MSC9710C光谱分析仪使用说明书讲课教案.docx

1、MSC9710C光谱分析仪使用说明书讲课教案MSC9710C光谱分析仪使用说明书MSC9710C光谱分析仪使用说明1 引言 MS9710C光谱分析仪可以测试从600nm至1750nm波长范围的光谱特性，最大分辨率达0.05nm 。在我们传输，常用MSC9710C来分析单纵膜、多纵膜、LED等光源的光谱特性；测试无源光器件的插损、隔离度；测试光放的增益、信噪比等性能参数以及分析WDM方式下光谱特性。 MS9710C光谱分析仪的前面板如图1所示，包括显示屏、软区、快捷键、测试孔、数值键、旋钮等组成。 屏幕的底部有一排菜单，有一排软键与菜单相对应，在测试过程中，可以用 F8 进行翻页，并用相对应的软

2、键确认进入菜单设置，用 Prior 返回前一级菜单。图1 MS9710C光谱分析仪的前面板 在介绍各项指标测试方法之前，首先讲一下MSC9710C光谱分析仪的基本操作方法。2 MSC9710C光谱分析的基本操作方法2.1 开机把光谱分析仪放置平稳检查电源线、保险丝安装正确，保证仪器可靠接地、连接电源插座打开仪器的电源开关Power Switch2.2 接好光源 在把光源输入光谱分析仪的测试口之前，最好测一下光源的光功率。如果您的输入光功率超过光谱分析仪的输入允许范围，将损坏光谱分析仪的光口。光谱分析仪内置有光衰减器，当关闭衰减功能时，允许输入的最大光功率为10dB；当开启衰减器时，允许最大的输

3、入光功率为+23dB。 光谱分析仪内部衰减的设置方法为： Level ScaleAtt Off/On ，Att Off/On表示没有开启内部误减器，Att Off/On表示加了衰减。 在保证您的光源强度不会损坏光谱分析仪的前提下，您可以将光源输入MSC9710C的测试口。2.3 输入光源 按一下面板右下角的“Auto Measure”或者“Single”、“Repeat”可以把光源扫入光谱分析仪中。用“Auto Measure”扫入光源时，光谱分析仪自动根据输入光谱的波长和功率调整调节横坐标比例Span等选项，并把光谱主纵模放置在屏幕中间； Single、Repeat只是把光谱扫入仪器，不改变

4、设置，Single是单步扫描，Repeat是重复扫描方式。扫描的时候都可以按“STOP”键停止。2.4 常用设置扫入光源后，应该调节Wavelength下面的Span以及 Level Scale下面的 Log（/Div） ，在屏幕上清晰显示被测光谱，一般光谱放置在屏幕正中间，仪器分辨率Res设置为0.1nm ，视频分辨率VBW设为1KHZ 。常用设置说明如下： 设置屏幕中心显示波长：WavelegthCenter WL，然后用Knob或数值键输入数值。 设置横坐标比例Span： WavelegthSpan，然后用Knob或数值键输入数值或者直接用功能键选择。 选择波长的单位： Wavelegt

5、hMkrvalue W1/Freq是以nm为波长的单位；頦avelegthMkrvalue W1/Freq是以THZ为波长的单位。 把光谱主纵模显示在屏幕中间：按面板上的快捷键 CENTER 选择光功率的单位：设置以dB为单位： Level Scale Log（/Div）；设置以uw为单位 Level ScaleLinear Level ，如果要调节纵坐标的比例，则用Knob或数值键输入数值或者直接用功能键选择。 设置仪器分辨率： Res/VBW/AvgRes，然后用屏幕右边的功能键选择数值，光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择Res的值（Res的值只能设置成下表显示的值）： F1 f2 f3 f

6、4 f5 f6 1nm 0.5nm 0.2nm 0.1nm 0.07nm 0.05nm 在测试过程中，当测试比较窄的光谱时（如LD），应把分辨率打小一些，当测试光谱比较宽的光谱时（如LED），Res应设大一大些。 设置视频分辨率： Res/VBW/Avg VBW，或按快捷键VBW ，则会显示当前的VBW，可用屏幕右边的功能键选择数值，光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择VBW的值为： F1 f2 f3 f4 f5 f6 1MHZ 100KHZ 10KHZ 1KHZ 100HZ 10HZ 寻找主纵模峰值点并显示峰值点的参数： 按面板上的快捷键 ，光标自动移到主纵模峰值点并在屏幕上显示峰值点的参数。2

