光功率計(jì)

　　對(duì)于任何光纖傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)，光功率測(cè)量是必不可少的。在光纖領(lǐng)域，沒有光功率計(jì)，任何工程、實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或電話維護(hù)設(shè)施都無法工作。例如：光功率計(jì)可用于測(cè)量激光光源和LED光源的輸出功率;用于確認(rèn)光纖鏈路的損耗估算;其中最重要的是，它是測(cè)試光學(xué)元器件（光纖、連接器、接續(xù)子、衰減器等）的性能指標(biāo)的關(guān)鍵儀器。

　　針對(duì)用戶的具體應(yīng)用，要選擇適合的光功率計(jì)，應(yīng)該關(guān)注以下各點(diǎn)：

　　1、選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型

　　2、評(píng)價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序，與你的光纖和接頭要求范圍相匹配。

　　3、確定這些型號(hào)與你的測(cè)量范圍和顯示分辨率相一致。

　　4、具備直接插入損耗測(cè)量的 dB功能。

　　幾乎在光功率計(jì)所有性能中，光探頭是最應(yīng)仔細(xì)選擇的部件。光探頭是一個(gè)固態(tài)光電二極管，它從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收耦合光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?？梢允褂脤Ｓ玫倪B接器接口（僅適用一種連接類型）輸入到探頭，或用通用接口UCI（使用螺扣連接）適配器。UCI能接受絕大多數(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器?；谶x定波長(zhǎng)的校準(zhǔn)因子，光功率計(jì)電路將探頭輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換，把光功率讀數(shù)以dBm方式顯示（絕對(duì)dB等于1 mW， 0dBm=1mW）在屏幕上。圖一是一個(gè)光功率計(jì)的方塊圖。

　　選擇光功率計(jì)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是使光探頭類型與預(yù)期的工作波長(zhǎng)范圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，InGaAs在三個(gè)傳輸窗口都有上佳表現(xiàn)，與鍺相比InGaAs具有在所有三個(gè)窗口更為平坦的頻譜特性，在1550nm窗口有更高的測(cè)量精度，同時(shí)具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性和低噪聲特性。

　　光功率測(cè)量是任何光纖傳輸系統(tǒng)的制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)中必不可少的部分。

　　下一個(gè)因素與校準(zhǔn)精度息息相關(guān)。功率計(jì)是與你應(yīng)用相一致的方式校準(zhǔn)的嗎？即：光纖和連接器的性能標(biāo)準(zhǔn)與你的系統(tǒng)要求相一致。應(yīng)分析是什么原因?qū)е掠貌煌倪B接適配器測(cè)量值不確定？充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所）建立了美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，但是來自不同生產(chǎn)廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。

　　第三個(gè)步驟是確定符合你測(cè)量范圍需求的光功率計(jì)型號(hào)。以dBm為單位表示，測(cè)量范圍（量程）是全面的參數(shù)，包括確定輸入信號(hào)的最小/最大范圍（這樣光功率計(jì)可以保證所有精度，線性度（BELLCORE 確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1 dB or 0.01 dB）是否滿足應(yīng)用要求。

　　光功率計(jì)的最重要選擇標(biāo)準(zhǔn)是光探頭類型與預(yù)期的工作范圍相匹配。

　　第四，大多數(shù)光功率計(jì)具備dB 功能（相對(duì)功率），直接讀取光損耗在測(cè)量中非常實(shí)用。低成本的光功率計(jì)通常不提供此功能。沒有dB功能，技術(shù)人員必須記下單獨(dú)的參考值和測(cè)量值，然后計(jì)算其差值。所以dB功能給使用者以相對(duì)損耗測(cè)量，因而提高生產(chǎn)率，減少人工計(jì)算錯(cuò)誤。

　　現(xiàn)在，用戶對(duì)光功率計(jì)具有的基本特性和功能的選擇已經(jīng)減少，但是，部分用戶要考慮特殊需求----包括：計(jì)算機(jī)采集數(shù)據(jù)紀(jì)錄、外部接口等。

　　穩(wěn)定光源

　　在測(cè)量損耗過程中，穩(wěn)定光源（SLS）發(fā)射已知功率和波長(zhǎng)的光進(jìn)入光系統(tǒng)。對(duì)特定波長(zhǎng)光源（SLS）校準(zhǔn)的光功率計(jì)/光探頭，從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收光，將之轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。為確保損耗測(cè)量精度，盡可能使光源仿真所用傳輸設(shè)備特性：

