DE69705857T2

DE69705857T2 - System zur messung des geräterauschens

Info

Publication number: DE69705857T2
Application number: DE69705857T
Authority: DE
Inventors: Nigel Copner; Michael Cox
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1996-10-26
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2001-11-08
Anticipated expiration: 2017-10-14
Also published as: JP2001503145A; GB9622338D0; DE69705857D1; EP0935759B1; WO1998019173A1; US6320179B1; EP0935759A1; CA2269777A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System, das verwendet werden kann, um die Rauschpegel von Laservorrichtungen zu messen, die Dauerstrichlaser und gepulste Laser sowie insbesondere Halbleiterlaserdiodenvorrichtungen wie z. B. solche, die in der Telekommunikation verwendet werden, umfassen. Das System kann verwendet werden, um relative Intensitätsrauschpegel (RIN- Pegel) zu messen. RIN-Messungen sind von besonderer Wichtigkeit im Gebiet der Glasfaserkommunikation.
Störende zufällige Laseremissionen verursachen Intensitätsschwankungen im Ausgangssignal von Laserquellen. Diese Schwankungen bilden den Rauschteppich, der sich mit der Frequenz ändert und bei der Relaxationsresonanz des Lasers einen Peak Spitze aufweist. Der Ort der Relaxationsresonanz, der Rauschintensitätspeak, steht in direkter Beziehung zur maximalen Modulationsrate des Lasers. Eine Wechselwirkung zwischen dem optischen Feld im Laser und der injizierten Elektronendichte aufgrund des Vorspannungsstroms veranlaßt die Relaxationsresonanz als Funktion des Vorspannungsstroms zu schwanken.
Ein wichtiger Parameter bei der Bewertung sowohl der Laserleistung als auch der Systemleistung für breitbandige digitale und analoge Systeme ist das relative Intensitätsrauschen (RIN). RIN ist das Verhältnis der mittleren quadratischen Intertsitätsschwankungs-Spektraldichte der optischen Ausgangsleistung zum Quadrat der mittleren optischen Leistung. Bestimmte bekannte Meßsysteme zum Messen des RIN basieren auf der Verwendung einer Photodetektordiode, eines Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und eines elektrischen Spektrumanalysators. Die optische Laserenergie wird mittels der Photodetektordiode in elektrische Energie umgewandelt und verstärkt, um eine Messung des Intensitätsrauschens mit niedrigem Pegel durch den Spektrumanalysator zu ermöglichen.
Bestehende Systeme für die Messung des REN eines Lasers sind in folgenden Referenzen beschrieben: US 5 534 996 und M. Pulco, "Ultra-high sensitivity technique for characterisation of laser diode intensity noise in the GHz range", CSELT Technical Reports, Bd. 17, Nr. 3, Juni 1989, Italien, S. 199-200.
Einer der Nachteile der bestehenden Systeme ist, daß die Frequenzantwort und die Linearität des Photodetektors, des Verstärkers und des Spektrumanalysators gut charakterisiert sein müssen, um genaue Messungen über einen brauchbaren weiten Frequenzbereich von typischerweise zwischen 20 MHz und 20 GHz zu erhalten. Ferner müssen auch solche Faktoren wie Fehlanpassungsverluste, die Detektorkapazität und die Spektrumanalysator-Amplitudenfehler berücksichtigt werden, wobei dies die Systemkalibrierung kompliziert und zeitaufwendig macht.
JP A 02 189 474 beschreibt eine Vorrichtung zum Messen des Rauschens eines optischen Empfängers, im Gegensatz zu einer optischen Quelle, und ist im allgemeinen der Hintergrund der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System und auf ein Verfahren zum Messen von Rauschpegeln von Laservorrichtungen. Genauer kann das System verwendet werden, um relative Intensitätsrauschpegel für Halbleiterlaserdioden wie z. B. solche, die in der Telekommunikation verwendet werden, zu messen. Die Systemkonfiguration ist so beschaffen, daß die Systemkalibrierung einfach und häufig berechnet werden kann, wodurch die systematischen Fehler und die Kalibrierungskosten reduziert werden. Unter Verwendung dieses Systems können RIN-Messungen mit einer Genauigkeit von weniger als 1 dB über einen Frequenzbereich zwischen 10-20 MHz und 20 GHz erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfaßt ein System zum Messen eines oder mehrerer Rauschbeiträge zu einem optischen Ausgangssignal OPTDUT von einer Vorrichtung:
ein Mittel, das ein breitbandiges, im wesentlichen schrotrauschenbegrenztes optisches Referenzsignal OPTREF erzeugt,
ein Erfassungsmittel, das die optischen Signale OPTDUT und OPTREF erzeugt und die optischen Signale in äquivalente elektrische Signale ELECDUT bzw. ELECREF umsetzt, die jeweils eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente umfassen, wobei die optischen Signale OPTDUT und OPTREF so beschaffen sind, daß die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF im wesentlichen gleich sind,
ein Mittel, das die Wechselstromkomponenten und die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF trennt,
ein Mittel, das die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF mißt,
ein Mittel, das die Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale verstärkt, und
ein Mittel, das die verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale bei mehreren Frequenzen mißt, wobei
die Messung wenigstens einer der Wechselstromkomponenten oder der Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF eine Anzeige für einen oder mehrere der Rauschbeiträge zum optischen Ausgangssignal OPTDUT liefert.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann das System ein Mittel umfassen, das ein im wesentlichen schrotrauschen-begrenztes optisches Referenzsignal OPTREF erzeugt, das eine Linienbreite aufweist, die kleiner ist als eine untere Frequenzgrenze, wobei das System ferner ein Mittel umfaßt, das die verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale bei mehreren Frequenzen oberhalb der unteren Frequenzgrenze mißt.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das System ferner ein erstes optisches Isolationsmittel, durch das das optische Signal OPTDUT übertragen wird, um somit die Reflexion des optischen Signals OPTDUT zu minimieren. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt das System ferner ein zweites optisches Isolationsmittel, durch das das optische Signal OPTREF übertragen wird, um somit die Reflexion des optischen Signals OPTREF zu minimieren.
Das System kann z. B. wenigstens eine erste Freiraumoptik-Isolatorkomponente und/oder eine erste Faseroptik-Isolatorkomponente, durch die das optische Signal OPTDUT übertragen wird, sowie wenigstens eine zweite Freiraumoptik-Isolatorkomponente und/oder eine zweite Faseroptik-Isolatorkomponente, durch die das optische Signal OPTREF übertragen wird, umfassen.