7、.5 校准 为了保证测试结果的正确性，您可以先校准一下光谱分析仪。校准包括波长和功率，校准时最好用波长与功率比较稳定的可调光源发出的1.3um或1.55um的单纵模光源进行。2.5.1 功率校准 调节可调光源输出的1.3um或1.55um的单纵模光源，并经可调衰减器衰减到-23dB，用光纤接入光谱仪测试孔。 CalAuto Align进行光坐标自动对准 按“Repeat”重复扫描参考光源，并按显示峰值功率。 然后进入“CaL”，选择“Level Offset”，用Knob或数值键调整功率补偿值，直到屏幕上显示的峰值功率为-23dB为至。校准完成后，光谱分析仪能自动保存校准结果。2.5.2 波长

8、校准 校准波长时可用光谱分析仪本身的校准光源，也可用外部光源进行校准，用外部的光源进行波长校准时，校准时最好用波长与功率比较稳定的可调光源发出的1.3um或1.55um的单纵模光源进行。 a、利用光谱分析仪内部校准源进行校准： 用光纤把MS9710C光谱分析仪后面板上的校准光源接入测试孔 CalAuto Align进行光坐标自动对准 按一下面板上的（Output）打开光谱分析仪的参考光源 然后选择“CaL”选项，按下“W1 Cal （Ref）”，按一下“Execute”校准就开始了。 b、利用光谱分析仪外部校准源进行校准： 利用外部校准源进行校准时，必需选择比较稳定的1.3um或1.55um单

9、纵膜光源，并用多波长计等测试波长比较精确的仪表测出光源的波长。 用光纤把参考光源接入测试孔 CalAuto Align进行光坐标自动对准 然后选择“CaL”选项，按下“W1 Cal （Ext）”，按一下“Execute”校准就开始了。 按“Repeat”重复扫描参考光源，并按显示峰值波长。 然后进入“CaL”，选择“W1 Offset”，用Knob或数值键调整波长补偿值，直到屏幕上显示的峰值波长等于参考光源的波长为至。校准完成后，光谱分析仪能自动保存校准结果。2.6 保存 和输出 Save/Recall 进入保存/调出保存内容的菜单界面，首先进入File Option选择文件的保存形式（一般选

10、BMP形式）和磁盘的类型，然后Save保存文件。界面如图2 所示。 图2 保存文件的操作界面 如果您想把波形打印出来，按一下COPY键即可（在仪表的左手边）。3 常用测试项目测试简介 看到这里，您应该对MSC9710C光谱分析仪的基本操作有所了解了，下面就介绍一下使用MSC9710C进行光谱特性指标测试的方法。3.1 光源光谱特性的测试方法 主要测试项目： 工作波长、最大-20dB带宽、最小边模抑制比(SMSR)和平均发送光功率等。3.1.1 工作波长的测试方法 工作波长指的是主纵模最大功率跌落3dB处的中心波长。 测试步骤： 打开仪表，接上光纤，按下“Auto Measure”按钮，让仪表自

11、动扫入光谱。（在测试工作波长之前，最好对光谱分析仪进行波长校准）。 调节 Wavelength下面的Span以及 Level Scale下面的 Log（/Div） ，在屏幕上清晰显示被测光谱。 选择波长的单位： WavelegthMkrvalue W1/Freq是以nm为波长的单位；WavelegthMkrvalue W1/Freq是以THZ为波长的单位。 选择“Analysis”选项（如果没有，可以不断地按下界面上返回图标对应的按钮 F8 进行翻页，直至它出现为止。如果您按“Analysis”对应的按键，仪表发出“咚”的提示声，并不能进入Analysis界面时，不要奇怪，MSC9710C光谱

12、分析仪处在“Application”界面时，不能同时进入“Analysis”，此时您只要返回“Application”界面，按一下仪表右下角“off ”，关闭Application窗口即可。），进入“Analysis”界面后，按下“Threshold”对应的按钮，选择3dB，屏幕上显示的对应的值是工作波长。 测试界面如图3 所示。如果您觉得屏幕上显示的光谱不够清晰，可以进入WavelengthSpan和LevelLog(/div)界面，调节横坐标和纵坐标的比例，使波形放大。如果您需要保存或打印结果，按照MSC9710C光谱分析仪的基本操作方法中的“保存和输出”中所提示操作即可。 图3 工作波长

