光学光源的光谱特性

如前所述，光频谱分析仪用于对光源进行光谱表征。该测量仪器可以确定光源的多个参数，例如中心波长、峰值功率、噪声谱密度、带宽、模式分离度等等。几乎所有分析仪都覆盖宽波长范围（例如 600 至 1700 nm），因此可以测量通信系统发射机（第一、第二和第三传输窗口）中使用的任何光源。根据光源类型的不同，所需的测量可能差异很大，因为每种情况下都必须考虑其特定特性。以下总结了其中一些特性。.

DFB激光器。
在DFB激光器中，需要测量的主要参数包括：峰值波长、峰值振幅/功率、带宽抑制比（A）、中心偏移（B）、模式偏移（C）、带宽、带宽抑制比以及模式抑制比（D）或边模抑制比（SMSR）。图1以DFB激光器为例，展示了使用光谱分析仪测量的光谱及其特征参数。图中还以图形方式展示了部分参数。

法布里-珀罗激光器
与DFB激光器不同，法布里-珀罗激光器的光谱由一系列纵模组成。在这种情况下，通常测量的典型参数包括：峰值波长和平均波长、峰值振幅/功率、总功率、模式间距（A）、半峰全宽（FWHM，B）和σ。σ参数定义为光谱宽度的均方根值，计算公式为FWHM = 2.355 × σ。图2展示了一个典型的法布里-珀罗激光器的测量示例。LED
最后
，另一种非常典型的光源是LED。其主要光谱参数包括：峰值波长、半峰全宽（FWHM）、σ、总功率或峰值功率密度。图3展示了LED的光谱及其特征参数的测量结果。当使用光谱分析仪测量LED时，光源的光谱宽度远大于分析仪的分辨率带宽（RBW）。因此，图中的曲线点代表的是功率谱密度值（mW/nm），而非绝对功率。在图3所示的测量中，峰值功率密度是在0.1 nm的带宽下测定的。

光谱分析仪校准：
为了进行上述精密测量，分析仪的精确校准至关重要。虽然在许多情况下建议定期校准，但通常情况下，购买前都会进行校准。一种典型的校准方法是使用气室作为波长参考源。气室由一个充满已知纯度和压力的气体或混合气体的管子组成。通常将光纤连接到该管子上，并将宽带光信号（通常来自ASE噪声源）通过该装置。由于气体分子具有一系列位于特定已知波长的吸收线，因此气室的光输出光谱可以用作校准光谱分析仪的参考源。此外，这些吸收线对环境条件的变化（例如温度和压力的变化或电磁场的存在）非常稳定，这也是一个额外的优点。

乙炔 (C₂H₂) 池是 C 波段的主要波长参考物质之一，其吸收光谱覆盖 1510 至 1540 nm 的范围。美国政府标准机构 NIST（国家标准与技术研究院）制定了一系列参考物质 (SRM)，其中概述了气体池必须满足的特性，才能被认证为光学仪器校准的参考源。例如，SRM2517 就是乙炔池的参考物质。图 4 显示了其中一个乙炔池的吸收光谱（制造商：Wavelength References）。如图所示，在特定波长处存在多个吸收峰。波长精度约为 0.3 pm，温度变化小于 0.01 pm/°C。正是由于这些特性以及其低成本，乙炔池成为校准光谱分析仪的理想选择。.

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作者：

弗朗西斯科·拉莫斯·帕斯夸尔，电信工程博士

瓦伦西亚理工大学正教授