde donnée. Tout comme un analyseur de spectre RF, l’OSA affiche la puissance sur l’axe y (vertical) et la longueur d’onde sur l’axe x (horizontal). Les trois paramètres clés mesurés par un analyseur de spectre optique sont la longueur d’onde, le niveau de puissance et le rapport signal/bruit optique (OSNR).
Un réseau de communication à fibre optique utilisant le multiplexage par répartition en longueur d’onde (Wavelength Division Multiplexing, WDM) pour permettre de transmettre de multiples signaux de porteuse optiques sur une fibre unique constitue une application idéale pour un analyseur de spectre OSA. Les réseaux longue distance à amplification en ligne dépendent d’une puissance optique précise et de mesures OSNR pour garantir une performance optimale. Certains analyseurs de spectre optique sont conçus pour des bandes de longueurs d’onde spécifiques (bandes C, L, O, etc.), alors d’autres fonctionnent de manière efficace sur plusieurs bandes. Les tests optiques des analyseurs de spectre permettent également de tester la capacité de transmission et la réflectivité des composants optiques à des longueurs d’onde spécifiques, ainsi que le bruit de l’amplificateur.
Les réseaux de fibre optique utilisent des impulsions lumineuses pour transmettre des informations numériques sur des milliers de kilomètres. La transmission de données à haut débit et la technologie WDM font désormais partie des réseaux optiques, comme les réseaux CATV HFC/DAA, 5G x-haul, et des interconnexions de datacenters hyperscale. Les solutions de test de terrain doivent être capables de prendre des mesures sélectives en longueur d’onde afin de capturer les paramètres clés de canaux/services individuels. À mesure que s’améliorent la précision, la résolution et la flexibilité des analyseurs de spectre optique, de nouvelles opportunités se présentent en matière de développement de produits de classe mondiale et de tests de production efficaces des systèmes et composants optiques.
Laboratoire et production
Les analyseurs de spectre optiques sont couramment utilisés dans les laboratoires de R&D du monde entier alors que les technologies laser, LED et WDM de nouvelle génération et les innovations en matière de transpondeurs repoussent les limites de la technologie optique. La fabrication à grande échelle de ces composants et leur intégration à de nouveaux systèmes permettent une analyse précise et fiable de la production, de l’ordre de la milliseconde qui répond à la demande.
Les capacités de mesure spectrale haute résolution permettent une analyse plus poussée des émetteurs DWDM modulés en laboratoire et en environnement de production. Le module mHROSA de VIAVI offre une résolution de longueur d’onde sub-GHz en bande C étendue et offre aux fabricants de la visibilité sur les caractéristiques spectrales fines qui produit des formats de modulation cohérents sur porteuses simples et multiples, tout en permettant le réglage du modulateur et la validation de l’OSNR.
La fabrication en gros volumes de modules, de composants passifs, de lasers et d’amplificateurs exige des analyseurs de spectre flexibles et rapides, utilisables sur une plage de longueurs d’onde monomode complète (de 1 250 nm à 1 655 nm). Mesures clés telles que la puissance de canal, la bande passante, la puissance du bruit et l’OSNR. Le MAP Wideband OSA (mOSA-C1) de VIAVI fournit des vitesses et une simplicité de test inégalées dans un module plug-in ultra compact.
Tests sur le terrain de l’analyseur de spectre optique<
La complexité des réseaux de fibre optique actuels ne serait pas viable sans ces solutions optiques avancées d’analyse de spectre. Les mesures de longueur d’onde et de puissance doivent être effectuées tout au long du cycle de vie du réseau. Pour les réseaux optiques haut débit à amplification en ligne et multiplexeurs optiques d’insertion-extraction reconfigurables (ROADM), le rapport signal/bruit optique est utilisé pour évaluer la performance d’un lien de réseau optique.
- Tests CWDM : Les réseaux optiques utilisant le multiplexage en longueur d’onde « Coarse » (CWDM) avec un espacement de canal de 20 nm bénéficient de solutions OSA compactes et complètes. Les fonctionnalités des analyseurs pour les tests de réseaux d’accès de cette catégorie doivent inclure une prise en charge flexible de la longueur d’onde (de 1 250 nm à 1 650 nm), une capacité de ≥ 18 canaux et une plage de mesures de puissance généralement comprise entre -50 dBm et +10 dBm, pouvant occasionnellement monter jusqu’à +25 dBm, pour prendre en charge les applications CATV de puissance plus importante. Un vérificateur de canaux optiques (optical channel checker, OCC) portable, qui ne prend que des mesures de puissance et de longueur d’onde, peut aussi constituer une solution viable et économique, car les liens CWDM ne sont (généralement) pas amplifiés et n’exigent donc pas de tests OSNR.
Test de système DWDM : Auparavant limité aux déploiements longue distance (> 100 km), le multiplexage en longueur d’onde dense (DWDM) à espacement de canaux inférieur à 0,8 ou 0,4 nm et utilisant la bande C est désormais utilisé pour les réseaux d’accès et les datacenters. La technologie ROADM rend les mesures OSNR essentielles pour l’installation, l’optimisation et la maintenance des liens de réseau et la performance des services.
Tests 100G côté ligne : Les réseaux 100G à ROADM en ligne posent des défis uniques en matière de tests de longueur d’onde. Bien que les processus d’installation, de maintenance et de dépannage soient similaires à ceux des réseaux 10G traditionnels, les nouveaux formats de modulation cohérents ont introduit de nouveaux défis. Il est conseillé d’utiliser un analyseur de spectre optique avancé (OSCA-710), capable de mesurer la longueur d’onde, la puissance et l’OSNR dans la bande/en service en utilisant une technique de corrélation spectrale pour chaque canal DWDM depuis un point Test Access (TAP), pour caractériser avec précision les réseaux 100G cohérents sans interrompre les services fournis aux clients.
