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光學(xué)元件

常用光纖測(cè)試儀器的性能介紹(二)

星之球激光 來源:21ic2012-02-01 我要評(píng)論(0 )   

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...

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)。可以使用專用的連接器接口(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。基于選定波長(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(美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)建立了美國標(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。

 

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