Das Mittel, das ein optisches Referenzsignal OPTREF erzeugt, kann einen Referenzlaser umfassen, z. B. einen diodengepumpten Er-dotierten Glasringlaser. Alternativ kann das System einen mit Erbium dotierten Faserverstärker und ein schmalbandiges Filter umfassen, um somit ein flaches Rauschspektrum bis zu einer Frequenzgrenze zu liefern, die vom schmalbandigen Filter bestimmt wird.
Das Mittel, das ein optisches Referenzsignal erzeugt, kann ferner ein Dämpfungsmittel umfassen, das das optische Signal OPTREF dämpft, das vom Referenzlaser ausgegeben wird. Das Dämpfungsmittel kann ferner verwendet werden, um das von der Vorrichtung ausgegebene optische Signal OPTDUT optisch zu Dämpfen. Das Dämpfungsmittel kann ein optisches Dämpfungsglied sein, das eine Dämpfung zwischen 0 und 60 dB bewirken kann.
Das Erfassungsmittel kann ein Photodetektor sein, wobei das Mittel, das die verstärkte Wechselstromkomponente des elektrischen Signals mißt, ein Spektrumanalysator sein kann.
Das Mittel, das die Wechselstromkomponente der elektrischen Signale verstärkt, kann ein Verstärker sein, der eine Verstärkung zwischen 10 dB und 50 dB, typischerweise zwischen 30 dB und 50 dB, bewirken kann. Das Mittel, das die Gleichstromkomponente der elektrischen Signale mißt, kann ein Spannungsmesser sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Ermitteln des Vorrichtungsrauschleistungsbeitrages NL zur Gesamtrauschleistung NT eines von einer Vorrichtung ausgegebenen optischen Signals OPTDUT mit einer Wellenlänge λ unter Verwendung einer Vorrichtung, die mit einer thermischen Rauschleistung NTH zur Gesamtrauschleistung NT beiträgt, wobei die Gesamtrauschleistung ferner einen Schrotrauschleistungsbeitrag NQ umfaßt, die folgenden Schritte:
(i) Erzeugen eines breitbandigen, im wesentlichen schrotrauschenbegrenzten optischen Referenzsignals OPTREF,
(ii) Erfassen der optischen Signale OPTDUT und OPTREF und Umsetzen der optischen Signale in äquivalente elektrische Signale ELECDUT bzw. ELECREF unter Verwendung eines Erfassungsmittels, wobei ELECDUT und ELECREF jeweils eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente umfassen, wobei die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF jeweils idc(DUT) und idc(REF) sind, und Ändern des optischen Referenzsignals OPTP3F, so daß jeweils idc(DUT) und idc(REF) im wesentlichen gleich sind,
(iii) Trennen der Wechselstromkomponente und der Gleichstromkomponente der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(iv) Messen einer oder mehrerer der Gleichstromkomponenten idc(DUT) und idc(~F) der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(vi) Verstärken einer oder mehrerer der Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(vii) Messen einer oder mehrerer der verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(viii) Messen der Wechselstromkomponente des elektrischen Signals, das vom Erfassungsmittel bei Abwesenheit von OPTDUT und OPTREF ausgegeben wird, um somit eine Anzeige für die thermische Rauschleistung zu erhalten, und
(ix) Herleiten des Vorrichtungsrauschleistungsbeitrages NL zum optischen Ausgangssignal OPTDUT aus den gemessenen Werten der Wechselstromkomponenten und der Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren die Schritte:
(i) Erzeugen eines im wesentlichen schrotrauschen-begrenzten optischen Referenzsignals OPTREF mit einer spezifizierten Wellenlänge, wobei OPTREF eine Linienbreite aufweist, die kleiner ist als eine untere Frequenzgrenze,
(ii) Erfassen der optischen Signale OPTDUT und OPTREF und Umsetzen der optischen Signale in äquivalente elektrische Signale ELECDUT bzw. ELECREF unter Verwendung eines Erfassungsmittels, wobei ELECDUT und ELECREF jeweils eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente umfassen, wobei die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF jeweils idc(DUT) und idc(REF) sind, und Ändern des optischen Referenzsignals OPTREF, so daß jeweils idc(DUT) und idc(REF) im wesentlichen gleich sind,
(iii) Trennen der Wechselstromkomponente und der Gleichstromkomponente der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(iv) Messen einer oder mehrerer der Gleichstromkomponenten idc(DUT) und idc(REF) der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(vi) Verstärken einer oder mehrerer der Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,
(vii) Messen einer oder mehrerer der verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF bei mehreren Frequenzen oberhalb der unteren Frequenzgrenze,
(viii) Messen der Wechselstromkomponente des elektrischen Signals, das vom Erfassungsmittel ausgegeben wird, bei mehreren Frequenzen oberhalb der unteren Frequenzgrenze bei Fehlen von OPTDUT und OPTREF, um somit eine Anzeige für die thermische Rauschleistung NTH zu liefern, und
(ix) Herleiten des Vorrichtungsrauschleistungsbeitrages NL zum optischen Ausgangssignal OPTDUT aus den gemessenen Werten der Wechselstromkomponenten und der Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF.
Das Verfahren kann ferner die weiteren Schritte umfassen:
(i) Messen des Antwortverhaltens des Erfassungsmittels BREFλ im wesentlichen bei der Wellenlänge des optischen Referenzsignals OPTREF,
(ii) Messen des Antwortverhaltens des Erfassungsmittels BDUTλ im wesentlichen bei der Wellenlänge der Vorrichtung,
(iii) Herleiten des Antwortverhaltens des Systems Bλ im wesentlichen bei der Wellenlänge der Vorrichtung aus den gemessenen Werten von BDUTλ und BREFλ, und
(iv) Herleiten eines oder mehrerer antwortverhaltensunabhängiger Rauschleistungsbeiträge zur gesamten Rauschleistung NT.
Das Verfahren kann ferner die weiteren Schritte umfassen:
(i) Herleiten der mittleren elektrischen Leistung PA G der Vorrichtung aus dem gemessenen Wert der Gleichstromkomponente idc(DUT), und
(ii) Herleiten des Verhältnisses der Vorrichtungsrauschleistung NL zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung PAVG, um somit eine Anzeige für die relative Rauschintensität der Vorrichtung RINDUT zu liefern.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren die weiteren Schritte umfassen:
(i) Herleiten der mittleren elektrischen Leistung PAVG der Vorrichtung aus dem gemessenen Wert der Gleichstromkomponente idc(DUT), und
(ii) Herleiten des Verhältnisses der Summe der Schrotrauschleistung NQ und der Vorrichtungsrauschleistung NL zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung PAVG.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren die weiteren Schritte umfassen:
