Analisadores de espectro óptico (OSA)

A VIAVI abrange uma ampla linha de necessidades de OSA com inúmeras soluções compactas.

Optical Spectrum Analyzers (OSA)

Productos

Analisadores de espectro óptico (OSA) da VIAVI 

Um analisador de espectro óptico estende os princípios da análise de espectro ao domínio óptico medindo importantes características de comprimento de onda, potência e ruído das ondas de luz. À medida que as redes de fibra óptica e as aplicações de laser mudam, as soluções e práticas de teste óptico evoluem para acompanhar o ritmo da multiplexação densa por divisão de ondas, espaçamento de canais apertado e uma série de novas fontes ópticas e protocolos de transmissão. 

A VIAVI desenvolveu um portfólio líder do mercado de soluções de teste de análise de espectro óptico para aplicações de laboratório, campo e fabricação. Isso inclui cobertura de teste abrangente para enlaces de fibra de interconexão de rede de acesso, longo alcance e data center com altas contagens de canais, requisitos rigorosos de sinal para ruído e tecnologia coerente que permite transmissão de alta velocidade. O desenvolvimento e a produção de sistemas e componentes ópticos são suportados por módulos OSA compactos por toda a faixa de banda com desempenho e resolução de nível laboratorial.  

O que é um analisador de espectro óptico?

Um analisador de espectro óptico (OSA) quantifica e exibe a potência de uma fonte de luz óptica em um determinado range de comprimento de onda. Assim como um analisador de espectro RF, o OSA exibe a potência no eixo y (vertical) e o comprimento de onda no eixo x (horizontal). Três parâmetros principais são medidos por um analisador de espectro óptico: comprimento de onda, nível de potência e relação sinal-ruído óptico (OSNR).

Uma rede de comunicação de fibra óptica utilizando multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) para permitir que vários sinais de portadora óptica sejam transportados por uma única fibra é a aplicação ideal para o analisador de espectro OSA. As redes de longa distância com amplificação em linha dependem de medições precisas de potência óptica e OSNR para garantir o desempenho ideal. Enquanto alguns analisadores de espectro óptico são adaptados para bandas de comprimento de onda específicas (C, L, banda O etc.), outros podem operar efetivamente em várias bandas. O teste óptico do analisador de espectro também permite o teste de transmissividade e refletividade de componentes ópticos em comprimentos de onda específicos e o teste de ruído do amplificador.

Nano OSA Modules

Casos de uso de análise de espectro óptico

As redes de fibra óptica utilizam pulsos de luz para transmitir informações digitais por milhares de quilômetros. A transmissão de dados de alta velocidade e a tecnologia WDM agora fazem parte de redes de fibra, como as interconexões de data centers de CATV HFC/DAA, 5G x-haul e hiperescala. As soluções de teste no campo devem ser capazes de medição seletiva de comprimento de onda para capturar os principais parâmetros para canais/serviços individuais. À medida que a precisão, resolução e usabilidade dos analisadores de espectro óptico melhoram, surgem novas oportunidades para o desenvolvimento de produtos de alta qualidade e testes de produção eficientes de sistemas e componentes ópticos.

O analisador de espectro óptico é comumente usado em laboratórios de P&D em todo o mundo, pois as inovações de laser, LED, WDM e transponder de última geração ampliam os limites da tecnologia óptica. Como esses componentes são integrados a novos sistemas e fabricados em escala, a leitura precisa e confiável da produção em milissegundos acompanha a demanda.  

  • Os recursos de  medição do espectro de alta resolução permitem uma análise mais profunda de transmissores DWDM modulados em ambientes de laboratório e de fabricação. O  módulo mHROSA da VIAVI apresenta resolução de comprimento de onda sub-GHz na banda C estendida e dá aos fabricantes visibilidade das características espectrais finas resultantes de formatos de modulação coerentes de portadora única e múltipla, além de permitir o ajuste do modulador e a validação da OSNR. 

  • A fabricação em volume de módulos, componentes passivos, lasers e amplificadores requer um analisador de espectro rápido e flexível trabalhando em todo range de comprimento de onda monomodo (1250 nm a 1655 nm). Principais medições, como potência de canal, largura de banda, potência de ruído e OSNR. O MAP Wideband OSA (mOSA-C1) da VIAVI oferece velocidade de teste e simplicidade incomparáveis em um módulo plug-in ultracompacto.

