在光纤通信技术飞速发展的当下，光无源器件作为网络传输的核心组成部分，其性能稳定性直接决定了通信系统的质量。无论是光开关、耦合器还是滤波器，精准的测试技术都是保障器件性能的关键。本文将系统阐述光无源器件的基本测试原理、核心参数、光源选择及测量方案，为行业从业者提供全面的技术参考。

一、无源器件测试概述

光无源器件是指无需外部能源即可实现光信号控制与处理的元器件，常见的包括光开关、衰减器、熔融式耦合器、光波分多路复用器、环形器、光滤波器等。随着全光网络对带宽需求的不断提升，这些器件的市场规模持续扩大，对其性能测试的精准度和效率提出了更高要求。

过程控制测试策略在无源器件生产中至关重要。在生产初期，需对每个产品进行全面的光谱扫描以掌握性能基线；当生产流程稳定后，可通过高效的过程控制测试，仅针对关键测试点进行检测，同时定期对成品抽样进行全光谱扫描，确保生产稳定性。这种测试策略既能保证产品质量，又能大幅提升生产效率。

光无源器件诠释→《光无源器件原理、种类与应用实践》

二、核心测试参数及方法

①插入损耗测试

插入损耗是评估无源器件传输性能的基础参数，用于判断器件是否正常传输光信号。其测试原理基于输入光功率与输出光功率的比值计算。

测试步骤：第一步通过导入光纤测量光源的输入光功率（Pin）；第二步保持光源和导入光纤不变，测量经过被测器件（DUT）后的输出光功率（Pout）。插入损耗的计算公式为：

该测试为相对测量，结果准确性取决于仪表的稳定性、线性度及连接的重复精度。测试装置如图 1 所示：

图 1

在裸纤测量中，需使用精密切割机制作 90 度标准端面，通过光纤夹具确保测量重复性，必要时可采用积分球减少端面反射影响。若需构建自动测试系统，光开关的引入需特别注意重复误差控制，避免超出测试容限。

②隔离测试

隔离测试用于评估器件隔断光通道的能力，本质是一种特殊的损耗测试，重点关注信号的衰减效果。测试中需测量微弱信号的传输损耗，常用设备包括反向隔离器、环形器（反向通道）、处于阻塞状态的铌酸锂光调制器、导向其他端口的光开关、最大设置的衰减器等。

对于光开关而言，隔离度是关键指标，需确保非导通通道的光信号衰减达到设计要求。测试时需注意光源稳定性和测量设备的灵敏度，避免反射光对结果产生干扰，必要时可在光路中加入隔离器消除反向影响。

③分光比测试

分光器、分接器等器件需通过分光比测试评估光信号分配性能。分光比通常为 50/50 至 99/1，高比例分配的器件常称为分接器。测试方法为测量被测设备各端口的输出光功率并计算比值，可采用双功率计直接测量或通过光开关切换实现单功率计多端口测试，部分双通道功率计可直接计算分光比。

测试装置如图 2 所示：

 图 2

该测试同样为相对测量，需保证光源稳定性和连接重复性。对于熔接型分光器件，需特别注意偏振现象对测试结果的影响，必要时结合偏振相关测试综合评估。

④频谱相关损耗测试

多数无源器件的损耗特性随波长变化，即存在频谱相关损耗（WDL）。滤波器等器件需利用这种特性实现波长选择，而其他器件则需将 WDL 降至最低。测试方法为在窄波长范围内测量插入损耗的变化量，要求光源和测量设备均为窄带可调，需在动态功率分布、测试速度与难度间寻找平衡。

窄带滤波器的典型频谱特性如图 3 所示：

图 3

波长相关损耗测试装置如图 4 所示：

图 4

测试时需使用可调谐激光器配合高精度功率计，通过扫描波长范围获取损耗曲线，精准捕捉器件的波长响应特性。

⑤偏振相关损耗测试

偏振相关损耗（PDL）是由于器件对不同偏振状态的光反射特性不同而产生的损耗，常见于熔接型分光器、连接器及铌酸锂调制器等器件。测试需在改变偏振状态的同时保持其他参数不变，测量最大与最小输出光功率。