(i) Herleiten der mittleren elektrischen Leistung PAVG der Vorrichtung aus dem gemessenen Wert der Gleichstromkomponente idc(DUT), und
(ii) Herleiten des Verhältnisses der Gesamtrauschleistung der Vorrichtung NT zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung PAVG, um somit eine Anzeige für das relative Intensitätsrauschen des Systems RINSYS zu liefern.
Im folgenden wird die Erfindung lediglich beispielhaft mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, die ein System zeigt, das verwendet werden kann, um das relative Intensitätsrauschen (RIN) einer Vorrichtung wie z. B. einer Laserdiode zu messen.
Wie in Fig. 1 gezeigt, gibt eine zu testende Vorrichtung 1 (DUT) mit einer zugeordneten Gleichspannungsversorgung 2 ein optisches Signal 3 aus. Das optische Ausgangssignal wird durch einen Freiraumoptik-Isolator 4a geleitet. Die Strahlung wird mittels einer Linse oder eines Linsensystems 5 auf einen Faseroptik-Isolator 6a fokussiert. Die Strahlung wird anschließend durch ein optisches Dämpfungsglied 7 geleitet, welches erforderlich sein kann, um die optische Leistung des von der DUT1 ausgegebenen Signals 3 zu dämpfen. Die optische Leistung des gedämpften Signals 8, das vom Dämpfungsglied 7 ausgegeben wird, kann anschließend unter Verwendung eines optischen Leistungsmessers 9 gemessen werden.
Das gedämpfte optische Signal 8 trifft auf einen Photodetektor 10, der das optische Signal in ein äquivalentes elektrisches Signal mit Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten umsetzt. Der Photodetektor 10 weist eine zugehörige Batteriestromversorgung 11 und einen Widerstand 17 (typischerweise 50 Ω) nach Masse auf. Das vom Photodetektor 10 ausgegebene elektrische Signal wird zu einem Entzerrungs-T-Filter 12 geleitet, das das Wechselstromrauschsignal vom Gleichstromrauschsignal trennt. Die Gleichstromkomponente 13 kann mit einem digitalen Spannungsmesser 14 gemessen werden. Die Wechselstromkomponente 15 des elektrischen Signals wird über einen Verstärker 16 geleitet. Das verstärkte Wechselstromsignal wird anschließend bewertet unter Verwendung eines elektrischen Spektrumanalysators 18, der Amplitude-Frequenz-Informationen oder Abtastungen liefert. Der Verstärker kann typischerweise fähig sein, das elektrische Wechselstromsignal zwischen 10 dB und 50 dB, typischerweise zwischen 30 dB und 50 dB (z. B. 45 dB), zu verstärken.
Das System kann ferner einen ultra-rauscharmen Referenzlaser 19 umfassen, der eine zugeordnete Gleichstromversorgung 20 aufweist, um Systemkalibrierungsinformationen zu erhalten. Ein optisches Signal 21, das vom Referenzlaser 19 ausgegeben wird, gelangt durch einen Freiraumoptik-Isolator 4b und wird mittels einer Linse oder eines Linsensystems 22 auf einen Faseroptik- Isolator 6b fokussiert.
Der Zweck der optischen Isolatoren 4a, 4b, 6a, 6b ist, die optischen Rückreflexionen entlang des Weges des optischen Signals von der DUT1 und des Weges des optischen Signals vom Referenzlaser 19 zu minimieren. Die Reflexionen der optischen Signale 3, 21 zurück entlang ihrer entsprechenden Einfallswege ergeben ein zusätzliches unerwünschtes Signalrauschen.
In Abhängigkeit von der Eigenart des Ausgangs der bestimmten Vorrichtung 1, 19 kann entweder der Freiraumoptik-Isolator oder der Faseroptik-Isolator in den optischen Signalen 3, 21 plaziert werden. Wenn die DUT1 oder der Referenzlaser 19 eine In-Faser-Vorrichtung ist, bei der der Ausgang bereits in eine Lichtleitfaser eingekoppelt ist, kann das Signal nur durch einen Faseroptik-Isolator geleitet werden, wobei ein Freiraumoptik-Isolator nicht verwendet werden kann. Für eine Freiraumvorrichtung können ein Freiraumisolator und ein Faseroptik-Isolator in Serie verwendet werden, wie in Fig. 1 gezeigt ist. Alternativ kann das Ausgangssignal von der Vorrichtung 1 direkt in einen einzelnen Faseroptik-Isolator eingekoppelt werden. In jedem Fall kann mehr als ein Faseroptik-Isolator verwendet werden, wobei jeder zusätzliche Isolator die optischen Rückreflexionen weiter begrenzt.
Bevor das Signal 21 vom Referenzlaser 19 zum Photodetektor 10 weitergeleitet wird, kann es durch das optische Dämpfungsglied 7 gedämpft werden. Am Photodetektor 10 wird das (gedämpfte) optische Signal vom Referenzlaser 19 in ein äquivalentes elektrisches Signal umgesetzt, das Wechselstrom- und Gleichstromkomponenten umfaßt. Wie im Fall des DUT-Signals wird das vom Photodetektor 10 ausgegebene elektrische Signal über das Entzerrungs-T- Filter 12 geleitet, von welchem die getrennte Wechselstromkomponente des Signals mittels des Verstärkers 16 verstärkt wird und vom Spektrumanalysator 18 abgetastet wird. Die Gleichstromkomponente des Signals wird am Spannungsmesser 14 gemessen.
Um die optische Leistung unter Verwendung des optischen Leistungsmessers 9 zu messen, wird das Ausgangssignal vom Dämpfungsglied physikalisch vom Eingang zum Photodetektor 10 getrennt. Typischerweise kann der optische Leistungsmesser ein elektrisches Multimeter sein, das den Strom mißt und diesen intern umsetzt, um die äquivalente optische Leistung anzuzeigen. Alternativ kann der vom Photodetektor gemessene Strom direkt verwendet werden als Mittel zum Bestimmen der optischen Leistung.
Der Spektrumanalysator 18 liefert Informationen, die sich auf die Amplitude der Sinuswelle (die Wechselstromkomponente des vom Photodetektor ausgegebenen elektrischen Signals) über der Frequenz beziehen, wobei dies als eine Abtastung bezeichnet wird. Jede elektrische Erscheinung im Zeitbereich besteht aus einer oder mehreren Sinuswellen mit geeigneter Frequenz, Amplitude und Phase. Dieses sinusförmige Signal kann in getrennte Sinuswellen oder Spektralkomponenten zerlegt werden, die unabhängig bewertet werden können.
Typischerweise wird für eine RIN-Messung von Laservorrichtungen eine Abtastung bei mehreren Frequenzen zwischen z. B. 20 MHz (der unteren Frequenzgrenze) und 20 GHz (der oberen Frequenzgrenze) durchgeführt. Der Bereich der Messungen kann vorzugsweise zwischen 10 MHz und 20 GHz liegen. Dieser Bereich der Abtastung ist nicht unbedingt durch den Spektrumanalysatorbereich begrenzt, welcher bei vielen im Handel erhältlichen Spektrumanalysatoren über diesen Bereich hinaus erweitert ist, sondern durch die anderen Komponenten im System. Der RIN-Wert kann anschließend bei jedem Meßpunkt über dem Frequenzbereich der Abtastung berechnet werden. Dies kann erreicht werden durch Übertragen der Daten von der jeweiligen Spektrumanalysator-Abtastung in eine Tabellenkalkulation oder ein dediziertes Softwareprogramm.