Pour appliquer les principes d’analyse de spectre développés à l’origine pour les ondes radio aux ondes optiques, il faut tenir compte du comportement de la lumière en tant que forme de radiation électromagnétique étroitement liée. Un analyseur de spectre optique doit être capable de sélectionner une longueur d’onde spécifique pour ses mesures. Un photodétecteur peut ensuite être utilisé pour convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique mesurable (alimentation). Différentes technologies peuvent être utilisées pour sélectionner des longueurs d’onde individuelles pour les mesures.
- Grille de diffraction (monochromateur)
Pour déterminer la puissance d’une longueur d’onde individuelle, la méthode de la grille de diffraction utilise un filtre rotatif (ou « grille ») à l’intérieur de l’analyseur de spectre optique. À mesure que la grille du monochromateur se déplace, différentes longueurs d’onde sont présentées de manière séquentielle au photodétecteur qui tourne. Cette méthode est connue pour s’adapter à une large plage spectrale et pour produire des résultats précis. Les pièces mobiles et sensibles de ce type d’appareil font qu’il est important de protéger l’OSA contre les chutes et autres types de chocs. - Méthode Fabry-Perot
La méthode d’interféromètre de Fabry-Perot filtre la lumière entrante en utilisant des miroirs parallèles afin de créer une cavité résonnante. Pour configurer la longueur d’onde d’entrée, l’espacement entre les miroirs est réglé à l’aide d’éléments piézoélectriques. La résolution de l’analyseur de spectre optique Fabry-Perot est déterminée par la précision de cette fonction d’espacement des miroirs. Cette méthode offre une grande précision des mesures de longueur d’onde, même si sa plage dynamique est limitée. Du fait de son absence de pièces mobiles et de sa capacité à détecter des canaux peu espacés, la méthode Fabry-Perot convient bien aux applications de surveillance et de mesure de DWDM en laboratoire ou sur le terrain.
OCV/OSA-4100
La gamme polyvalente de modules Nano OSA de VIAVI inclut l’analyseur de spectre optique à bande passante intégrale et haute résolution OSA-4100, ainsi que les modules de vérification de canaux optiques OCV-4100. Alors que le CWDM et le DWDM sont désormais adoptés dans les réseaux d’accès pour les services large bande et que l’utilisation du MWDM ou du LWDM est actuellement étudiée en vue d’une utilisation au sein des réseaux 5G, ces modules compacts permettent d’accélérer les tâches d’installation, de déploiement et de maintenance, tout en comblant l’écart entre précision et portabilité. Ces modules incluent un module SFP/SFP+ permettant de régler et de vérifier les connecteurs enfichables sur le terrain. Ils peuvent en outre être associés à d’autres unités centrales VIAVI pour fournir des solutions uniques pour l’analyse de spectre optique couplées à l’activation de service haut débit, à la 5G sans fil et aux tests BERT et d’OTDR.
OSA-110M/H
Avec une résolution optique supérieure sur toute la plage des longueurs d’onde et une résolution d’espacement des canaux de 33 GHz, les modules haute performance OSA-110M et OSA-110H répondent aux exigences de test optiques rigoureuses des réseaux longue distance et des réseaux d’accès déployant le DWDM. L’OSA-110H autorise également de hauts niveaux de puissance (jusqu’à +25 dBm) pour les applications de test CATV. Compatible avec les plateformes MTS-6000A et MTS-8000, la gamme OSA-100 fournit une analyse de signal pérenne pour les tests de 40/100G et les nouveaux formats de modulation.
OSA-500/M/R/RS
Les exigences de test uniques des systèmes DWDM à haut débit sont prises en charge par la bande passante à résolution optique ultra élevée, la plage de longueurs d’onde intégrale et les capacités d’espacement de canaux allant jusqu’à 25 GHz de la gamme OSA-500 de VIAVI. L’OSA-500RS utilise l’OSNR dans la bande pour prendre efficacement en charge les mesures en service des systèmes basés sur ROADM. Une référence de longueur d’onde physique constante et intégrée rend inutile un réétalonnage externe pendant toute la durée de vie de l’appareil.
Vérificateurs de canaux optiques (OCC)
Un vérificateur de canaux optique portable est un appareil compact, simple d’utilisation et bon marché idéal pour l’installation, la maintenance et le dépannage des liens xWDM n’exigeant pas de mesures OSNR. Il offre en général un affichage de base sous forme d’histogrammes indiquant la présence des canaux et leur puissance. Le vérificateur de canaux SmartClass OCC-55 peut mesurer jusqu’à 18 canaux pour une caractérisation CWDM fiable, tandis que le SmartClass OCC-56 est dédié à l’analyse DWDM. Les modules de vérification de canaux plus avancés que sont le COSA-4055 (pour le CWDM) et l’OCC-4056C (pour le DWDM) offrent davantage de fonctionnalités, notamment une trace spectrale, des mesures d’écart de longueur d’onde et de dérive de puissance, ainsi qu’un module SFP/SFP+ permettant de régler et de vérifier les connecteurs enfichables. Ils prennent tous deux en charge l’installation et la maintenance des applications métropolitaine/d’accès, Fiber Deep et de 5G DWDM de manière intuitive.
Laboratoire et production
Les modules d’analyse de spectre optique de VIAVI dédiés à la production et au développement sont conçus pour répondre aux exigences uniques des clients en matière d’applications de test, de précision optique et de vitesse. En tant qu’éléments de la plateforme d’applications multiples (MAP) polyvalente pour tests optiques évolutifs et configurables, le module ultra compact et haute résolution mHROSA et le module mOSA-C1 à haut débit apportent une simplicité et une polyvalence inégalées aux tests optiques émergents et aux environnements de production.