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發(fā)送機(jī)邊模抑制比檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-20 19:07:52 更新時(shí)間：2025-08-19 19:07:53

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

發(fā)送機(jī)邊模抑制比檢測：原理、方法與標(biāo)準(zhǔn)詳解

發(fā)送機(jī)邊模抑制比（Side Mode Suppression Ratio, SMSR）是衡量光通信系統(tǒng)中激光器輸出光譜純度的關(guān)鍵參數(shù)之一，尤其在高速、長距離光纖通信系統(tǒng)中具有重要意義。邊模抑制比定義為主模（主波長）功率與最強(qiáng)邊模（非主波長的雜散模式）功率之比，通常以分貝（dB）為單位表示。高SMSR意味著激光器輸出的光信號(hào)具有更純凈的單模特性，能夠有效減少碼間干擾、降低系統(tǒng)誤碼率，并提升傳輸距離與系統(tǒng)穩(wěn)定性。在10G、25G、40G乃至100G以上的高速光模塊設(shè)計(jì)與制造過程中，SMSR檢測成為必不可少的測試環(huán)節(jié)。若邊模抑制比過低，可能導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_、色散效應(yīng)加劇，甚至引發(fā)系統(tǒng)性能劣化。因此，對(duì)發(fā)送機(jī)邊模抑制比進(jìn)行精確、可靠的檢測，不僅關(guān)乎產(chǎn)品性能達(dá)標(biāo)，更直接影響通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性與質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須結(jié)合先進(jìn)的檢測儀器、科學(xué)的檢測方法以及符合國際規(guī)范的檢測標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建一套完整的SMSR測試體系。

檢測項(xiàng)目：邊模抑制比的核心意義

邊模抑制比檢測的核心在于評(píng)估激光器在發(fā)射光信號(hào)時(shí)，主模與非主模之間的功率差異。理想的激光器應(yīng)僅輸出單一頻率的光，但在實(shí)際運(yùn)行中，由于諧振腔結(jié)構(gòu)、材料缺陷、溫度漂移等因素，會(huì)產(chǎn)生多個(gè)微弱的邊模，這些邊模會(huì)引入額外的噪聲和干擾。SMSR檢測能夠量化這種干擾程度，確保激光器滿足通信系統(tǒng)對(duì)光譜穩(wěn)定性的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，一般要求SMSR值大于30dB，某些高端系統(tǒng)甚至要求達(dá)到40dB以上。因此，該檢測項(xiàng)目是光模塊、光收發(fā)器、波分復(fù)用系統(tǒng)（WDM）等產(chǎn)品出廠前必須通過的強(qiáng)制性測試項(xiàng)。

檢測儀器：高精度光譜分析設(shè)備

進(jìn)行邊模抑制比檢測，依賴于高分辨率、高靈敏度的光譜分析儀器。目前最常用的設(shè)備為光譜分析儀（Optical Spectrum Analyzer, OSA）。OSA能夠精確測量光源在不同波長下的功率分布，其分辨率帶寬（RBW）通常需小于0.1nm，以分辨相鄰的邊模。此外，現(xiàn)代OSA還具備自動(dòng)識(shí)別主模與最強(qiáng)邊模的功能，并可直接計(jì)算并顯示SMSR值。部分高端OSA還支持與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測試流程，提高檢測效率與一致性。除了OSA，也可使用基于干涉原理的相干光譜儀或傅里葉變換光譜儀，特別適用于超窄線寬激光器的高精度分析。檢測過程中還需配備標(biāo)準(zhǔn)功率計(jì)、可調(diào)諧激光器作為參考源，以及穩(wěn)定的溫控環(huán)境，以確保測試結(jié)果的可重復(fù)性。

檢測方法：標(biāo)準(zhǔn)化測試流程

邊模抑制比的檢測方法遵循國際電信聯(lián)盟（ITU-T）及IEEE等組織推薦的測試規(guī)范，典型流程如下：

將待測發(fā)送機(jī)接入恒溫箱，穩(wěn)定運(yùn)行至熱平衡狀態(tài)（通常為25°C，±1°C）。
通過光纖連接發(fā)送機(jī)輸出端與光譜分析儀輸入端，確保連接無反射、無插入損耗。
設(shè)置OSA的分辨率帶寬（RBW）為0.01~0.1nm，掃描范圍覆蓋預(yù)期主模波長±1nm。
啟動(dòng)掃描，記錄光譜曲線，識(shí)別主模波長（λ_main）及最強(qiáng)邊模波長（λ_side）。
測量主模功率（P_main）與最強(qiáng)邊模功率（P_side），計(jì)算SMSR = 10×log₁₀(P_main/P_side)。
重復(fù)測試3次，取平均值作為最終結(jié)果，并記錄溫度、偏置電流等環(huán)境參數(shù)。

為提高準(zhǔn)確性，測試過程中需避免光纖彎曲、連接器污染及外部光干擾。部分自動(dòng)化測試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多通道并行檢測，適用于批量生產(chǎn)環(huán)境。

檢測標(biāo)準(zhǔn)：國際規(guī)范與行業(yè)要求

邊模抑制比的檢測需依據(jù)國際及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保測試結(jié)果的可比性與權(quán)威性。主要參考標(biāo)準(zhǔn)包括：

ITU-T G.694.1：定義了波分復(fù)用系統(tǒng)中各波長信道的光譜特性要求，其中對(duì)SMSR有明確限值，通常要求在30dB以上。
IEEE 802.3 Ethernet Standards：如IEEE 802.3bs（400GbE）和802.3cm（200GbE）標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)光模塊的SMSR提出具體要求，例如100G-SR4要求SMSR ≥ 30dB。
GB/T 38306-2019：中國國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了光收發(fā)模塊的性能測試方法，包括SMSR測試條件與合格判據(jù)。
Telcordia GR-1209-CORE：用于評(píng)估光器件長期可靠性，其中也包含SMSR在老化前后的變化要求。

這些標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了SMSR的最低要求，還對(duì)測試環(huán)境、儀器精度、數(shù)據(jù)記錄方式等作出詳細(xì)規(guī)定。制造商在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)及出廠檢驗(yàn)階段均需嚴(yán)格遵循，以確保產(chǎn)品符合市場準(zhǔn)入與客戶驗(yàn)收要求。