Ein geeigneter Referenzlaser für die Verwendung im System muß ein Ausgangssignal innerhalb des Erfassungsbereiches des im System enthaltenen Photodetektors 10 aufweisen. Typischerweise fallen die für Telekommunikationszwecke verwendeten Halbleiterlaservorrichtungen in zwei Hauptwellenlängenbänder, nämlich 1300 nm ±50 nm sowie 1550 nm ±50 nm (das Wellenlängenband bei 850 nm ±50 nm kann ebenfalls verwendet werden, obwohl dies weniger üblich ist). Um die RIN-Werte solcher Vorrichtungen zu messen, ist daher für die Verwendung im System ein Photodetektor 10 geeignet, der einen Erfassungsbereich zwischen 1040 nm und 1600 nm (oder das Wellenlängenband bei 850 nm ±50 nm einschließend) aufweist. Ein geeigneter Referenzlaser muß daher eine Ausgangswellenlänge aufweisen, die in diesen Photodetektorerfassungsbereich fällt.
Der Laser sollte ferner eine gute Frequenzstabilität aufweisen, typischerweise kleiner als 50 MHz/h. Zum Beispiel kann der Referenzlaser 18 ein hochwertiger Laser sein, wie z. B. ein diodengepumpter Er-dotierter Glasringlaser, der eine inhärente schrotrauschen-begrenzte Leistungsfähigkeit aufweist. Ein diodengepumpter Er-dotierter Glasringlaser, der im Handelt erhältlich ist von Lightwave Electronics, weist eine Frequenzdrift (bei konstanter Temperatur) von weniger als 50 MHz/h und eine Frequenzstabilität (Zittern) von 75 kHz/s auf.
Ferner ist es wesentlich, daß der Referenzlaser 19 eine schrotrauschen-begrenzte Leistungsfähigkeit (d. h. das gesamte Laserrauschen wird vom Schrotrauschen-Beitrag dominiert) bei einem geeigneten optischen Leistungspegel liefern kann. Eine schrotrauschen-begrenzte Leistungsfähigkeit kann bei der benötigten optischen Leistung erreicht werden durch optisches Dämpfen eines Signals mit höherer Leistung, das seinerseits nicht unbedingt schrotrauschen-begrenzt sein muß. Unter Verwendung der optischen Dämpfung des Signals kann jedoch ein dominanter Schrotrauschen-Beitrag zum Gesamtrauschen bei der benötigten optischen Leistung erreicht werden. Diese optische Dämpfungstechnik wird später genauer beschrieben. Eine weitere Anforderung für den Referenzlaser ist, daß die Linienbreite des optischen Ausgangssignals 21 (üblicherweise definiert als die Breite des Lasersignals bei halber Amplitude und gewöhnlich in Einheiten von Hz angegeben) geringer sein muß als die untere Frequenzgrenze der Abtastung (z. B. 20 MHz). In der Praxis ist jedoch vorzugsweise die Linienbreite sehr viel schmaler als dieser Wert und kann typischerweise kleiner als 5 kHz über 1 ms sein.
Das relative Intensitätsrauschen (RIN) ist definiert als das Verhältnis der mittleren quadratischen Intensitätsschwankungsspektraldichte der optischen Ausgangsleistung zum Quadrat der mittleren optischen Leistung und ist gegeben durch
wobei < ΔP²> die mittlere quadratische optische Intensitätsschwankung (in einer Bandbreite von 1 Hz) bei einer spezifizierten Frequenz ist und PAVG(OPT) die mittlere optische Leistung ist. Das Verhältnis der optischen Leistungen ist äquivalent zum Verhältnis der elektrischen Leistungen, weshalb RIN auch ausgedrückt werden kann durch die erfaßten elektrischen Leistungen,
wobei NELEC die Leistungsspektraldichte des Photostroms bei einer spezifischen Frequenz ist und PAVG(ELEC) die mittlere Leistung des Photostroms ist. Zur Vereinfachung wird im folgenden der Index (ELEC) weggelassen und alle Formeln werden in elektrischen Einheiten dargestellt.
Herkömmlicherweise wird die RIN-Messung unter Verwendung eines schnellen Photodetektors, eines HF-Verstärkers mit hohem Verstärkungsfaktor und eines elektrischen Spektrumanalysators durchgeführt. HF-Rauschpegel, die Laservorrichtungen zugeordnet sind, umfassen drei grundlegende Rauschquellen, nämlich die Laserintensitätsrauschleistung (hauptsächlich aufgrund spontaner Lichtemissionen), thermisches Rauschen, das von den elektronischen Komponenten im Meßsystem stammt, sowie photonisches Schrotrauschen.
Das gesamte Systemrauschen NT(f) ist die lineare Summe der drei Rauschquellenbeiträge,
NT(f) = NL(f) + NQ + NTH(f)(Q/Hz) Gleichung 3
wobei NL(f) die Laserintensitätsrauschleistung pro Hz ist, NTH(f) die thermische Rauschleistung pro Hz ist und NQ die photonische Schrotrauschleistung pro Hz ist.
RIN ist definiert als das Verhältnis der Rauschleistung zur mittleren Leistung;
Der RIN-Wert eines Systems (RINSYS) liefert eine Anzeige für das maximale Signal-Rausch-Verhältnis (Störabstand), das in einem Lichtwellenübertragungssystem erreicht werden kann, in dem die dominante Rauschquelle das Laserintensitätsrauschen ist.
Auf dem Gebiet der Glasfaserkommunikation ist die Messung des relativen Intensitätsrauschens besonders wichtig. Genauer ist der interessierende Wert die Laserintensitätsrauschleistung NL oder das relative Intensitätsrauschen des Lasers RINDUT = NL/PAVG, welches eine Anzeige für den Beitrag zum Gesamtrauschen liefert, der der jeweiligen zu testenden Vorrichtung inhärent zugeordnet ist.
RIN-Werte für eine Vorrichtung werden typischerweise bei spezifizierter optischer Leistung und spezifiziertem Ansteuerstrom angegeben. Die optische Leistung ist die am Photodetektor 10 gemessene Leistung (wie sie z. B. am optischen Leistungsmesser 9 gemessen wird), während der Ansteuerstrom aus der dem Laser zugeführten Gleichstromvorspannung 2 abgeleitet wird. Für jede spezifizierte optische Leistung und den spezifizierten Antriebsstrom werden RIN-Messungen bei mehreren Frequenzen innerhalb des Systemfrequenzbereiches (typischerweise zwischen 10 oder 20 MHz und 20 GHz) ermittelt. Es ist daher bequem, RIN-Pegel graphisch als eine Frequenzfunktion für eine gegebene optische Leistung und eine Ansteuerstromspezifikation darzustellen.
Um bei einer beliebigen Frequenz innerhalb des gemessenen Bereiches das Laserintensitätsrauschen RINDUT zu ermitteln, müssen die anderen Rauschquellen, die zum gemessenen Gesamtrauschsignal beitragen, ermittelt werden und vom gemessenen Wert NT/PAVG subtrahiert werden (siehe Gleichung 4). Der Wert NT/PAVG wird als das relative Intensitätsrauschen des Systems RINSYS bezeichnet.
Aus Gleichung 3 wird deutlich, daß die Laserintensitätsrauschleistung NL hergeleitet werden kann, wenn das Schrotrauschen NQ, das thermische Rauschen NTH und die Gesamtsystemrauschleistung NT gemessen werden. Das in Fig. 1 gezeigte System kann verwendet werden, um drei Messungen oder Abtastungen durchzuführen, um die Herleitung der Laserintensitätsrauschleistung NL und somit von RINDUT zu ermöglichen.

