在自由空間中，光波作為一種橫波，其電場與磁場的振動方向位于垂直于傳播方向的橫截面上，并可呈現出多種可能的取向。這種特性即為光的偏振。偏振現象在眾多領域如相干光通信、工業檢測、生物醫學、地球遙感、現代軍事、航空以及海洋研究等中，展現了重要的應用價值。當前，在光通信領域內，偏振的操控大多依賴于分立的光學元件來實現，然而，這類結構對性能提升和成本控制形成了顯著限制。展望未來，光學偏振操控器件的發展方向將趨向集成化與芯片化，以克服現有技術瓶頸，推動相關領域的進步與發展。

值得一提的是，分析光組件的偏振相關特性已經成為當今光學研發實驗室及生產過程中一個不可或缺的測試和測量環節。Keysight N778XC系列偏振測試產品能夠對光學元件及子系統進行高速、高性能的表征和驗證。是德科技提供了多種偏振測試儀表，以滿足不同的需求。接下來，我們將逐一介紹這些產品。

N7781C偏振分析儀

Keysight N7781C 是一款緊湊型高速偏振分析儀，專為精確分析光信號的偏振特性而設計。它能夠以邦加球（通過斯托克斯參數）的形式表示偏振狀態(SOP)。該設備內部集成了先進的算法和校準數據，確保在寬廣的波長范圍內實現高精度的操作。這使得N7781C成為實驗室和生產環境中進行偏振測量的理想選擇。

由于該儀器具備每秒1百萬樣本（1 M samples/s）的實時測量能力和250kHz的模擬帶寬，它非常適合用于分析受干擾和波動的信號，以及需要實時反饋偏振狀態的控制應用。例如，在自動生產測試系統中的數字控制環路里，這種能力使得N7781C成為進行高速、精確偏振狀態監控的理想選擇。其卓越的性能確保了即使在信號快速變化的情況下，也能實現穩定可靠的控制與測試。

該設備主要用于檢測和測量：

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偏振分析SOP/DOP

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斯托克斯參數

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保偏光纖消光比

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偏振擾頻儀性能分析

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入侵監測

N7785C偏振控制器

Keysight N7785C 是一款高速同步擾偏器，具備輸入和輸出觸發功能，能夠精確且重復地切換一系列偏振狀態(SOP)。該設備支持多種操作模式，包括：

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作為同步擾偏器，該設備以隨機的方式但是重復的模式切換輸出信號的SOP。SOP切換在幾微秒內完成，SOP在預定時間內保持穩定，直到再次切換到新的SOP。外部觸發輸入可將擾偏器和外部事件同步。

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切換SOP狀態，N7785C能夠以極高的速度和重復性將內部波片切換到用戶定義的角度。

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作為傳統擾偏器，N7785C以隨機方式平滑地改變輸出SOP。

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作為偏振穩定器，N7785C通過SCPI編程反饋命令將輸出的SOP穩定在外部參考上。

N7786C偏振合成器

Keysight N7786C 集成了一個基于鈮酸鋰的高速偏振控制器和一個偏振分析儀。該偏振分析儀能夠實時監測輸出信號的偏振狀態，并向控制器提供即時反饋，以確保精確的偏振控制與調整。N7786C 設備支持多種工作模式：

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作為偏振穩定器，提供穩定的偏振輸出狀態即使輸入信號的SOP發生波動和偏移。然后穩定輸出的偏振狀態的信號在SMF中傳輸。其中輸出的SOP可以通過下面的方式定義：

○ 在GUI界面中激活“set-and-forget”功能，當前的SOP被存儲和維持，即使儀器輸入端信號的偏振態發生變化。

○ 定義Stocks參數：用戶可使用Stocks參數定義目標輸出SOP，然后使用偏振分析儀反饋設置這些參數。

○ 定義SOP sequence：設備按照選定的pattern切換輸出信號的SOP，循環速度高達 100 kSOPs/s。

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SOP狀態切換，N7786C以設定速率循環通過SOP序列，最高可達40 kHz以上。SOP序列內部設置首先使用穩定器的功能確定，SOP切換在幾微秒內完成。外部觸發輸入可用于使擾偏器與外部事件同步。

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作為傳統擾偏器，N7786C以隨機改變輸出SOP，可在幾毫秒內實現邦加球的全覆蓋。

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作為偏振分析儀，該設備提供真正的高速功能：采樣率高達1M samples/s，以及高達250 kHz模擬帶寬。

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結合光子應用軟件套件(PAS)，作為快速切換偏振控制器，用于單次波長掃描中IL/PDL等參數測量系統。

N7788C光學器件分析儀

Keysight N7788C光學器件分析儀內部集成偏振控制和分析功能于一體，可在實驗室環境中靈活使用。

N7788C特別適用于與可調諧激光源(TLS)配合使用，以評估光學元器件對信號偏振狀態(SOP)的影響。此測量方法采用獨特的單次波長掃描偏振相關技術，在傳統的瓊斯矩陣特征分析法(JME)基礎上進行了改進，能夠計算包括偏振模色散(PMD)、差分群延遲(DGD)以及偏振相關損耗(PDL)在內的關鍵參數。

