Máy phân tích phổ quang

Giải pháp thiết bị phân tích phổ quang – Optical Spectrum Analyzer (OSA)

Máy phân tích phổ quang (Optical Spectrum Analyzer – OSA) là thiết bị đo chuyên dùng trong lĩnh vực quang học, cho phép hiển thị và đánh giá công suất của tín hiệu ánh sáng. Thiết bị này được sử dụng để quan sát phổ tín hiệu từ các nguồn hoặc hệ thống truyền dẫn quang như kiểm tra nguồn sáng, phân tích hệ thống WDM, đánh giá hiệu năng bộ khuếch đại quang, khảo sát tính chất quang học của các linh kiện, cũng như thực hiện phép đo OSNR (tỷ số tín hiệu trên nhiễu quang), v.v.

Một số ứng dụng tiêu biểu của OSA trong thực tế gồm:

Phân tích độ khuếch đại theo từng bước sóng của các bộ khuếch đại sợi quang.

Đo đạc, đánh giá các nguồn sáng như laser, LED và các nguồn phát quang khác.

Thực hiện các phép đo về độ phản xạ hoặc đặc tính quang học của hệ thống theo bước sóng.

Đánh giá mức OSNR nhằm kiểm tra chất lượng truyền dẫn tín hiệu quang.

Kiểm tra tổn hao theo dải bước sóng để phân tích hiệu suất truyền dẫn qua cáp hoặc các linh kiện quang khác.

Lý do cần sử dụng máy phân tích phổ quang (OSA) trong đo kiểm chuyên sâu hệ thống cáp quang

Phân tích vật tư và linh kiện trong mạng truyền dẫn quang

Trong lĩnh vực truyền dẫn quang học, máy phân tích phổ quang (Optical Spectrum Analyzer – OSA) là thiết bị đo kiểm lý tưởng khi cần kết hợp khả năng phân tích phổ toàn diện với các chức năng kiểm tra từng kênh tín hiệu. Máy OSA đóng vai trò thiết yếu trong việc cung cấp dữ liệu phổ chi tiết cho các linh kiện quang học, cáp quang, và vật tư phụ trợ, được ứng dụng rộng rãi trong các hoạt động R&D, kiểm tra hiệu chuẩn, lắp đặt và xử lý sự cố trong mạng quang. Đây cũng là công cụ không thể thiếu trong các công nghệ truyền dẫn DWDM và CWDM.

Một số vật tư và linh kiện quang thường được kiểm tra bằng máy phân tích phổ quang bao gồm:

Các thiết bị ghép kênh theo bước sóng WDM, CWDM, DWDM

Đầu nối cáp quang (Fiber Optic Connectors)

Mặt tiếp xúc đầu sợi (Fiber End Face)

Dây nhảy quang (Optical Jumpers)

Bộ suy giảm tín hiệu quang (Optical Attenuators)

Bộ chuyển đổi đầu nối quang (Optical Adapters)

Thiết bị chuyển mạch tín hiệu quang (Optical Switches)

Bộ chia công suất quang học (Optical Splitters)

Bộ cách ly phân cực (Optical Isolators)

Bộ lọc quang học theo bước sóng (Wavelength Filters)

Bộ gộp tín hiệu quang (Couplers)

Các loại cáp quang (Fiber Optic Cables)

Máy phân tích phổ quang học và máy đo bước sóng đều có khả năng hiển thị phổ công suất theo bước sóng, tuy nhiên mỗi thiết bị lại có đặc điểm kỹ thuật riêng biệt. Máy đo bước sóng chuyên dùng để xác định chính xác bước sóng của tia laser, với độ chính xác rất cao. Trong khi đó, máy phân tích phổ quang không chỉ đo bước sóng mà còn đánh giá công suất với độ chính xác cao trên một dải bước sóng rộng hơn đáng kể. Nhờ vậy, OSA trở thành công cụ lý tưởng để theo dõi tín hiệu truyền dẫn, đặc biệt hữu ích trong việc phân biệt tín hiệu mong muốn với nhiễu – thể hiện qua chỉ số OSNR (Optical Signal to Noise Ratio).

Trong các hệ thống truyền dẫn DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing), thiết bị OSA đóng vai trò chủ lực trong việc đo công suất của từng kênh, kiểm tra bước sóng và đánh giá OSNR trong vùng bước sóng xác định. Thông thường, dải bước sóng hoạt động của OSA bao phủ toàn bộ băng tần truyền dẫn của sợi đơn mode – từ 1250 nm đến 1650 nm – phù hợp với các ứng dụng viễn thông WDM.

Hai thông số kỹ thuật cốt lõi cần quan tâm khi chọn mua OSA là độ chính xác của phép đo bước sóng và công suất. Trong môi trường DWDM, chỉ số OSNR được xem là yếu tố then chốt ảnh hưởng đến hiệu quả truyền dẫn.