　　1、波長(zhǎng)相同，并采用相同的光源類型（LED，激光）。

　　2、在測(cè)量期間，輸出功率和頻譜的穩(wěn)定性（時(shí)間和溫度穩(wěn)定性）。

　　3、提供相同的連接接口，并采用同類型光纖。

　　4、輸出功率大小滿足最壞情況下系統(tǒng)損耗的測(cè)量。

　　當(dāng)傳輸系統(tǒng)需要單獨(dú)穩(wěn)定光源時(shí)，光源的最優(yōu)選擇應(yīng)模擬系統(tǒng)光端機(jī)的特性和測(cè)量需求。選擇光源應(yīng)考慮如下方面：

　　激光管（LD）來自LD發(fā)射的光，波長(zhǎng)帶寬窄，幾乎是單色光，即單波長(zhǎng)。與LED相比，通過其光譜波段（小于5nm）的激光不是連續(xù)的，在中心波長(zhǎng)的兩邊，還發(fā)射幾個(gè)較低峰植的波長(zhǎng)。與LED光源相比，雖然激光光源提供更大功率，但價(jià)格高于LED。激光管常用于損耗超過10dB的長(zhǎng)途單模系統(tǒng)。應(yīng)盡量避免用激光光源測(cè)量多模光纖。

　　發(fā)光二極管（LED）：

　　LED具有比LD 更寬的光譜，通常范圍為50~200nm。另外，LED光是非干涉光，因而輸出功率更加穩(wěn)定。LED光源比LD光源要便宜的多，但對(duì)最壞情況損耗測(cè)量顯得功率不足。LED光源典型應(yīng)用在短距離網(wǎng)絡(luò)和多模光纖的局域網(wǎng)LAN中。LED可以用于激光光源單模系統(tǒng)進(jìn)行精確損耗測(cè)量，但前提條件是要求其輸出足夠功率。

　　光萬用表

　　將光功率計(jì)和穩(wěn)定光源組合在一起被稱為光萬用表。光萬用表 用來測(cè)量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀表可以是兩個(gè)單獨(dú)的儀表，也可以是單一的集成單元?？傊?，兩類光萬用表具有相同的測(cè)量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬用表通常功能成熟、具有各種性能但價(jià)格較高。

　　從技術(shù)的角度來評(píng)價(jià)各種光萬用表配置，基本的光功率計(jì)和穩(wěn)定光源標(biāo)準(zhǔn)仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長(zhǎng)、光功率計(jì)探頭以及動(dòng)態(tài)范圍。

　　光時(shí)域反射儀和故障定位儀

　　OTDR是最經(jīng)典的光纖儀器裝備，它提供測(cè)試時(shí)相關(guān)光纖最多的信息。OTDR本身是一維的閉環(huán)光學(xué)雷達(dá)，測(cè)量?jī)H需光纖的一個(gè)端頭。發(fā)射高強(qiáng)度、窄的光脈沖進(jìn)入光纖，同時(shí)高速光探頭紀(jì)錄返回信號(hào)。此儀器給出有關(guān)光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續(xù)點(diǎn)、連接器和故障點(diǎn)的位置以及損耗大小。

　　OTDR評(píng)價(jià)過程與光萬用表有許多相似點(diǎn)。事實(shí)上， OTDR 可以被認(rèn)為是一個(gè)非常專業(yè)的測(cè)試儀表組合：由一個(gè)穩(wěn)定高速脈沖源和一個(gè)高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關(guān)注下列屬性：

　　1、確認(rèn)工作波長(zhǎng)，光纖類型和連接器接口。

　　2、預(yù)期連接損耗和需要掃描的范圍。

　　3、空間分辨率。

　　故障定位儀大多是手持式儀器，適用于多模和單模光纖系統(tǒng)。利用 OTDR （光時(shí)域反射儀 ） 技術(shù)，用于對(duì)光纖故障的點(diǎn)定位，測(cè)試距離大多在20公里以內(nèi)。儀器直接以數(shù)字顯示至故障點(diǎn)的距離。適用于：廣域網(wǎng)（WAN）、20 km范圍的通訊系統(tǒng)、 光纖到路邊（FTTC）、單模和多模光纖光纜的安裝和維護(hù)、以及軍用系統(tǒng)。在單模及多模光纜系統(tǒng)中，要定位帶故障的連接頭、壞的接續(xù)點(diǎn)，故障定位儀是一種優(yōu)異的工具。故障定位儀操作簡(jiǎn)單，只需單鍵操作，可探測(cè)多達(dá)7個(gè)多重事件。