光功率和光功率计介绍
来源: 阅读:169 发布时间:2023-08-10 12:45:06
光功率和光功率计介绍

一、什么是光功率?

光功率英文(wén)為(wèi)luminous power,是光在单位时间内所做的功。光功率单位常用(yòng)毫瓦(mw)和分(fēn)贝毫瓦(dbm)来表示,其中两者的关系為(wèi):1mW=0dBm,小(xiǎo)于1mw的分(fēn)贝毫瓦為(wèi)负值。光功率是光信号测量的基本和常见的参数。

二、什么是光功率计?光功率计的作用(yòng)和类型

光功率计英文(wén)為(wèi)optical power meter,是指用(yòng)于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。在光纤系统中,测量光功率是最基本的测量,像電(diàn)子學(xué)中的万用(yòng)表;在光纤测量中,光功率计是常用(yòng)表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率,一台光功率计就能(néng)够评价光端设备的性能(néng)。用(yòng)光功率计与稳定光源组合使用(yòng),则能(néng)够测量连接损耗、检验连续性,并帮助评估光纤链路传输质量。

对于任何光纤传输系统的生产制造、安装、运行和维护,光功率测量是必不可(kě)少的。在光纤领域,没有(yǒu)光功率计,任何工程、实验室、生产車(chē)间或電(diàn)话维护设施都无法工作。例如:光功率计可(kě)用(yòng)于测量激光光源和LED光源的输出功率;用(yòng)于确认光纤链路的损耗估算;其中最重要的是,它是测试光學(xué)元器件(光纤、连接器、接续子、衰减器等)的性能(néng)指标的关键仪器。

光功率计根据内置的光電(diàn)探测器的面积分(fēn)為(wèi):1、直径约為(wèi)5mm的大面积光電(diàn)探测器,适合测量平行光束;2、直径小(xiǎo)于1mm的小(xiǎo)面积光電(diàn)探测器,其灵敏度较高并且成本低,缺点是难以校准。

三、如何选择光功率计?

要选择适合的光功率计,考虑以下四个要素:1、选择最优的探头类型和连接器接口类型(LC、MPO或MTP、SC、ST、FC、MT-RJ)。2、评价校准精度和制造校准程序,与光纤和接头要求范围相匹配。3、确定这些型号与测量范围和显示分(fēn)辨率相一致。4、具备直接插入损耗测量的dB功能(néng)。

首先,在光功率计所有(yǒu)性能(néng)中光探头是最应仔细选择的部件。光探头是一个固态光電(diàn)二极管,它从光纤网络中接收耦合光,并将之转换為(wèi)電(diàn)信号。可(kě)以使用(yòng)专用(yòng)的连接器接口输入到探头,或用(yòng)通用(yòng)接口UCI(使用(yòng)螺扣连接)适配器,UCI能(néng)接受绝大多(duō)数工业标准连接器。基于选定波長(cháng)的校准因子,光功率计電(diàn)路将探头输出信号转换,把光功率读数以dBm方式显示在屏幕上。选择光功率计最重要的标准是使光探头类型与预期的工作波長(cháng)范围相匹配。值得一提的是,在进行测量时,InGaAs在三个传输窗口都有(yǒu)上佳表现,与锗相比InGaAs具有(yǒu)在所有(yǒu)三个窗口更為(wèi)平坦的频谱特性,在1550nm窗口有(yǒu)更高的测量精度,同时具有(yǒu)优越的温度稳定性和低噪声特性。

其次光纤和连接器的性能(néng)标准与系统的要求相一致。应分(fēn)析是什么原因导致用(yòng)不同的连接适配器测量值不确定?充分(fēn)考虑其它的潜在误差因素是很(hěn)重要的,虽然NIST(美國(guó)國(guó)家标准技术研究所)建立了美國(guó)标准,但是来自不同生产厂家相似的光源、光探头类型、连接器的频谱是不确定的。

第三确定符合测量范围需求的光功率计型号。以dBm為(wèi)单位表示,测量范围(量程)是全面的参数,包括确定输入信号的最小(xiǎo)/最大范围,这样光功率计可(kě)以保证所有(yǒu)精度、線(xiàn)性度(一般确定為(wèi)+0.8dB)和分(fēn)辨率(通常為(wèi)0.1dB或 0.01dB)是否满足应用(yòng)要求。光功率计的最重要选择标准是光探头类型与预期的工作范围相匹配。

最后光功率计应具备dB 功能(néng)(相对功率),直接读取光损耗在测量中非常实用(yòng)。没有(yǒu)dB功能(néng),技术人员必须记下单独的参考值和测量值,然后计算其差值。所以dB功能(néng)给使用(yòng)者以相对损耗测量,因而提高生产率,减少人工计算错误。

四、光功率计的基本指标

光功率计基本指标主要為(wèi)四个:1、波長(cháng)范围。这与光功率计内部使用(yòng)的光電(diàn)探测器类型有(yǒu)关,例如硅探测器波長(cháng)范围一般為(wèi)450~1000nm;砷化镓探测器波長(cháng)范围一般為(wèi)800~1700nm。2、可(kě)探测的最大与最小(xiǎo)功率范围,典型功率范围為(wèi)-100~+3dBm。3、以dB或W為(wèi)单位的显示分(fēn)辨率,典型分(fēn)辨率為(wèi)0.001dB或10pW。4、功率计所产生的内部噪声,典型情况下為(wèi)1~50pW(由北京海洋兴业科(kē)技股份有(yǒu)限公司提供)。

五、光功率中一混淆的概念

在光功率概念中,有(yǒu)几个容易弄混的概念:光照度、光强度、光通量、光能(néng)量、光功率

光照度也為(wèi)光照强度(简称照度),表示物(wù)體(tǐ)表面积被照明程度的量,指一个被光線(xiàn)照射的表面上的照度(illumination/illuminance),照度的单位為(wèi)lx(勒克斯),也有(yǒu)用(yòng)lux(流明)的,1 lx = 1 lm/㎡。

光强度简称光强,國(guó)际单位是candela(坎德拉),简写cd,其它单位有(yǒu)烛光、支光。光强度定义為(wèi)照射在单位面积上的光通量。设面元dS上的光通量為(wèi)dΦ,则此面元上的光照度E=dΦ/dS。

光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能(néng)量,单位瓦特每平方米,即单位面积上的光功率,Φ=dW/ds。

光能(néng)量就是光功率,是光在单位时间内所做的功,光功率单位常用(yòng)毫瓦(mw)和分(fēn)贝(db)表示。

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