ABTASTUNG 1: DUT-ABTASTUNG ZUM ERMITTELN VON NT UND NQ.

Zuerst wird das optische Ausgangssignal 3 (OPTDUT) von der DUT1 bei einer spezifischen optischen Leistung abgetastet. Bei einem optischen Signal 3 von der DUT1, das durch das System läuft, liefert die Abtastung am Spektrumanalysator 18, der die Wechselstromkomponente des elektrischen Signals 15 mißt, ein Maß für das gesamte Systemrauschen NT.
Der Schrotrauschleistungsbeitrag NQ kann ermittelt werden durch Messen des integrierten Gleichstrom-Photostroms idc am Digitalspannungsmesser 14 und unter Verwendung der Beziehung
NQ = 2 q idc R Gleichung 5
wobei q die Elektronenladung (1,6 · 10&supmin;¹&sup9; C) ist und R der Photodetektorlastwiderstand ist. Die mittlere Leistung PAVG kann ebenfalls unter Verwendung dieses Werts idc ermittelt werden,
PAVG = idc² R Gleichung 6

ABTASTUNG 2: DUNKELPEGEL-ABTASTUNG ZUM ERMITTELN VON NTH

Zweitens wird eine Messung oder Abtastung bei blockiertem Signal 3 von der DUT1 (oder abgeschalteter DUT) durchgeführt, um den Wert der thermischen Rauschleistung NTH zu ermitteln. Dies wird als eine Dunkelpegel-Abtastung bezeichnet und kann erreicht werden durch Unterbrechen jeder Verbindung innerhalb des Systems, wodurch verhindert wird, daß ein Signal 3 von der DUT1 den Photodetektor 10 erreicht. Zum Beispiel kann die Verbindung zwischen dem optischen Dämpfungsglied 7 und dem Photodetektor 10 unterbrochen werden. Ohne Strahlung von der DUT 1, die durch das System läuft, umfaßt die am Spektrumanalysator 18 gemessene Rauschleistung nur den thermischen Rauschleistungsbeitrag NTH.

ABTASTUNG 3: REFERENZLASER-ABTASTUNG ZUM ERMITTELN DES SYSTEMKALIBRIERUNGSFAKTORS

Schließlich wird eine dritte Abtastung mit einem optischen Ausgangssignal 21 (OPTREF) vom Referenzlaser 19, das durch das System läuft, und bei blockiertem optischen Ausgangssignal 3 von der DUT1 oder bei abgeschalteter DUT durchgeführt. Die Referenzlaser-Abtastung ermöglicht die Berücksichtigung der Systemkalibrierung. Da die thermische Rauschleistung und die Systemrauschleistung (NTH und NT) unter Verwendung des Spektrumanalysators 18 gemessen werden, während die Schrotrauschleistung (NQ) aus dem gemessenen Gleichstrom-Photostrom berechnet wird, müssen unterschiedliche Kalibrierungsfaktoren verwendet werden, um unterschiedliche Ausgangspunkte der Messungen zu ermöglichen.
Für diese dritte Abtastung ist es notwendig, daß das schrotrauschen-begrenzte optische Signal, das vom Referenzlaser geliefert wird, an die DUT bei der anfänglichen Abtastung (Abtastung 1) schrotrauschen-angepaßt ist. Das dem Referenzlasersignal zugeordnete Schrotrauschen erzeugt einen flachen Rauschpegel über die gesamte Frequenzspanne des Spektrumanalysators 18, obwohl dies aufgrund der Wirkung des Systemantwortverhaltens nicht wirklich beobachtet wird. Die Stärke des Gleichstrom-Photostroms, die am Spannungsmesser 14 gemessen wird, liefert eine Anzeige für die Rauschleistung (NQ), die dem Referenzlaser zugeordnet ist. Diese kann angepaßt werden durch Verändern der optischen Dauerstrichleistung des Referenzlasers, die verändert werden kann durch die Gleichstrom-Vorspannungsversorgung 20. Eine Schrotrauschenanpassung wird erreicht, indem sichergestellt wird, daß der für die Referenzlaserabtastung gemessene Gleichstrom-Photostrom gleich dem für die anfängliche DUT-Abtastung gemessenen Gleichstrom-Photostrom ist, wobei dies erreicht werden kann durch Verändern der Gleichstrom- Vorspannungsversorgung 20.
Während aller drei Abtastungen ist es wichtig, daß die Meßparameter, wie z. B. die Spektrumanalysatorauflösung und die Bandbreite, unverändert bleiben. Unter Ermöglichung einer Systemkalibrierung ist die gemessene Referenzlaserrauschleistung NPSF (Abtastung 3) gegeben durch
NP2F = (NTH · CAL) + (NQ · CAL) Gleichung 7
wobei CAL der Systemkalibrierungsfaktor ist. Die Dunkelpegel-Rauschleistung NDARK, die in der Dunkelpegel-Abtastung (Abtastung 2) gemessen worden ist, ist gegeben durch
NDARKF = (NTH · CAL) Gleichung 8
und die Gesamtrauschleistung, die für die DUT-Abtastung (Abtastung 1) gemessen worden ist, ist gegeben durch
NT = (NTH · CAL) + (NQ · CAL) + (N1 · CAL) Gleichung 9
Aus den drei Abtastungen können der Systemkalibrierungsfaktor (CAL), die Schrotrauschenleistung (NQ), die thermische Rauschleistung (NTH) und die gesamte Systemrauschleistung (NT) an jedem Meßpunkt über dem Frequenzbereich des Spektrumanalysators 18 hergeleitet werden. Die Laserintensitätsrauschleistung NL und das relative Intensitätsrauschen RINDUT können wie folgt berechnet werden (alle Ausdrücke sind linear, sofern nicht anders angegeben).
Die gemessene Dunkelpegel-Rauschleistung (Gleichung 8) wird von der gemessenen Referenzlaserrauschleistung (Gleichung 7) subtrahiert,
(NREF - NDARK) = (NTH · CAL) + (NQ · CAL) - (NTH · CAL) = (NQ · CAL) Gleichung 10
jedoch kann die Schrotrauschenleistung NQ ermittelt werden aus dem gemessenen Gleichstrom-Photostrom idc (Gleichung 3), weshalb gilt
Da der Referenzlaser bei einer festen Wellenlänge arbeitet und die zu testende Vorrichtung irgendwo innerhalb eines Wellenlängenbereiches betrieben werden kann, z. B. im Bereich für Telekommunikation, muß ein Anpassungsfaktor in den Systemkalibrierungsfaktor CAL integriert werden, um die Unterschiede im Detektorantwortverhalten zu berücksichtigen. Dies ermöglicht, daß der Systemkalibrierungsfaktor für die Wellenlänge der DUT korrigiert wird. Schwankungen der Detektorfrequenzantwort bezüglich der Wellenlänge müssen minimal gehalten werden, um eine genaue Einstellung des Systemkalibrierungsfaktors zu ermöglichen.
Der Antwortverhaltensfaktor Bx ist gegeben durch
wobei BDUTλ das Antwortverhalten des Detektors bei der Wellenlänge λ der zu testenden Vorrichtung ist und BREFλ das Antwortverhalten des Referenzlasers (bei einer Wellenlänge fixiert) ist.
Das Antwortverhalten des Detektors bei den interessierenden Wellenlängen kann hergeleitet werden aus der gemessenen optischen Leistung PAVG(oPT) am Eingang des Detektors und aus dem resultierenden Photostrom idc unter Verwendung der folgenden Beziehung
Der Systemkalibrierungsfaktor (Gleichung 11) wird somit zu
Dieses Systemkalibrierungsfaktor (CAL') berücksichtigt das Antwortverhalten, den Verstärkungsfaktor, die Rauschfigur und die Auflösungsbandbreite des Systems über dem gesamten Frequenzbereich der Messung. Das Eingliedern des neu hergeleiteten Systemkalibrierungsfaktors CAL' ermöglicht die Ermittlung eines vom Antwortverhalten unabhängigen Wertes von NL auf folgende Weise.
Die Referenzlaserrauschleistung NREF (Gleichung 7) wird von der für die DUT-Abtastung gemessenen Gesamtrauschleistung NT (Gleichung 9) subtrahiert,
(NT - NREF) = (NTH · CAL') + (NQ · CAL') + (NL · CAL') - (NTH · CAL') + (NQ · CAL') = (NL · CAL')
Die vom Antwortverhalten unabhängige Laserintensitätsrauschleistung NL kann somit ermittelt werden unter Verwendung der gemessenen Werte von NT und NREF und des in Gleichung 12 hergeleiteten Systemkalibrierungsfaktors CAL',
Um den Laserintensitätsrauschpegel RINDUT der DUT über den interessierenden Frequenzbereich zu erhalten, wird die bei jeder Frequenz ermittelte Laserintensitätsrauschleistung NL durch die mittlere elektrische Leistung (Gleichung 4) dividiert,
oder
unter Angabe der anfänglichen optischen Leistung am Detektor und des Detektorantwortverhaltens BDUTX. Aufgrund der Komplexität des bestehenden RIN-Meßsystems, das mehrere kritische Komponenten verwendet, die ihrerseits über mehrere Parameter eingestellt werden müssen, ist der Kalibrierungsprozeß kompliziert, zeitaufwendig und kann teuer sein. Durch Eingliedern eines Referenzlasers 18 in das System wird jedoch der Systemkalibrierungsprozeß vereinfacht und kann häufig wiederholt werden.