該設備主要用于表征以下器件參數：

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光纖表征：SMF、PMF、DCF

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無源器件測量：濾波器、隔離器、環回器

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動態器件/模組測試：WSS

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有源器件測試：EDFAs、SOAs、VOAs

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鏈路測試：跨放大器的通道內測量

? 是德科技偏振系列儀表相關解決方案

無源硅光芯片/器件波長掃描測試方案

光無源器件的發展已經相當成熟，涵蓋了多種產品類型，如光分路器、波分復用/解復用器和光濾波器等，應用范圍廣泛。對于這些器件的測試參數，國際標準規范早有定義，并且市場上也提供了全面的參數測試解決方案。然而，當前面臨的主要挑戰在于如何高效地在光芯片層面上進行測試。光芯片測試過程中常見的問題包括耦合效率低、耦合損耗大以及測試方案自動化程度不高，這些問題成為了業界普遍關注的重點。

針對技術相對成熟的無源光芯片測試，主要的測試需求集中在插入損耗(IL)、偏振相關損耗(PDL)和回波損耗(RL)的測量上。為此，我們推薦一套高效的測試方案，該方案由高性能高分辨率可調光源（N7776C）、8通道光功率計（N7745C）、回波損耗模塊（N7753C）以及偏振控制器（N7786C）組成。結合自動光探針耦合對準系統及相關的測試軟件N770010xC，此方案能夠支持各種多端口無源光芯片（包括CWDM/DWDM光復用器/解復用器、PLC光分路器、陣列波導AWG芯片等）在Wafer級別上的測試。

該測試方案采用單次波長掃描的六態穆勒矩陣方法，以精確測量偏振相關損耗(PDL)隨波長的變化。N7786C偏振合成器集成了偏振控制器和偏振分析儀的功能，能夠快速且準確地設置特定的偏振狀態。其卓越性能使得在幾百微秒內即可完成六個偏振態的切換，從而實現偏振相關參數的高速測試。這種快速切換能力不僅提高了測試效率，還有效避免了由于外部環境變化（如溫度波動、光纖移動等）導致的偏振態不穩定性，進而增強了測試結果的精度與重復性。

圖1光無源測試方案

對于光電器件的直流響應波長測試，可以采用類似的測試方案，唯一的不同在于這類器件輸出的是電信號，因此需要使用源表（SMU）來進行信號的測量。針對這一需求，可以選擇B2900系列臺式設備，或者PXIe多通道源表如M9601A、M9614A及M9615A系列，以滿足各種場景下的測試要求。采用該方案可以對被測件的IL/PDL/PER/響應度/CMRR等參數進行表征，其測試框圖如下所示：

圖2 光電器件直流特性測試方案

在某些應用中，若光器件的差分群延遲(DGD)和偏振模色散(PMD)過大，可能會顯著影響傳輸信號的質量，例如導致波形畸變或眼圖閉合等問題。因此，在對器件進行插入損耗(IL)和偏振相關損耗(PDL)等參數測試的同時，還需要評估其DGD和PMD參數。針對這一需求，推薦采用一套綜合測試方案，包括使用可調諧激光源(N7776C)、偏振分析儀(N7788C)，并與PAS光應用套件軟件(N7700103C)配合，通過波長掃描技術來精確測量DGD和PMD參數。此外，該方案同樣適用于IL和PDL參數的測試，為用戶提供全面的器件性能評估。其測試方案如下所示：

圖3 光器件DGD/PMD測試方案

集成相干接收機ICR交流特性測試（拍頻法）

在ICR（集成相干接收機）的交流特性拍頻法測試中，采用外部雙通道掃描式可調諧激光源來產生兩路具有波長差異的激光。這兩路激光在ICR中相遇時，會生成相應的拍頻信號。此拍頻信號表現為包含不同頻率成分的正弦波信號，通過分析這些信號可以精確評估ICR的交流特性。其測試框圖如下：

圖4 ICR交流特性測試方案

在該測試方案中，利用N7786C偏振合成器可以實現對進入ICR（集成相干接收機）后的光信號進行偏振對準補償。這一步驟確保了X和Y偏振面上的幅度一致性得到校準，從而優化了后續測量的準確性。具體來說，通過使用信號光與本地振蕩器（LO）光產生拍頻信號，并讓這些信號通過ICR內部的不同通道，在經過平衡接收的跨阻放大器（TIA）輸出之后，再利用M8296A高帶寬ADC電路對不同拍頻正弦波的幅度和相位差進行精確測量。基于這些測量數據，不僅可以評估各個電通道的幅頻特性（如帶寬）和相頻特性，還能測試出ICR各個平衡接收通道的誤差向量幅度（EVM）等關鍵參數。