Principes fondamentaux de la mesure du PDL
La perte de distribution de puissance (PDL) est définie comme la variation maximale de la perte d'insertion d'un dispositif sous test (DUT) lorsque l'état de polarisation d'entrée (SOP) varie dans tous les états de polarisation possibles. La PDL peut être mesurée à une longueur d'onde unique et également en fonction de la longueur d'onde.
Deux approches différentes de mesure du PDL sont décrites ci-dessous. La méthode globale détaillée ci-dessous est une mesure étape par étape, tandis que la méthode de Mueller peut être appliquée par balayage.
Méthode tous états :
Cette méthode utilise un codeur ou un contrôleur de polarisation pour générer un grand nombre d’états de polarisation selon un schéma déterministe ou non déterministe.
La configuration tous états illustrée dans la figure suivante est particulièrement appréciée pour sa simplicité et sa précision.
La mesure précise de la PDL exige une source optique à excellente stabilité de puissance, ainsi qu'un codeur de polarisation à faibles pertes d'activation et à bonne couverture de la sphère de Poincaré. Un temps de mesure de plusieurs secondes par longueur d'onde est typique et peut s'avérer prohibitif lorsqu'une résolution fine ou une large gamme de longueurs d'onde est requise. Dans ce cas, la mesure par balayage selon la méthode de Mueller est préférable.
Le calcul de Mueller permet de déterminer la perte de puissance (PDL) d'un dispositif sous test (DUT) à partir des valeurs de perte d'insertion mesurées avec des états de polarisation (SOP) d'entrée à 4 ou 6 états bien connus. Cette méthode est particulièrement adaptée à la mesure de valeurs de PDL jusqu'à 20 dB et repose sur 4 ou 6 états de polarisation orthogonaux pour le calcul de la PDL. De faibles écarts par rapport à des SOP parfaitement orthogonaux peuvent être compensés si la relation entre les différents états est bien connue.
Un contrôleur de polarisation ou un générateur d'état de polarisation est associé à un laser à balayage accordable pour permettre une mesure de la perte d'insertion par balayage pour chaque état de polarisation. Cette méthode réduit considérablement le temps de mesure et permet une haute résolution sur une large gamme de longueurs d'onde.
La plupart des contrôleurs de polarisation utilisent des lames à retard pour générer l'état de polarisation (SOP) requis. Qu'il s'agisse de lames à retard d'ordre zéro ou d'ordre multiple, ces composants optiques présentent une dépendance spectrale non négligeable. Grâce à des mesures successives, le paramètre de longueur d'onde du contrôleur de polarisation peut être ajusté après chaque étape, garantissant ainsi des résultats précis.
Cependant, cela s'avère impossible lors de mesures par balayage, où le laser parcourt continuellement la gamme de longueurs d'onde. Dans ce cas, l'état de polarisation généré s'écarte généralement de l'état de polarisation souhaité de manière imprévisible.
CT440-PDL
est un testeur de composants passifs conçu pour les composants comportant jusqu'à quatre sorties. Il fonctionne avec tous les lasers accordables d'EXFO pour effectuer des mesures de balayage IL et PDL selon la configuration illustrée dans la figure suivante. Le CT440-PDL intègre un générateur de signaux passifs (PSG) interne capable de générer les six états de polarisation (SOP) bien définis et quasi orthogonaux nécessaires au calcul de Mueller (4/6 états). Ce PSG est étalonné en longueur d'onde, garantissant ainsi une connaissance précise de l'état de polarisation généré lors du balayage.
Les quatre détecteurs intégrés du CT440-PDL permettent la mesure simultanée de la fonction de transfert à quatre canaux. Un photodétecteur de contrôle interne est également placé en amont du dispositif testé afin de compenser les variations de puissance de la source laser. Une fois les traces d'IL acquises pour chaque état de fonctionnement (SOP), les données PDL sont compilées en interne par le CT440-PDL. La dépendance spectrale du PDL est compensée à l'aide de coefficients d'étalonnage stockés dans chaque CT440-PDL. Cette procédure est automatique via l'interface graphique. Les données PDL peuvent également être récupérées à distance à l'aide du fichier DLL.