DÄMPFUNGSTECHNIK

Obwohl der in das System eingegliederte Referenzlaser 19 inhärent eine schrotrauschen-begrenzte Leistungsfähigkeit bei der benötigten optischen Leistung aufweisen kann, kann ein Referenzlasersignal mit höherer Leistung, das selbst nicht schrotrauschen-begrenzt ist, gedämpft werden, um das benötigte schrotrauschen-begrenzte Signal zu erhalten (z. B. Signal 8 in Fig. 1).
Im allgemeinen Fall sind für ein Laserausgangssignal mit der optischen Leistung PAVG, das auf einen Photodetektor mit dem Antwortverhalten β fällt, die Beiträge zum Gesamtrauschen, die dem Signal zugeordnet sind, der Schrotrauschenstrom, der Laserrauschenstrom und der Thermalrauschenstrom. Der Schrotrauschenstrom ist gegeben durch (2eβPAVG)1/2, der Laserspontanrauschenstrom ist βΔPL, wobei ΔPL die optische Laserleistung ist, und ΔiTH der Thermalrauschenstrom ist. Die gesamte Rauschleistung ΔPT ist somit gegeben durch
ΔPT = [2eβPAVG + β²ΔPL² + ΔiTH²]R
Wenn das Signal verstärkt wird (optischer Verstärkungsfaktor A), wird die Gesamtrauschleistung gleich
ΔPT = [2eβAPAVG + β²A²ΔPL² + ΔiTH²]R + [A²ΔiQ²]R,
wobei AiQ der Schrotrauschenstrom ist. Der Ausdruck (2eß A PAVG) ist das neu hergeleitete Schrotrauschen (z. B. aufgrund der gedämpften optischen Leistung), während der letzte Ausdruck [A²ΔiQ²]R entsteht, da das ursprüngliche Schrotrauschen ebenfalls verstärkt wird. Das ursprüngliche Schrotrauschen erfährt daher die gleiche Verstärkung (A²) wie das spontane Laserrauschen. Bei der Verstärkung kann daher der Rauschbeitrag, der vom neu hergeleiteten Schrotrauschen stammt, nicht oberhalb des Laserspontanrauschens erkannt werden.
Unter Verwendung einer optischen Dämpfung D wird jedoch die Gesamtrauschleistung ΔPT gleich
In diesem Fall dominiert der neu hergeleitete Schrotrauschen-Ausdruck über den Laserspontantrauschen-Ausdruck um das Quadrat der Dämpfung D. Durch Verwendung der Dämpfungstechnik ist es somit möglich, Unsicherheiten im Spontanrauschengehalt der Referenzlaserquelle in bezug auf die optische Leistung und das Schrotrauschen zu reduzieren.
Durch Dämpfen des einfallenden Lichts um einen Faktor 100 wird z. B. die Schrotrauschenleistung um einen Faktor 100 verringert, während die Spontanrauschenleistung um einen Faktor von 1002 verringert wird. Wenn somit die Schrotrauschen- und Spontanrauschenbeiträge des ungedämpften Lasers gleich sind, ergibt sich zwischen diesen Pegeln nach dem Dämpfen des Signals eine Differenz von 20 dB. Im Fall des Er-dotierten Glasring-Referenzlasers ist die Leistungsfähigkeit in jedem Fall schrotrauschen-begrenzt, wobei er einen zuverlässigen Kalibrierungsstandard liefert, da die Spontanrauschenleistung vernachlässigbar ist.
In Abhängigkeit vom jeweiligen in das System integrierten Referenzlaser kann es erforderlich sein, das Referenzsignal zu dämpfen, um eine schrotrauschenbegrenzte Referenzlaserleistungsfähigkeit bei der geforderten optischen Leistung sicherzustellen.
Eine RIN-Messung wird für eine Vorrichtung durchgeführt, die bei einer spezifizierten optischen Leistung und spezifiziertem Ansteuerungsstrom arbeitet (bestimmt durch die Vorspannung), wobei in der Praxis die Messung für mehrere unterschiedliche optische Leistungen erforderlich sein kann. Die von der Vorrichtung 1 ausgegebene optische Leistung kann verändert werden durch Ändern der Gleichstrom-Vorspannungsversorgung 2, die der Vorrichtung zugeführt wird. Die Veränderung der Gleichstromvorspannung ändert jedoch auch den Rauschpegel des Vorrichtungssignals und erzeugt somit eine Diskrepanz zwischen den Rauschpegelmessungen, die bei unterschiedlichen optischen Leistungen durchgeführt werden. Wie in Fig. 1 gezeigt, kann das optische Dämpfungsglied 6 daher verwendet werden, um das von der DUT1 ausgegebene optische Signal zu dämpfen, um somit Rauschpegelmessungen bei unterschiedlichen Leistungen ohne Beeinträchtigung des Vorrichtungssignals erhalten zu können.
Das optische Dämpfungsglied 7 kann somit mehreren Zwecken dienen. Es kann verwendet werden, um das Referenzlaserausgangssignal 21 optisch zu dämpfen, um somit ein schrotrauschen-begrenztes Referenzsignal zu schaffen. Es kann ferner verwendet werden, um eine RIN-Messung der DUT1 bei einer Vielzahl optischer Leistungen zu ermöglichen. Ferner können unter Verwendung der optischen Dämpfung innerhalb gewisser Grenzen optische Leistungspegel untersucht werden, die außerhalb des Bereichs des Photodetektors benötigt werden. Dies kann erreicht werden durch Messen einer Anzahl von RIN-Pegeln bei unterschiedlichen Dämpfungspegeln innerhalb des Detektorleistungsbereiches und, da sich das Spontanrauschen in linearer Weise ändert, unter Verwendung von Leitungsanpassungstechniken nach der Methode der kleinsten Quadrate zum Extrapolieren höherer und niedrigerer Werte von RINDUT.
Zusammengefaßt umfaßt die RIN-Messung drei Abtastungen: eine anfängliche DUT-Abtastung mit bei der spezifizierten optischen Leistung arbeitender DUT, eine zweite Dunkelpegel-Abtastung ohne durch das System laufendes Signal von der DUT und schließlich eine dritte Referenzlaserabtastung, (wiederum ohne durch das System laufendes Signal von der DUT). Für die dritte Abtastung wird die am Gleichspannungsmesser gemessene Gleichstromkomponente idc an die Gleichstromkomponente idc angepaßt, die für die anfängliche DUT-Abtastung gemessen worden ist.
