光功率计

附录1 光纤通信实验仪简介 光功率计简介 光通信离不开光功率这个重要参数。发送机输出光功率，接收机接收光功率。接收机灵敏度和动态范围的测量，实际上也是在满足一定误码率条件下测量，能接收的最小光功率和最大光功率，光纤衰耗、接头衰耗的测量，实际上也是测量光纤两端的光功率。而光功率计就是测量光功率的仪。 测量光功率有热学法和光电法。热学法在波长特性、测量精度等方面较好，但响应速度慢，灵敏度低，设备体积大。光电法有较快的响应速度、良好的线性特性而且灵敏度高，测量范围大但其波长特性和测量精度方面不如热学法。因此，根据热学法制成的光功率计一般均作为光功率计，例如日本安藤公司生产的AQ-1112B型，它的传感器采用热电堆，测量精度高，可达±2%以内，但灵敏度较低，只能测量10uW（-20dBm）以上的光功率，因此光通信测量中一般很少采用此类光功率计。 光通信中的光功率较很弱，范围大约从nW级到mW级。本节重点介绍光通信测量中普遍采用的用光电法制作的光功率计，一股有通用型号和高灵敏度型。其中高灵敏度型光功率计利用斩波器（通常和功率计的传感器装在一起）将被测光信号调制成一定频率的交流信号，以利于放大器放大，改善信噪比，可使灵敏度比通用型提高20~30dBm，例如日本安藤公司生产的AQ-1135E光功率计，灵敏度可达-90dBm。 光电法就是用光电检测器检测光功率，实质上是测量光电检测器在受光辐射后产生的微弱电流，该电流与入射到光敏面上的光功率成正比，因此，此类光功率计实际上是半导体光电传感器与电子电路组成的放大、数据处理单元的组合。 电子电路部分一般称为主机，半导体光电传感器称为探头，基本原是方框图如附图2-1所示。光功率计的主要技术指标有： 一、波长范围： 主要由探头的特性所决定，由于不同半导体材料制成的光电二极管对不同波长的光强响应度不同，所以一种探头只能在某一波长范围内适用，而且每种探头都是在其中心响应波长上校准的，为了覆盖较大的波长范围，一台主机往往配备几个不同波长范围的探头。 二、光功率计测量范围： 主要由探头的灵敏度和主机的动态范围所决定。使用不同的探头有不同的光功率测量范围。为了从强背景噪声中提取很弱的信号，以提高灵敏度，主机都设有平均处理功能，为了消除暗电流的影响，主机还高有自动偏差校准，辞去设置传感器暗电流到0。 附图2-1 光电型光功率计原理方框图 三、使用光功率计的请注意事项： 1、选择与待测光源相匹配的波长范围的探头。 2、如果待测光由活动连接器输出，应将活动连接器端面清洗干净，如果是裸光纤，应制作一个平整的垂直于轴线的端面，垂直对准传感器镜面，或者配用相应的纤维附加器（又称裸光纤适配器）和连接器附加器，光纤插入适配器并处理好端面后，即可直接和装有活动连接器的探头相耦合。选购光功率计时，应根据需要选购探头连接器的型号，以便和待测设备的活动连接器适配。目前常用的光纤活动连接器的型号有FC型，D4型、OF2型和CN3102型等。 在此，以中美合资上海嘉慧光电子技术有限公司生产的JW3203型光功率计为例做使用说明。 1．概述 JW3203手持式光功率计可用于800-1600nm波长范围以内以nw,uw,mw,dB,dBm为单位的光功率测量，显示分辨率高。设有850nm、980nm、1310nm、1550nm四个波长校准点。可线性或非线性显示光功率，既可用于光功率的直接测量，也可用于光链路损耗的相对测量。该仪器具有体积小，重量轻，便于携带和低功耗的特点，大LCD显示屏，使测量工作更加方便快捷。是有线电视系统，光纤通信等领域施工及维修的必不可少的仪器设备。 JW3203手持式光功率计规格型号： JW3203AR---校准波长：850nm、980nm、1310nm、1550nm 测量范围：-70～+3dBm 测量灵敏度：0.001nW JW3203BR---校准波长：850nm、980nm、1310nm、1550nm 测量范围：-60～+10dBm 测量灵敏度：0.01nw JW3203CR---校准波长：850nm、980nm、1310nm、1550nm 测量范围：-30～+20dBm 测量灵敏度：0.1nw JW3203DR---校准波长：850nm、980nm、1310nm、1550nm 测量范围：-30～+28dBm 测量灵敏度：0.1nw 2.技术指标 规格型号 JW3203AR JW3203BR JW3203CR JW3203DR 波长范围（nm）*1 800~1600 光敏材料 InGaAs 功率测量范围（dBm）*2 -70~+3 -60~+10 -30~+20 -30~+28 灵敏度（nW）*3 0.001 0.01 0.1 0.1 不确定度*4 ±5% 显示分辨率 线性显示：0.1%;对数显示：0.01dBm 工作温度（℃） 0~+40 存储温度（℃） -10~+60 自动关机时间（min） 10 电池持续工作时间（h） 28 电源 9V充电电池 重量（g） 250 外形尺寸（mm） 150X74X25 此外，嘉慧还可以提供带干电池手持式光功率计，其技术指标与上述型号相同，为JW3203A、JW3203B、JW3203C、JW3203D。 