测试要点：偏振控制器需在合理时间内产生几乎所有偏振状态；确保偏振变化时输入光功率稳定，可通过隔离器避免反射光影响光源；使用积分球解决功率计对偏振敏感的问题。PDL 计算公式为：

测试装置如图 5 所示：

图 5

三、光源选择技术分析

①宽带光源特性对比

理想宽带光源应具备平坦的光谱特性、抗反射干扰、随机偏振及低成本等特点。实际应用中需在功率、稳定性与成本间权衡，常见宽带光源包括钨丝灯泡、侧射型 LED（EELED）和 ASE 光源。

理想宽带光源的光谱特性如图 6 所示：

图 6

钨丝灯泡与单模光纤的连接方式如图 7 所示：

图 7

1550nm EELED 的光谱特性如图 8 所示：

图 8 

ASE 光源结构如图 9 所示：

图 9

ASE 光源的光谱特性如图 10 所示：

图 10 

②窄带光源技术特性

窄带光源适用于器件波长响应特性测试，可分为固定波长、手动可调及电动可调三种类型。理想窄带光源应具备功率集中、抗反射、低成本等特点。

理想窄带光源的光谱特性如图 11 所示：

图 11 

常见窄带光源类型包括：

1.      Fabry-Perot（FP）激光器：结构如图 12 所示，成本低，光谱宽度 2-4nm，多模输出，适用于常规流程控制测试。

图 12 

2.      分布式反馈（DFB）激光器：结构如图 13 所示，单模输出，光谱宽度 < 1nm，可通过电流调节频率至 GHz 水平，适用于模拟实际通信环境的测试。

图 13

3.      外部腔激光器（ECL）：结构如图 14 所示，波长可调范围达 50+nm，光谱宽度 < 1pm，相干长度长，需配合隔离器使用。

图 14 

三、测量设备选择指南

①宽带测量设备

宽带测量设备需平等响应所有波长，理想特性包括平坦的光谱响应、高效聚光能力、快速读数及低成本。通信测试中常用半导体检测器：

1.      锗检测器：成本较低，但在 1550nm 附近光谱响应曲线陡峭，波长相关误差约 1%/nm。

2.      InGaAs 检测器：1550nm 波段响应平坦，波长相关误差 < 0.1%/nm，是通信无源器件测试的首选。

锗和 InGaAs 检测器的光谱响应对比如图 15 所示：

图 15

②窄带测量设备

窄带测量设备用于分析功率随波长的变化特性，可通过功率计配合窄带滤波器或光谱分析仪（OSA）实现。OSA 按原理分为 FP 干涉计、迈克逊干涉计和衍射光栅三类，其中衍射光栅在通讯 OSA 中应用最广泛。

三、实战测试场景分析

①宽带源与宽带测量

该组合是插入损耗测试的常用方案，原理简单但无法提供波长信息，可能遗漏波长相关的工艺问题。波长相关处理问题如图 16 所示：

图 16

②点测试策略

采用固定波长激光器进行定点损耗检测，可平衡效率与成本。根据测试点数分为边际测试和多点测试，如图 17 所示：

如图 17 

通过少量样品的全光谱扫描验证测试点有效性，能及时发现生产流程中的异常变化。

③电动可调测试系统

基于 ECL 的电动可调系统可实现全光谱扫描，典型 ECL 光谱扫描如图 19 所示：

图 19

配合 OSA 使用可消除背景噪声影响，扩展动态范围，是高端无源器件研发与质检的核心设备。

光无源器件的测试技术直接关系到通信系统的性能稳定性，从基础的插入损耗到高精度的偏振相关损耗测试，每一项参数都需通过科学的方法和适配的设备进行评估。作为光开关领域的专业企业，广西科毅光通信科技有限公司（官网：www.coreray.cn）始终以精准测试为基石，通过完善的测试体系保障产品质量。在全光网络持续升级的背景下，掌握先进的测试技术将成为企业核心竞争力的重要组成部分，推动光通信产业向更高性能、更高可靠性方向发展。