13、测试界面3.1.2 最小边模抑制比（SMSR） SMSR定义为主纵模（M1）的平均光功率与最显著的边模（M2）的光功率之比的最小值，用公式表示为 测试步骤： 打开仪表，接上光纤，按下“Auto Measure”按钮，让仪表自动扫入光谱。 调节 Wavelength下面的Span以及 Level Scale下面的 Log（/Div） ，在屏幕上清晰显示被测光谱。 选择“Analysis”选项，进入“Analysis”界面后，选择“SMSR”对应的按键，进入SMSR测试界面，然后选择屏幕右边选项“2nd”对应的按键f1。屏幕上显示的对应的值就是最小边模抑制比（SMSR）。 测试界面如图4 所示。如

14、果您需要保存或输出结果，按照MSC9710C光谱分析仪的基本操作方法中的“保存和输出”中所提示操作即可。 图4 最小边模抑制比测试界面 最小边模抑制比（SMSR）的测试还可以这样：选择“Application”选项，按下界面下的DFB-LD Test对应的按钮，此时可以直接从屏幕上读出SMSR。如图5所示。 图5 最小边模抑制测试界面3.1.3 最大-20dB谱宽 主纵模中心波长的最大峰值功率跌落-20dB时的光谱最大全宽。测试步骤： 打开仪表，接上光纤，按下“Auto Measure”按钮，让仪表自动扫入光谱。 调节 Wavelength下面的Span以及 Level Scale下面的 Lo

15、g（/Div） ，在屏幕上清晰显示被测光谱。 选择“Application”选项，按下界面下的DFB-LD Test对应的按钮，然后按下nB Width，用数值键或Knob输入20，-20dB Width后面对应的数值就是-20dB谱宽，如图6所示。 图6 -20dB谱宽测试界面3.1.4 最大均方根谱宽（） 最大均方根谱宽是度量光脉冲能量的集中程度，对于多纵模激光器和发光二极管这样光能量比较分散的光源的，采用最大均方根谱宽（）来表征其光谱宽度。（有时会用FWHM来表征此指标，FWHM=2.35 ）测试步骤： 打开仪表，接上光纤，按下“Auto Measure”按钮，让仪表自动扫入光谱。 选择

16、波长的单位： WavelegthMkrvalue W1/Freq是以nm为波长的单位；頦avelegthMkrvalue W1/Freq是以THZ为波长的单位。 选择“Analysis”选项，这时出现测量参数的界面，按下界面上的“RMS”对应的按钮，按界面上的“=1.00 ”对应的按钮，界面上会出现“k：”的文 字，它后面跟着的就是光源的最大方均根谱宽。 图7 均方根谱宽测试界面3.2 光放性能参数的测试 光放需用光谱分析仪的测试项目有：增益Gain、噪声系数NF、增益平坦度。 测试步骤： 按下Application 鐿pt.Amp Test 进入光放测试程序， 接着把未经光放的光源插入光谱分

17、析仪的测试孔，选择Memory Pin/Pout ，按下把光源扫入光谱分析仪中； 然后把经光放放大后的光源插入测试孔，选择Memory Pin/Pout ，按下Single扫入光谱，调整光谱分析仪的显示波长范围和纵坐标比例，将需要测试的波长显示在屏幕的中间， 此时屏幕上就会显示测试数据，NF（S-ASE）后面跟随的数据是噪声系数（Noise Figure) ，Gain后面跟随的数据是增益（Gain)（如图8所示）。当输入光放有多个波长时，所有波长中增益最大值与最小值的差就是增益平坦度。图8 光放测试界面3.3 WDM方式下光谱特性的测试 在DWDM方式下需测试的项目有：波长、功率、平坦度和信噪

18、比，测试步骤： 调整光谱分析仪的显示波长范围和纵坐标比例，将需要测试的波长显示在屏幕中间 选择ApplicationWDMSingle ，把被测光谱扫入光谱分析仪 Display ModeSNR选择信噪比显示方式（在屏幕上显示峰值波长、功率和信噪比）， 每一波长的波长、功率和信噪比SNR分别显示在屏幕上。 平坦度是指每通道最大功率与最小功率的差值。 图9 WDM方式下光谱特性的测试3.4 插损和隔离度测试3.4.1 插损的测试 测试插损一般用到Traces 和Marker功能。有两种测试方法，方法一比较简单，一般可以用方法一；如果经无源光器件后，光谱形状没改变，也可以用方法二进行测试。（1）方