A complexidade das redes de fibra atuais não seria sustentável sem as soluções ópticas avançadas do analisador de espectro. As medições de comprimento de onda e potência devem ser realizadas durante todo o ciclo de vida da rede. Nas redes de fibra de alta velocidade com amplificação em linha e multiplexadores de add-drop ópticos reconfiguráveis (ROADM), a relação sinal/ruído óptico é usada para avaliar o desempenho de um link de rede óptica.  

  • Teste CWDM: As redes de fibra que utilizam multiplexação por divisão de onda grossa (CWDM) com espaçamento de canal a 20 nm beneficiam-se de soluções OSA compactas e completas. Os recursos do analisador para teste de rede de acesso nesta categoria devem incluir flexibilidade de comprimento de onda de 1250 nm a 1650 nm, capacidade de ≥ 18 canais e um range de medição de potência tipicamente de -50 dBm a +10 dBM, ocasionalmente até +25 dBm para suportar aplicações CATV de alta potência. Um verificador de canal óptico portátil (OCC), que executa apenas medições de potência e comprimento de onda, pode ser também uma solução viável e econômica, pois os enlaces CWDM não são amplificados (normalmente) e, portanto, não exigem testes OSNR.  
  • Teste do sistema DWDM: Antes limitada a implantações de longa distância (> 100 km), a multiplexação densa por divisão de onda (DWDM) com espaçamento de canal abaixo de 0,8 ou 0,4 nm e utilização da banda C agora está sendo usada para redes de acesso e data centers. A tecnologia ROADM torna a medição OSNR essencial para instalação, otimização e manutenção de enlaces de rede e desempenho de serviço.  
    xWDM Channels
  • Teste 100G do lado da linha: Redes 100G com ROADM em linha apresentam desafios únicos para testes espectrais. Embora os processos de instalação, manutenção e troubleshooting sejam como redes 10G legadas, novos formatos de modulação coerentes introduziram novos desafios. Um analisador de espectro óptico avançado (OSCA-710)  capaz de medir comprimento de onda, potência e OSNR em banda/em serviço, utilizando uma técnica de correlação espectral para cada canal DWDM de um ponto de acesso de teste de amplificador, é recomendado para caracterizar  redes 100G coerentes com precisão sem interromper os serviços dos clientes. 
    Modified in-band vs out-of-band OSNR

Como um analisador de espectro óptico funciona? 

Para aplicar os princípios de análise de espectro originalmente desenvolvidos para ondas de rádio para luz, é importante considerar o comportamento da luz como uma forma estreitamente relacionada de radiação eletromagnética. Um analisador de espectro óptico deve ser capaz de selecionar um comprimento de onda específico para medição, então um fotodetector pode ser usado para converter energia luminosa em energia elétrica mensurável (energia). Existem diferentes tecnologias que podem ser usadas para selecionar comprimentos de onda individuais para medição. 

  • Grade de difração (monocromador) 
    Para determinar a potência de um comprimento de onda individual, o método de grade de difração usa um filtro giratório ou “grade” dentro do analisador de espectro óptico. À medida que a grade no monocromador move diferentes comprimentos de onda, são apresentados ao fotodetector sequencialmente conforme a grade gira. Esse método é conhecido por acomodar um amplo range espectral e produzir leituras precisas. As partes móveis sensíveis deste tipo de dispositivo tornam importante proteger o OSA de quedas ou outros tipos de choque. 
  • Método de Fabry-Perot 
    O método de interferômetro Fabry-Perot filtra a luz de entrada usando espelhos paralelos para criar uma cavidade ressonante. Para definir o comprimento de onda de entrada, o espaçamento entre os espelhos é ajustado usando elementos piezo. A resolução do analisador de espectro óptico Fabry-Perot é determinada pela precisão dessa função de espaçamento do espelho. Esse método fornece alta precisão de medição de comprimento de onda, embora o range dinâmico seja limitada. Sem peças móveis e com a capacidade de detectar canais espaçados, a Fabry-Perot é útil para aplicações de monitoramento e medição de DWDM no laboratório ou no campo. 