Obwohl es möglicherweise vorzuziehen ist, die drei Abtastungen in dieser Reihenfolge abzuschließen, kann in der Praxis die Reihenfolge geändert werden. Zum Beispiel kann eine anfängliche Dunkelpegelabtastung durchgeführt werden, bevor die zu testende Vorrichtung eingeschaltet wird, gefolgt von der Referenzlaserabtastung. In diesem Fall ist die dritte Abtastung diejenige der DUT, wodurch die am Spannungsmesser gemessene Gleichstromkomponente idc an den Wert von idc angepaßt wird, der für die Referenzlaserabtastung gemessen worden ist, wodurch wiederum sichergestellt wird, daß die Referenzlaserabtastung und die DUT-Abtastung schrotrauschen-angepaßt sind. Diese Sequenz kann jedoch weniger bequem sein, da RIN-Messungen für die zu testende Vorrichtung häufig bei mehreren unterschiedlichen optischen Leistungen erforderlich sind.
Einer der Vorteile der Eingliederung des Referenzlasers ist, daß aufgrund der flachen Frequenzantwort Nicht-Linearitäten im System berechnet und kompensiert werden können, wenn die zu testende Vorrichtung bewertet wird. Eine Unsicherheit bei der Subtraktion des Schrotrauschen-Pegels wird ebenfalls minimiert aufgrund der schrotrauschen-begrenzten Leistungsfähigkeit des Referenzlasers. Die Systemkalibrierung kann einfach und häufig berechnet werden, was die systematischen Fehler in der Messung reduziert.
Das System kann verwendet werden, um RIN-Werte für eine Laservorrichtung beliebiger Wellenlänge zu messen, vorausgesetzt der im System enthaltene Photodetektor hat einen geeigneten Wellenlängenerfassungsbereich und es steht ein geeigneter Referenzlaser zur Verfügung. Das System kann daher verwendet werden, um RIN-Werte für eine Dauerstrich- oder Pulslaservorrichtung zu messen, und ist insbesondere nützlich für die Messung von RIN- Werten von Halbleiterlaserdiodenvorrichtungen, wie sie für Telekommunikationsanwendungen verwendet werden.
Das Mittel zum Erzeugen eines optischen Referenzsignals kann eine beliebige optische Breitbandrauschquelle sein (z. B. breitbandig über den interessierenden Frequenzbereich), und nicht nur ein Laser. Zum Beispiel kann das optische Referenzsignal erzeugt werden durch einen Erbium dotierten Faserverstärker in Kombination mit einem schmalbandigen Filter, das ein flaches Rauschspektrum bis zu einer durch das verwendete Filter bestimmten Frequenzgrenze liefert. Dies kann eine sekundäre Rauschnorm bilden, die über das Referenzlasersystem verfolgt werden kann, welches die primäre Norm bildet.
Das System kann ferner verwendet werden, um eine Rauschfigur von optischen Verstärkern zu messen, und kann besonders nützlich sein für die Mikrowellen-Rauschpegelkalibrierung.

Claims

1. System zum Messen eines oder mehrerer Rauschbeiträge zu einem optischen Ausgangssignal OPTDUT (3) von einer Vorrichtung (1), das umfaßt:

ein Mittel (19), das ein breitbandiges, im wesentlichen schrotrauschen-begrenztes optischen Referenzsignals OPTREF (21) erzeugt,

ein Erfassungsmittel (10), das die optischen Signale OPTDUT und OPTREF (3, 21) empfängt und die optischen Signale in äquivalente elektrische Signale ELECDUT bzw. ELECREF umsetzt, die jeweils eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente (13) umfassen, wobei die Gleichstromkomponenten (13) der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF im wesentlichen gleich sind,

ein Mittel (12), das die Wechselstromkomponenten und die Gleichstromkomponenten (13) der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF trennt,

ein Mittel (14), das die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF mißt,

ein Mittel (16), das die Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale verstärkt, und

ein Mittel (18), das die verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale bei mehreren Frequenzen mißt, wobei die Messung wenigstens einer der verstärkten Wechselstromkomponenten oder der Gleichstromkomponenten (13) der elektrischen Signale ELECDUT bzw. ELECREF eine Anzeige für einen oder mehrere der Rauschbeiträge zum optischen Ausgangssignal OPTDUT (3) liefert.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das System ein Mittel (19) umfaßt, das ein im wesentlichen schrotrauschen-begrenztes optisches Referenzsignal (21) OPTREF mit einer Linienbreite, die kleiner ist als eine untere Frequenzgrenze, erzeugt, wobei OPTREF und OPTDUT (3, 21) im wesentlichen schrotrauschen-angepaßt sind.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein erstes optisches Isolationsmittel (4a, 6a) umfaßt, durch das das optische Signal OPTDUT übertragen wird, um somit die Reflexion des optischen Signals OPTDUT (3) zu minimieren.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, das ferner ein zweites optisches Isolationsmittel (4b, 6b) umfaßt, durch das das optische Signal OPTPEF (21) übertragen wird, um somit die Reflexion des optischen Signals OPTPEF (21) zu minimieren.

