光譜分析儀（OSA）最初用于測量光信號的功率譜。在引入了波分復用 （WDM）之后，光譜分析儀得到普及，因為標準功率計無法區(qū)分多個波長（通道下的光功率）。然而，盡管大多數人都熟悉OSA 的典型應用，即對網絡進行故障排除或者測量通道功率和噪聲級別，但是由于種種原因，這些獨特的測量設備仍未獲得市場的廣泛認可。其中一個原因是，OSA 的真實能力在某種程度上被低估，尤其是在嘗試將光纖跨段最大化這一方面。
      本文將介紹光信噪比（OSNR）的概念及其重要性，以及網絡的OSNR 不佳所造成的后果，同時還將介紹目前市場中出現的 OSA，最后將說明如何使用OSA 來充分開發(fā)光纖鏈路。
      光信噪比
     OSNR 的概念在鑒定 WDM 網絡方面至關重要。它能夠定量檢測信號沿光纖傳播途中，被噪聲干擾的程度。計算方法是將信號總功率除以 0.1 nm 帶寬中的噪聲功率。圖 1 示出了 OSA 測量的典型信號，其功率約為 -22 dBm，背景噪聲約為 -46 dBm;因此，該示例中 OSNR 約為 24 dB。

     為何測量 OSNR 很重要？OSNR 與誤碼率 （BER） 之間存在直接關系，其中 BER 是衡量傳輸質量的終極值。如圖 2 中所詳述，OSNR 越高則誤碼率越低，也即傳輸錯誤越少。相反，OSNR 較低（或較差）可能會增加維修用車、降低服務質量 （QoS）（請參閱圖 3）。

    探討 OSNR 隨著信號在光纖中傳播所發(fā)生的變化十分有趣。圖 4 顯示了一種典型網絡實現，由在一條光纖上復用的八個波長組成。（請注意，在傳播路徑中使用了四個摻鉺光纖放大器 （EDFA） 來提升信號功率。）如圖所示，每個 EDFA 都會放大已經存在的信號和噪聲，同時自身也會產生噪聲。因此，OSNR 在信號相繼通過放大器后會下降。由于 OSNR 隨距離變化，所以通常會在網絡的不同位置監(jiān)測 OSNR，而不僅僅是在發(fā)送器端和接收器端監(jiān)測。

      EDFA 是網絡中的主要噪聲源，來自稱為“放大自發(fā)輻射”（ASE） 的過程。典型的 EDFA 包含激光器（稱為“泵浦”源），如果工作在 980 nm波長，則將鉺離子從基態(tài) L1 激發(fā)至 L3（請參閱圖 5）;如果工作在 1480 nm 波長，則從 L1 激發(fā)至 L2。處于 L3 的離子很快就衰變到 L2。如果光纖中有 1550 nm 的信號通過，則信號光子會激發(fā)能級 L2 的離子下降到 L1，產生一個與信號光子具有相同波長，相同傳播方向的新光子。信號因而會通過受激輻射得到放大。鉺離子也可以通過自發(fā)輻射從 能級 L2 衰減至 L1，這種情況會隨機發(fā)生并產生光子。這些光子同樣能夠使鉺離子產生受激輻射，并得到放大，從而導致 ASE 噪聲。相應地，每個 EDFA 都會因為其 ASE 而降低已放大信號的 OSNR。如果信號相繼通過多個 EDFA，則第一個 EDFA 通常會導致 OSNR 下降約 3 dB，之后的 EDFA 導致的 OSNR 下降量少于 3 dB。

      通過測量 OSNR、通道間距和信號光譜寬度，OSA 允許網絡規(guī)劃人員判斷是否能夠增加通道數量（圖 6）。假設網元可以處理更緊密的通道間距（例如，考慮復用/解復用），那么增加額外的通道可以輕松增加光纖徑距的帶寬。

      第二，OSA 使得技術人員能夠判斷是否可以增加光纖徑距的數據速率，因為它可以測量信號的光譜寬度。眾所周知，信號的光譜寬度隨著數據速率的增加而增加。例如，如果 10 Gbits/s 通道在圖 7 中顯示為黑色，則數據速率可以增加至 40 Gbit/s（以紅色顯示）而不會影響網絡性能，只要在色度色散 （CD） 和偏振模色散 （PMD） 的容限內。重要的是要確保更大的光譜寬度不會導致通道重疊，否則可能會增加 BER。因此，更高的數據速率會進一步優(yōu)化光纖容量的使用。