19、法一的测试步骤： 把未经器件的光源输入光谱分析仪的测试孔，选择TracesActive A Signle，把光源扫入光谱分析仪，调整光谱分析仪的显示波长范围和纵坐标比例，将需要测试的波长显示在屏幕中间，并按Memory A对应的键把光谱保存在Memory A中。 把经过无源光器件输出的光输入光谱分析仪的测试孔，选择 Memory B 选择Trace A-B，按Signle扫入光谱，此时屏幕上就会一条两者差值的光谱 选择MarkerTMKr，输入被测光谱的波长，屏幕左上角TMKr下面显示的就是插损。 （2）方法二的测试步骤： 把未经器件的光源输入光谱分析仪的测试孔，选择TracesActive

20、A Signle，把光源扫入光谱分析仪，调整光谱分析仪的显示波长范围和纵坐标比例，将需要测试的波长显示在屏幕中间，并按Memory A对应的键把光谱保存在Memory A中。 把经过无源光器件输出的光输入光谱分析仪的测试孔，选择 Memory B 选择Trace AB，按Signle扫入光谱，此时屏幕上就会二条光谱（如图10所示），一是光源，二是经无源光器件后的输出光谱。 选择Marker，然后移动LMkr_C和LMkr_D，使 LMkr_C 和LMkr_D分别对齐两光谱的顶点，如图8所示，屏幕上显示的C-D的值是插损。 图10 插损测试界面 3.4.2 隔离度的测试 测试隔离度（串扰）一般用

21、到Trace、Overlap和Marker功能。这里以测试分波器的相邻两通道的隔离度为例，介绍一下隔离度的测试方法。 测试步骤 选择GraphOverlap，使光谱分析仪工作在Overlap（重叠）方式下。 把宽谱光源输入分波器的IN口。 把分波器一通道的输出光谱输入光谱分析仪的测试孔，选择Signal ，把光源扫入光谱分析仪。 把分波器另一个相邻通道的输出光谱输入光谱分析仪的测试孔，选择Signal ，把光源扫入光谱分析仪。 调节 Wavelength下面的Span以及 Level Scale下面的 Log（/Div） ，在屏幕上清晰显示被测光谱。 选择Marker，移动Mkr_A 和 Mk

22、r_B，使其对准两波长峰值的中心，如图11所示。 移动LMkr_C到第一个峰值处与Mkr_A相交 ，LMkr_D移到第一通道串入第二通道处，并与Mkr_B相交，如图8所示的位置，屏幕上显示的C-D的值就是分波器一通道到另一通道的后向隔离度（即一通道串入相邻通道的串抗）。 移动LMkr_C到第二个峰值处与Mkr_A相交 ，LMkr_D移到第二通道串入第一通道处，并与Mkr_B相交，屏幕上显示的C-D的值就是分波器一通道到另一通道的前向隔离度。 图11 隔离度测试界面 4 附录：MS9710C光谱分析仪菜单和面板快捷键说明4.1 屏幕菜单说明 屏幕的底部有一排菜单，有一排软键与菜单相对应，在测试过

23、程中，可以用 F8 进行翻页，并用相对应的软键确认进入菜单设置，用 Prior 返回前一级菜单。下面简单介绍一下常用菜单的含义。4.1.1 Wavelength（F1） Wavelength用来设置波长，Wavelength界面下有如下功能键： Center （f1）设置中心波长 中心波长指的是显示在屏幕中央的波长，当中心波长设置改变时，屏幕上显示的起始波长和截止波长也会自动根据Span值作相应改变 。设置中心波长的操作方法：Press F1选中Wavelength 鑀ress f1选中Center , 然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值。中心波长的可设置范围是600nm1750nm。

24、 在测试过程中，可以把主纵膜波长作为中心波长，设置方法：按一下快捷键Center 就自动把输入光谱的峰值波长显示在屏幕中央。 Span （f2） Span是用来设置横坐标的比例，设置方法：Press F1选中Wavelength 鑀ress f2选中Span , 或者直接按快捷键 Span ，然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值或者从屏幕右边的功能键选择数值。光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择的Span值： F1 f2 f3 f4 f5 f6Page1 1200nm 1000nm 500nm 200nm 100nm 50nmPage2 20nm 10nm 5nm 2nm 1nm 0nm S