Soluções de analisadores de espectro óptico da VIAVI

A família versátil de módulos Nano OSA da VIAVI inclui o analisador de espectro óptico OSA-4100 de alta resolução e os módulos verificadores de canal óptico OCV-4100. Como CWDM e DWDM são adotados em redes de acesso para serviços de banda larga e MWDM ou LWDM são explorados para uso em redes 5G, esses módulos compactos aceleram as tarefas de instalação, implantação e manutenção, preenchendo a lacuna entre precisão e portabilidade. Os módulos incluem um compartimento SPF/SFP+ para ajuste e verificação de óptica conectável em campo e podem ser acoplados a outros mainframes da VIAVI para fornecer soluções únicas para análise de espectro óptico, juntamente com ativação de serviço de alta velocidade, 5G sem fio, BERT e testes OTDR. 

Com resolução óptica superior de range de comprimento de onda total e resolução de espaçamento de canal de até 33 GHz, os módulos OSA-110M e OSA-110H de alto desempenho atendem aos rigorosos requisitos de teste óptico de redes de longo alcance ou de acesso que implantam DWDM. O OSA-110H também acomoda altos níveis de potência de até +25 dbM para aplicações de teste CATV. Compatível com as plataformas MTS-6000A e MTS-8000, a série OSA-100 oferece análise de sinal protegida contra obsolescência para testes de 40/100G e novos formatos de modulação. 

Os requisitos de teste exclusivos dos sistemas DWDM de alta velocidade são abordados pela resolução de banda óptica ultra-alta, range de comprimento de onda completo e recursos de espaçamento de canal de até 25 GHz da série OSA-500 da VIAVI. O OSA-500RS apresenta OSNR em banda para suportar a medição eficiente em serviço de sistemas baseados em ROADM. Uma referência física de comprimento de onda constante integrada elimina a necessidade de recalibração externa durante a vida útil do dispositivo. 

O OSCA-710 da VIAVI é um analisador de espectro óptico e correlação de última geração projetado para acomodar medição de OSNR de rede ao vivo em ambientes desafiadores de DWDM. O OSCA-710 apresenta o primeiro recurso de medição OSNR do mercado em serviço e em banda do setor para sinais de transmissão de multiplexação de polarização (Pol-Mux). Com base em um método de correlação espectral (SCorM), ele permite medições OSNR em enlaces ativos de 100G/200G/400G sem interromper o serviço. A abordagem SCorM também permite a avaliação de efeitos não lineares e a medição de G-OSNR em redes de transmissão de longa distância amplificadas. A resolução óptica ultra-alta também permite que o OSCA-710 analise precisamente a forma espectral em aplicações Nyquist e Super-Channel com espaçamento de canal de < 1 GHz. 

Um verificador de canal óptico portátil é uma opção compacta, simples e de baixo custo para instalação, manutenção e troubleshooting de enlaces xWDM que não exigem medições OSNR. Normalmente, ele oferece a exibição básica de gráfico de barras para mostrar a presença e a potência do canal. O verificador de canal SmartClass OCC-55 mede até 18 canais para caracterização confiável de CWDM, enquanto o SmartClass OCC-56 é dedicado à análise de DWDM. Os mais avançados módulos verificadores de canal COSA-4055 (para CWDM) e OCC-4056C (para DWDM) fornecem mais recursos que incluem traço espectral, deslocamento de comprimento de onda e medição de desvio de potência, além de um compartimento SFP/SFP+ para ajustar e verificar óptica conectável. Ambos suportam intuitivamente a instalação e manutenção de aplicações DWDM 5G, de fibra profunda e metro/acesso. 

Os módulos do analisador de espectro óptico da VIAVI para fabricação e desenvolvimento são projetados para atender aos requisitos de aplicações de teste, precisão óptica e velocidade exclusivos do cliente. Como parte da versátil plataforma de múltiplas aplicações (MAP) para testes ópticos escaláveis e configuráveis, o módulo mHROSA ultracompacto de alta resolução e o módulo mOSA-C1 de alta velocidade trazem simplicidade e versatilidade insuperáveis para ambientes emergentes de teste óptico e fabricação.   

Literatura

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