自從光通訊邁入10G以來，隨著插入式相干光學模組的使用，客戶端和線路端的考慮因素開始結合，最明顯的例子是光訊號對雜訊比（OSNR）及相關量測；對於任何有可能在放大系統中使用的模組，OSNR成為了評估訊號品質和性能損失的基本指標；重要的是，OSNR與光子特性的其他相關性，在開發的早期階段必須得到解決，因為OSNR與矽 (silicon) 內部的DSP功能和韌體密切相關，因為DSP負責處理光訊號和雜訊、計算OSNR值，而韌體則控制和管理DSP功能；這些元素共同協作，確保光學模組能夠提供優質的訊號處理和最佳的系統性能。
與OSNR密切相關的還有其他測量參數，例如：誤差向量幅度（EVM）和前向錯誤更正（FEC）前的誤碼率（BER），這些都是需要由相干光接收器準確且一致地報告的重要參數，並且對DSP、韌體、以及模組微控制器編碼產生影響。
這些功能的開發和驗證需要對OSNR所涉及的光子學有扎實的理解，它絕對比傳統客戶端光學所需的簡單光訊號水平量測更為複雜；我與 VIAVI Solutions 光學測試單位的Matt Adams進行了一段時間的交談，他和他的團隊負責全球相干光學測試臺上的MAP光學產品系列，以下是我們交談中的一些重要要點，以問答形式呈現。
問：我經常聽到OSNR這個術語，並且對電子領域中的訊噪比（SNR）一詞很熟悉，你能解釋一下OSNR的基本概念，尤其是在相干光學領域中的應用嗎？
答：簡單來說，OSNR是衡量「期望的」訊號功率與雜訊之間關係的一個指標，它以功率比的形式表示，通常使用分貝（dB）作為單位；同時，確定量測的頻寬解析度和波長範圍是很重要的，以限制訊號和雜訊功率的範圍，訊噪比越高（越好），鏈路品質就越好，更重要的是我們期望位元錯誤率越低。對於給定的編碼和調製方案，可以使用圖表從給定的OSNR估計鏈路的位元錯誤率（BER）。
OSNR也可以被視為描述訊號範圍、或訊號透過光放大器進行放大的次數或段數的另一種方式；每個光放大器都有其放大能力的限制，其中一個關鍵因素就是OSNR，OSNR限制是指當訊號的光訊噪比（訊號功率與雜訊功率的比值）達到特定值時，放大器無法有效放大訊號的情況，在那之後，您必須進行電訊號再生，來恢復和增強訊號的品質，以保證訊號的可靠傳輸。。
OSNR也成為評估其他潛在影響所導致的懲罰的關鍵指標；例如，如果您有一個0.5 dB的OSNR色散懲罰，這表示在存在一定量的色散情況下，您必須放棄一定量的OSNR以克服這個問題。
問：如何產生「參考」OSNR水平，是否存在任何陷阱？
答：VIAVI模組化的MAP系統 其靈活性使我們能夠建立一個OSNR產生器，用於光學系統中以調整所需的OSNR；我們透過使用寬頻光源、衰減器、和寬頻耦合器在發射器的訊號路徑上「添加」雜訊來實現這一點；我們使用衰減器來精確控制注入雜訊的水平，精度遠高於0.01 dB；我們使用光譜分析儀來量測初始的OSNR，在那之後，我們可以依賴衰減器的校準來精確調整水平。如果我們衰減1 dB，那麼OSNR將變化1 dB。
在進行這個過程時，有幾件事情需要注意，您要確保使用由ASE產生的雜訊源，這樣，您就知道您注入的是一個去偏振的訊號，且它的特性最接近於在網路放大器中產生的雜訊，雜訊源應該是平坦的，並且沒有週期接近通道帶寬的漣波結構；如果不注意這點，對頻道中的雜訊功率進行內插 (通常使用線性插值或更複雜的插值算法，如多項式插值或樣條插值)會很容易出錯，特別是在雜訊功率數點之間的頻率範圍內，因此需要謹慎使用內插結果並進行相應的誤差估計；最後需要記住的一點是，OSNR幾乎總是在存在一個DWDM（密集波分復用）濾波器的情況下進行測量，DWDM濾波器在OSNR測量中起到了選擇特定頻道、排除非目標訊號、和減少雜訊干擾的作用，因此幾乎總是在進行OSNR量測時使用；因此，雖然不是注入OSNR的關鍵，但在接收器之前的某個點需要一個可調式濾波器。
進行高度規劃這絕對是必要的，以確保您可以涵蓋您希望測試的完整OSNR範圍，這將取決於發射端的初始發射功率、和直接從模組傳輸訊號的初始OSNR；一方面，當您接近雜訊底噪時，衰減器無法再線性地控制OSNR；另一方面，您需要了解載波的峰值功率，以確保混合足夠的功率以實現所需的劣化效果。
透過一些事前規劃，這些問題相對容易克服，VIAVI 的MAP系統 已經進行這類測試一段時間了。
問：我們如何測量OSNR？我該如何驗證正在開發模組的DSP功能和韌體的一致性和準確性？
答：有許多的方法可以來量測OSNR，選擇正確的技術以適應不同的環境是很重要的；這會出現了一些挑戰，但基本上都歸結於首先找到雜訊水平，然後進行量測；隨著提高光譜效率的推動，DWDM濾波器頻道內幾乎沒有空間單獨量測雜訊，調製的載波完全填滿了頻道；雜訊存在，但在傳統的光譜分析儀上無法看到它。
為了解決這個問題，我們首先需要考慮應用場景，這是單一頻道還是完整的DWDM系統？這是在現場還是實驗室、或生產環境中？在具有即時流量的完整DWDM系統中，VIAVI已經開創了SCorM方法，這是一種使用光譜相關分析、和超高精度相干光譜分析儀的創新測量方法；該方法不需要對訊號進行任何干預或操控，因此非常適合即時流量的場景。對於其他情況下的應用，例如製造環境，我們可以臨時改變DWDM濾波器的頻寬，或者只測量單一頻道，在這些情況下，可以透過遠離載波找到雜訊底噪，並且可以使用更傳統的測量方法；關鍵在於在這些情況下要意識到，您可能需要調整濾波器的形狀以實現量測，並確保選擇一個能夠改變其頻寬的濾波器。
謝謝您的這些回答，Matt！如果您對相干模組開發、測試和驗證等相關主題有任何問題，請立即與我們聯繫 - 翔宇科技為 VIAVI Solutions – Elite Partner – 最高等級的代理商，我們可以幫助您輕鬆應對這些模組的所有複雜性，並協助您順利推進產品的發展。
VIAVI ONT 800G DCO模組，這是全球首個完整的CFP2 DCO和QSFP-DD ZR/相干開發、測試和驗證解決方案。
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