5. System nach Anspruch 1 oder 2, das umfaßt:

wenigstens eine erste Freiraumoptik-Isolatorkomponente (4a und/oder eine erste Faseroptik-Isolatorkomponente (6a), durch die das optische Signal OPTDUT (3) übertragen wird, und

wenigstens eine zweite Freiraumoptik-Isolatorkomponente (4b und/oder eine zweite Faseroptik-Isolatorkomponente (6b), durch die das optische Signal OPTREF (21) übertragen wird.

6. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Mittel, das ein optisches Referenzsignal OPTREF (21) erzeugt, einen Referenzlaser (19) umfaßt.

7. System nach Anspruch 6, bei dem der Referenzlaser (19) ein diodengepumpter Erbium-dotierter Glasringlaser ist.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, das ferner ein Dämpfungsmittel (7) umfaßt, um wenigstens das von der Vorrichtung ausgegebene optische Signal OPTDUT (3) und/oder das vom Referenzlaser ausgegebene optische Signal OPTREF (21) zu dämpfen.

9. System nach Anspruch 8, bei dem das Dämpfungsmittel ein optisches Dämpfungsglied (7) ist, das eine Dämpfung zwischen 0 und 60 dB bewirken kann.

10. System nach Anspruch 9, bei dem das Erfassungsmittel ein Photodetektor (10) ist.

11. System nach Anspruch 10, bei dem das Mittel, das die verstärkte Wechselstromkomponente des elektrischen Signals mißt, ein Spektrumanalysator (18) ist.

12. System nach Anspruch 11, bei dem das Mittel, das die Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale verstärkt, ein Verstärker (16) ist, der eine Verstärkung zwischen 10 dB und 50 dB bewirken kann.

13. System nach Anspruch 11, bei dem das Mittel, das die Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale verstärkt, ein Verstärker (16) ist, der eine Verstärkung zwischen 30 dB und 50 dB bewirken kann.

14. System nach Anspruch 12 oder 13, bei dem das Mittel, das die Gleichstromkomponenten (13) der elektrischen Signale mißt, ein Spannungsmesser (14) ist.

15. System nach Anspruch 1, das einen Erbium dotierten Faserverstärker zum Erzeugen eines breitbandigen, im wesentlichen schrotrauschenbegrenzten optischen Referenzsignals (3) OPTREF umfaßt.

16. Verfahren zum Ermitteln des Vorrichtungsrauschleistungsbeitrags NL zur Gesamtrauschleistung NT eines optischen Signals (3), wobei das optische Ausgangssignal OPTDUT von einer Vorrichtung (1) eine Wellenlänge λ besitzt, unter Verwendung einer Vorrichtung, die eine thermische Rauschleistung NTH zur Gesamtrauschleistung NT beiträgt, wobei die Gesamtrauschleistung ferner einen Schrotrauschleistungsbeitrag NQ umfaßt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

(i) Erzeugen eines breitbandigen, im wesentlichen schrotrauschenbegrenzten optischen Referenzsignals (21) OPTREF,

(ii) Erfassen der optischen Signale OPTDUT und OPTREF (3, 21) und Umsetzen der optischen Signale in äquivalente elektrische Signale ELECDUT bzw. ELECREF unter Verwendung eines Erfassungsmittels (10), wobei ELECDUT und ELECREF jeweils eine Wechselstromkomponente und eine Gleichstromkomponente (13) umfassen, wobei die Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF jeweils idc(DUT) und idc(REF) sind, und Ändern des optischen Referenzsignals (21) OPTREF, so daß idc(DUT) und idc(REF) im wesentlichen gleich sind,

(iii) Trennen der Wechselstromkomponente und der Gleichstromkomponente (13) der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF, (iv) Messen einer oder zwei der Gleichstromkomponenten idc(DUT) und idc(REF) der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,

(vi) Verstärken einer oder zwei der Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,

(vii) Messen einer oder zwei der verstärkten Wechselstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF,

(viii) Messen der Wechselstromkomponente des elektrischen Signals, das vom Erfassungsmittel (10) bei Abwesenheit von OPTDUT und OPTREF (3, 21) ausgegeben wird, um somit eine Anzeige für die thermische Rauschleistung NTH zu erhalten, und

(ix) Herleiten des Vorrichtungsrauschleistungsbeitrages NL zum optischen Ausgangssignal OPTDUT (3, 21) aus den gemessenen Werten der Wechselstromkomponenten und der Gleichstromkomponenten der elektrischen Signale ELECDUT und ELECREF.

17. Verfahren nach Anspruch 16, das die folgenden Schritte umfaßt:

(i) Erzeugen eines im wesentlichen schrotrauschen-begrenzten optischen Referenzsignals OPTREF (21) mit einer spezifischen Wellenlänge, wobei OPTDUT und OPTREF (3, 21) schrotrauschen-angepaßt sind und wobei OPTREF (21) eine Linienbreite aufweist, die kleiner ist als eine untere Frequenzgrenze.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, das ferner die weiteren Schritte umfaßt:

(i) Messen des Antwortverhaltens des Erfassungsmittels BREFλ im wesentlichen bei der Wellenlänge des optischen Referenzsignals OPTREF (21),

(ii) Messen des Antwortverhaltens BDUTλ des Erfassungsmittels (10), das im wesentlichen bei der Wellenlänge der Vorrichtung (1) betrieben wird,

(iii) Herleiten des Antwortverhaltens Bλ des Systems, das im wesentlichen bei der Wellenlänge der Vorrichtung (1) betrieben wird, aus den gemessenen Werten von BDUTλ und BREFλ, und

(iv) Herleiten wenigstens eines antwortverhaltensunabhängigen Rauschleistungsbeitrags zur Gesamtrauschleistung NT.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16, 17 oder 18, das ferner die weiteren Schritte umfaßt:

(i) Herleiten der mittleren elektrischen Leistung PAVG der Vorrichtung (1) aus dem gemessenen Wert der Gleichstromkomponente (13) idc(DUT), und

(ii) Herleiten des Verhältnisses der Vorrichtungsrauschleistung NL zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung (1) PAVG, um somit eine Anzeige für die relative Rauschintensität der Vorrichtung (1) RINDUT zu liefern.

20. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 16, 17 oder 18, das ferner die weiteren Schritte umfaßt:

(ii) Herleiten des Verhältnisses der Summe aus der Schrotrauschenleistung NQ und der Vorrichtungsrauschleistung NL zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung (1) PAVG.

21. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 16 bis 20, das ferner die weiteren Schritte umfaßt:

(ii) Herleiten des Verhältnisses der Gesamtrauschleistung NT zur mittleren elektrischen Leistung der Vorrichtung (I) PAVG, um somit eine Anzeige für das relative Intensitätsrauschen des Systems RINSYS zu liefern.