25、pan的可设范围是0nm(或0.2nm)1200nm 。 Span的值必需满足以下公式： Span（Span Width）Res（Resolution)Number of Sampling Points 否则，会导致测试结果不正确，屏幕右下角会显示“Res_uncal的信息。 Start （f4） 设置起始波长 起始波长指在屏幕上显示的起始波长，值显示在屏幕左下角，当起始波长改变时，截止波长不会改变，而是自动改变Span值。 此功能在Trace AB、Trace AB 、Trace BA的应用方式下无效。 设置方法： Press F1选中Wavelength 鑀ress f4选中Start ，

26、然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值。 起始波长可设范围从600nm至截止波长。 Stop （ f5）设置截止波长 截止波长指在屏幕上显示的截止波长，值显示在屏幕右下角，当截止波长改变时，起始波长不会改变，而是自动改变Span值。 此功能在Trace AB、Trace AB 、Trace BA的应用方式下无效。 设置方法： Press F1选中Wavelength 鑀ress f5选中Stop ，然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值。截止波长可设范围从起始波长至1800nm，但实际可测试的最大波长是1750nm。 Value in Air/Vac （f7）切换波长显示方式 设置方法

27、： Press F1选中Wavelength 鑀ress f7，Air或 Vac下面有_表示选中，Air表示显示在空气中的波长值，Vac表示显示在真空中的值。4.1.2 Level（F2） Log(/div)（f1）设置以dB为单位的纵坐标的比例 选中此键，表示纵坐标以dB为单位。 设置方法：Press F2选中Level 鑀ress f1，或者直接按快捷键 Log(div) , 然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值或者从屏幕右边的功能键选择数值。光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择的Log(/div)值： F1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 10dB 5dB 2dB 1dB 0.5d

28、B 0.2dB 0.1dB Log(div）可设置范围：0.1dB10dB。 Ref Level （f2）设置参考线的位置 当纵坐标以dB为单位时，Ref Level可以用来设置功率参考线的位置，当纵坐标以Watts为单位时，纵坐标从0开始，不能改变0起始点。设置方法：Press F2选中Level 鑀ress f2，或者直接按快捷键 Ref ，然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值。利用快捷键Ref Lv1时，可以把主纵膜峰值点设置为功率参考线。 Ref Level可设置范围：-90dB30dB。 Linear Level （f4）设置以Watts为单位的纵坐标的比例 选中此键，表示纵坐

29、标以Watts为单位。设置方法：Press F2选中Level 鑀ress f4， 然后用Knob选择值或直接按数字键键入数值或者从屏幕右边的功能键选择数值。光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择Linear Level的值： F1 f2 f3 f4 f5 f6Page1 500 200 100 50 20 10Page2 5 2 1 可设置范围：1pW1W。 Opt. Att Off/On （f6）设置光谱分析仪内部衰减 此键可用来设置是否开启内部衰减器，Att Off/On表示没有开启内部误减器，Att Off/On表示加了衰减。屏幕上显示的功率值是输入测试孔的光源的光功率，并未加衰减值。 Pr

30、ess F2选中Level 鑀ress f6，Att Off/On表示没有开启内部误减器，Att Off/On表示加了衰减。 注意：当未加衰减时，输入的最大光功率为10dB；当加了衰减器时，最大的输入光功率为+23dB，如输入兴功率超过此范围，将损坏光谱分析仪，如输入光功率的值小于+5dB，此时如加了衰减器，则测试结果将不太精确，所以在使用过程中，一定在注意输入光功率的值。4.1.3 Res/VBW/Avg（F3） Res （f1）设置分辨率 Res是用来设置分辨率。当测试比较窄的光谱时（如LD），应把分辨率打小一些，当测试光谱比较宽的光谱时（如LED），Res应设大一大些。设置方法：Pres

31、s F3鑀ress f1，可用屏幕右边的功能键选择数值，光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择Res的值： F1 f2 f3 f4 f5 f6 1nm 0.5nm 0.2nm 0.1nm 0.07nm 0.05nm 可设范围：Res的值只能设置成上表显示的值。 注：要显示当前实际分辨，把Act-Res Off/On（f7）功能打开。 VBW （f2）设置视频带宽 Video Width VBW用来设置视频带宽。当视频带宽设置地比较宽时，扫描时间很快；反之，扫描时间会变慢，但提高灵敏度。设置 VBW：Press F3鑀ress f2，或按快捷键VBW ，则会显示当前的VBW，可用屏幕右边的功能键选择数值，光谱分析仪屏幕右边显示的可供选择VBW的值： F1 f2 f3 f4 f5 f6 1