光器件测试参数定义及方法

以下表述，适用于任意多输入端和输出端的无源系统或器件。如下图即是一个（N+1）X (M+1)的系统或器件，只是，生产中常见的器件，端口数往往不多于2X2而已。

                                                                               图 1

   插入损耗（Insertion Loss, IL）：是在特定的波长范围内，输出光与输入光功率之比的对数，单位是(分贝)dB。数学表示式是：10*log(Po/Pi)，其中Pi是指输入光之功率，Po是指输出光之功率，该式表征的是在线路中插入功能器件时，该功能器件引起的功率损耗。由于在小信号范围，该损耗与输入功率的大小无关，而输入输出比则是定值，故而以比值定义，又称相对值定义；如下图：Input 1 到 Output 1 的插入损耗将是10*log(Po1/Pi)，Input 1 到 Output 2 的插入损耗将是10*log(Po2/Pi)。

                                                                                 图 2

   平坦度（Flatness, Ripple，WDL）：平坦度是在特定的波长范围内，插入损耗的最大差异，该参数源于器件本身对不同波长的光功率具有不同的损耗（响应）；

   隔离度（Isolation，Crosstalk）：对于波长选择器件，隔离度是指在输入端输入时，该波长对非指定输出端的影响度，数学表示式是：10*log(Po/Pi)，单位是dB，其中Pi是指输入光之功率，Po是指输出光之功率（往往因为器件的选择性功能而有不同程度的衰减）。因为该参数对波长有强烈相关性，故而，又称波长隔离度。对于方向选择器件，隔离度是指在输入端输入时，光功率在非指定方向上的衰减，对于非互易性器件，隔离度指的是与某功能方向逆向时的衰减；对于光路可逆性器件，隔离度常被称为串扰。因为该参数由方向决定，又称方向隔离度。

   回波损耗（Return Loss）：是指从输入端输入的光被器件反射而原路返回的量。数学表示式是：10*log(Po/Pi)，单位是dB，其中Pi是输入光之功率，Po是返回光之功率。该参数表征器件对上游器件的影响度，主要依赖于光路中的界面状况和介质纯净度。因为该参数的大小由光路中介质的反射决定，又称反射系数。测试系统可如下图设置，向左的箭头表示被器件反射的光，它将被Coupler一分为二，所以我们读到的回损值要比实际值好3dB(因为10*log(50%)=-3.02dB)。待测器件的其余所有端口，末端都被绕成直径够小的圆圈，目的就是防止这些光纤端面的反射影响测试端口的真实值；因为在实际使用时，这些端口都将与其它功能器件连接，正常情况下，其它器件的回损足够好（与上述绕线可比拟），所以绕线是该器件加入系统的模拟测试，能真实反映该器件该端口的回损值。

            图 3

   方向性(Directivity)：是特定的使用状态下，从某输入端输入的光对另一输入端的影响度，数学表示式是：10*log(Po/Pi)，单位是dB，其中Pi为输入光之功率，Po为输出光之功率（往往因为器件的明确方向而强烈衰减）。该参数也可理解为：在任何正常使用状态下都不可能实现器件功能的端口之间的串扰。该参数描述的一般是分支器件（端口数多于2的器件）的光路特性，主要依赖于光束质量和光路中介质的纯净度。方向性的测试，要注意其余无关端口都须绕起以阻断反射光。

   偏振相关损耗（Polarization Dependent Loss）：是指在所有可能的偏振状态输入时，相应端口的最大插入损耗变化量。该参数描述的是当器件在外界条件变化，或光源状态发生变化而引起输入光偏振态变化时，器件对此的抵抗力，或不敏感性，或称稳定性。测试的该参数时，常在待测件前加偏振控制器。

   偏振模式色散（Polarization Mode Dispersion）：是指两个正交的偏振模式之间的时延差。在光纤链路中，因为光纤略失圆对称性，光纤中的任意二个正交的偏振模式将由于结构应力，残余应力以及外加应力不断相互耦合，从统计平均来看，光纤越长，偏振模式色散将越大。在器件中，PMD主要由器件内部的物理不对称所产生；将器件加入系统，计算时只是简单将器件的PMD累加，对系统的损害远比因为光纤长度很长带来的损害小。

   损耗均一性(Uniformity)：指输出端口之间插入损耗的最大差别，一般对二个以上输出端口的分光或分波长器件而言，而这些输出端在设计意义上地位是等同的。

   附加损耗(Excess Loss)：是指器件本身损耗输入光功率的程度，数学表示式是：10*log(Pot/Pi)，单位是dB，其中Pi为输入光之功率，Pot为各输出端输出光功率之总和。如图2，Input 1端的附加损耗将是：10*log(Pot/Pi)，而 Pot=Po1 + Po2 + … + PoM + PoM+1。

   偏振消光比(Extinction Ratio)：是指强度差异最大的两个正交偏振态功率之比，数学表示式是：10*log(Pmin/Pmax)，单位是dB，其中Pmin乃是强度差异最大的两个正交偏振态中功率较小者，而Pmax是功率较大者。