Mesures PDL avec la plateforme CTP10 :
La plateforme CTP10 peut être configurée pour mesurer simultanément les pertes d'insertion (IL) et la perte de décharge partielle (PDL) de dispositifs comportant un grand nombre de ports (1 × N avec N ≥ 2) grâce au module OPM2 IL PDL haute performance et au système de détection multiport de la plateforme CTP10. Ce module effectue des mesures d'IL et de PDL dans la gamme de 1 240 nm à 1 680 nm et dispose de deux détecteurs optiques. Il permet également des mesures haute résolution dans la bande SCL. Il génère les SOP (4 ou 6) nécessaires aux calculs de PDL.
La figure suivante illustre plus en détail les connexions fibre optique de la plateforme CTP10, dans la configuration de la figure 1. La fibre de sortie du laser T200S/T500 est connectée à l'entrée laser (TLS IN) du module OPM2 IL PDL via une fibre PM. Un contrôle de puissance en temps réel est effectué en interne dans ce module afin de garantir une mesure précise des pertes d'insertion. Deux fibres monomodes connectées aux ports de sortie du module sont connectées au DUT et au module SCAN SYNC pour le déclenchement de la longueur d'onde optique pendant le balayage.
La réalisation de mesures PDL précises exige une attention particulière. Les points suivants soulignent quelques bonnes pratiques pour garantir des performances optimales :
- Il convient d'être vigilant avec la fibre monomode reliant la sortie du module à l'entrée du dispositif testé (DUT). Les variations environnementales, telles que les vibrations ou la température, affectent la biréfringence locale de la fibre et, par conséquent, l'état de polarisation (SOP) atteignant le DUT. Ceci peut affecter la précision de la mesure de référence ou l'état de polarisation relatif entre des balayages successifs.
- Une mesure de référence sans DUT est requise pour chaque état de polarisation et pour chaque canal.
- Les wattmètres optiques de la plateforme CTP10 utilisent l'espace entre la férule et la photodiode. Les connecteurs APC (interface verre-air à angle) non connectés contribuent à une perte de puissance d'environ 0,02 dB, qui sera mesurée par le système et ne pourra pas être référencée. Pour la mesure de la perte de puissance, des performances optimales sont obtenues avec des connecteurs PC sur les wattmètres.
La sous-section suivante présente les résultats obtenus avec un dispositif sous test (DUT) 1x1. Les DUT multiports peuvent être caractérisés de manière similaire grâce au système de détection multiport de la plateforme CTP10.
Multiplexeur CWDM
Le canal 1550 nm d'un multiplexeur CWDM a été mesuré sur la base de la configuration illustrée dans les figures 1 et 6. La figure suivante montre la PDL mesurée avec le CTP10 et le CT440, ainsi que la perte d'insertion (c'est-à-dire la fonction de transfert) du DUT.
Une bonne concordance a été observée entre les deux mesures PDL. Les valeurs PDL dans la bande d'arrêt ont été intentionnellement supprimées car elles étaient moins pertinentes et calculées à partir de valeurs IL élevées.
Le niveau de bruit de la trace PDL mesurée avec la configuration utilisant le CTP10 est considérablement amélioré grâce à une mesure de la fonction de transfert plus précise et plus résolue qu'avec le CT440-PDL.
Conclusion
Les mesures IL et PDL peuvent être réalisées en utilisant la configuration illustrée dans les figures 1 et 6. Les performances du système CTP10 ont fourni des traces PDL à faible bruit qui ont permis de mesurer des valeurs PDL inférieures à 0,01 dB dans la région de bande passante du filtre CWDM mesuré, contre moins de 0,1 dB lors de l'utilisation du CT440-PDL.