Những thông số cần quan tâm khi lựa chọn thiết bị phân tích phổ quang

Máy phân tích phổ quang học (OSA) là thiết bị đo công suất ánh sáng theo từng bước sóng riêng biệt hoặc theo tần số, hoạt động trong một khoảng bước sóng nhất định tùy thuộc vào mục đích sử dụng cụ thể.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của OSA là phân tích các linh kiện quang học và kiểm tra tín hiệu ánh sáng trong các hệ thống truyền dẫn viễn thông. Đây là thiết bị quan trọng, có giá trị cao, vì vậy việc nắm rõ nhu cầu thực tế và các thông số kỹ thuật liên quan đến bài đo là yếu tố tiên quyết trước khi đầu tư. Một số tiêu chuẩn kỹ thuật thường được áp dụng trong đo kiểm và phân tích với OSA có thể kể đến như:

Giám sát các kênh DWDM dựa trên tiêu chuẩn ITU G.694.1, bao gồm các khoảng tần số 25 GHz, 33 GHz, 37,5 GHz, 100 GHz và 200 GHz

Theo dõi kênh CWDM theo tiêu chuẩn ITU G.694.2

Đánh giá OSNR theo chuẩn đo lường được quy định trong IEC 61280-2-9

Những yếu tố kỹ thuật cần quan tâm khi lựa chọn máy phân tích phổ quang

Khi chọn mua một máy phân tích phổ quang học (OSA), các yếu tố như dải tần hoạt động, dải bước sóng và độ phân giải là những thông số cần được cân nhắc kỹ lưỡng. Dù có nhiều tiêu chí hiệu suất khác nhau, dưới đây là một số đặc điểm quan trọng thường được xem xét:

Dải bước sóng

Mỗi thiết bị OSA được thiết kế để hoạt động trong một khoảng bước sóng cụ thể, tùy thuộc vào giới hạn của bộ khuếch tán hoặc cảm biến quang tích hợp. Việc chọn đúng dải bước sóng cần dựa vào tín hiệu mà hệ thống quang học đang sử dụng.

Trường hợp cần một thiết bị duy nhất để đo đồng thời mạng CWDM và DWDM, thì yêu cầu đầu tiên là nó phải hỗ trợ đầy đủ vùng bước sóng từ 1260 đến 1650 nm. Thêm vào đó, độ phân giải quang học cần đạt dưới 0,1 nm để đáp ứng được chuẩn khoảng cách kênh 50 GHz trong DWDM. Với các phép đo OSNR, yêu cầu thiết bị có thể đo tới mức 65 dB trở lên để đảm bảo độ chính xác.

Tần số hoạt động

Tần số của OSA phản ánh khoảng tần mà thiết bị có thể làm việc. Tần số này cần được lựa chọn phù hợp với ứng dụng đo kiểm cụ thể để đảm bảo kết quả thu được chính xác và đầy đủ.

Độ phân giải và bộ lọc bước sóng

Độ phân giải bước sóng của OSA thường nằm trong khoảng 0,1 đến 5 nm. Với những thiết bị hiệu suất cao, độ phân giải có thể đạt tới 0,01 nm, mang lại khả năng phân tích tín hiệu tốt hơn. Ngoài ra, một số thiết bị còn tích hợp bộ lọc quang để tăng khả năng điều chỉnh và đo trong dải phổ mong muốn.

Dải động và độ nhạy

Dải động cho biết giới hạn tối đa và tối thiểu mà thiết bị có thể đo được. Độ nhạy lại thể hiện khả năng phát hiện những tín hiệu có công suất rất thấp. Hiểu đơn giản, đây là chỉ số cho biết thiết bị có thể ghi nhận được tín hiệu yếu đến mức nào so với nền nhiễu.

Độ chính xác đo bước sóng

Độ chính xác của phép đo bước sóng phụ thuộc vào khả năng hiệu chuẩn và tình trạng thiết bị. Sau thời gian dài sử dụng, đặc biệt trong môi trường khắc nghiệt, độ lệch hiệu chuẩn có thể xuất hiện, gây ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả đo. Thiết bị có độ chính xác cao sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của dữ liệu đo lường.

Độ chính xác đo công suất

Chỉ số này cho biết thiết bị đo được công suất tín hiệu đầu vào chính xác đến mức nào. Trong hệ thống truyền dẫn quang, nên ưu tiên thiết bị có độ chính xác cao về công suất hoặc kết hợp với máy đo công suất chuyên dụng để đảm bảo kết quả đo tin cậy.

Tốc độ đo và xử lý dữ liệu

Tốc độ thu nhận tín hiệu trên OSA phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dải bước sóng, độ phân giải, dải động và chế độ đo. Việc cài đặt chế độ quét, thời gian tích lũy, phạm vi đo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ xử lý. Với những ứng dụng yêu cầu xử lý nhanh, tốc độ quét cao là điểm cộng lớn.

Kết nối với máy tính và thiết bị ngoại vi

Một yếu tố khác cần xem xét là khả năng kết nối với phần mềm điều khiển qua mạng LAN tốc độ cao, hỗ trợ thao tác từ xa theo thời gian thực. Ngoài ra, các cổng USB cũng rất cần thiết cho việc lưu trữ dữ liệu và điều khiển các chức năng bổ sung.

Kết luận:

Hiện nay, EMIN phân phối đa dạng các dòng máy phân tích phổ quang từ những thương hiệu nổi bật gồm AARONIA, ANRITSU, EXFO, Pintech và SALUKI. Tùy vào mục đích sử dụng như kiểm tra cơ bản hay phân tích chuyên sâu trong mạng truyền dẫn DWDM, bạn có thể dễ dàng lựa chọn được thiết bị phù hợp tại EMIN.

Chúng tôi cung cấp sản phẩm với thông số rõ ràng, có sẵn giải pháp tư vấn phù hợp, hỗ trợ bạn tối ưu thời gian khi cần triển khai hoặc nâng cấp hệ thống đo kiểm.