说明： 1 波长范围：一个标准的工作波长λ的范围从λmin至λmax，在此波长范围内的光功率计能在规定的指标下工作。 2 功率测量范围：能按规定的指标测量最大光功率的范围。 3 灵敏度：在规定的波长、功率范围内，能稳定显示的最小功率值。 4 不确定度：对某一确定的光功率的测试结果与标准光功率测试结果之间的误差。 3．组成 i.​ JW3203手持式光功率计 1只 ii.​ 操作说明 1本 iii.​ 护套 1只 iv.​ 9V碱性电池（可充电） 1节 v.​ 电源适配器 1只 4．功能说明 4.1面板简图 JW3203手持式光功率计控制面板图 4.2功能说明 （1）​ LCD显示屏 LCD显示所测得的光功率值，以dB,dBm,mW,uW,nW的形式显示；及设定的波长850nm,980nm,1310nm,1550nm. （2）​ ON/OFF键 按ON/OFF键，就可以启动JW3203，当启动超过10分钟后，而没有任何键盘被操作，即会关机；在开机状态下，按下该键，即可关机。 （3）​ W/dBm键 在设定波长下，进行光功率值的绝对测量，并可通过该键进行线性和非线性单位的切换。 （4）​ ZERO键 按动该键，进行光功率计的自调零，LCD上会自动显示“NULL”值。 （5）​ HOLD键 按动此键，就可以锁定当前的测量值，并锁定其他按键，再次按HOLD键，解除锁定功能。 （6）​ dB键 在设定波长下，进行光功率的相对测量。 （7）​ λ键 λ波长选择键，按压该键，可以选择不同的波长，有850nm,980nm,1310nm,1550nm四种波长供选择，该值也将在LCD上显示。 5．使用说明 5.1开机/关机 1．​ 按住表面板上的ON/OFF键，LCD显示，开机完毕。 2. 下按仪表面板上的ON/OFF键后，LCD无显示，光功率计关闭。 5.2绝对光功率测量 1．打开光功率计。 2．​ 设定测量波长。通过λ键选择测量波长。缺省设置为1310nm。 3．​ 如果当前显示测量单位为dB（即在相对测量模式下），按动W/dBm键，退出相对测量模式，回到绝对测量模式，当前显示单位为dBm。 4．​ 接入被测光，屏幕显示为当前测量值。 5．​ 按动W/dBm 键，执行线性/非线性值的转换测量；使显示单位在W和dBm之间切换。 5.3相对光功率测量 1．​ 设定测量波长。 2. 在绝对光功率测量模式下，接入测量光，测得当前功率值。3. 按动dB键，当前光功率值成为当前参考值，此时显示单位为dB。 4．接入另一测量光，显示当前测量光的相对光功率值。 5.4 调零 开启光功率计后，按动ZERO键，光功率计开始调零。调零过程需要大约10秒钟。 附录： 光纤损耗测量 第一步 设定基准（参考）值 ---打开JW3203光功率计，通过λ键来选择正确的工作波长。 ---打开光源（发射源），选择正确的波长并使其稳定（本过程大约需要1-2分钟）。 ---选择一根用来连接光源的光纤跳线，我们称之为发射源跳线，清洁发射源跳线的连接器。注意：发射源跳线所使用的光纤必须与被测光纤链路所使用的光纤相同。 ---用发射源跳线将光源（发射源）与JW3203光功率计相连。示意图如附图2-2所示。 ---设定JW3203至dBm档，得到此时测得的光功率值。 注意: 此时测得的光功率值应该与光源（发射源）本身的设定值相近，如果有较大偏差，请注意仔细清洁各个连接端面或者及时更换发射源跳线。 ---按JW3203光功率计的dB键, 此时JW3203的读数为0.00，并同时将所测的光功率值设置成为基准（参考）值。 注意：JW3203归零后，小数点后的位数会有轻微变化，这是正常现象。 附图2-2 第二步 光纤链路损耗测量 ---保持发射源跳线与光源（发射源）的连接。 ---把光源（发射源）与JW3203分别和需要测量的光纤链路进行连接，示意图如附图1-3所示。 注意：清洁所有的连接端面，包括所需的光纤适配器。 此时JW3203显示的读数就是被测光纤链路的损耗，单位为 dB. 例如：附图2-3中显示的光纤链路损耗为20dB. 附图2-3 5.5特殊功能 JW3203手持式光功率计采用节电设计，在仪表闲置10分钟后，将自动关机。再次使用需重新开机。 6．维护及保养 1．经常保持传感器端面清洁，做到无脂、无污染，不使用不清洁、非标准适配器接头，不要插入抛光面差的端面，否则会损坏传感器端面，使整个系统的表现大打折扣。 2．尽可能坚持使用一种适配器。 3．一旦光功率计不用时，立即盖上防尘帽，保护端面清洁，防止长期暴露在空气中附着灰尘而产生测量误差。 4．小心插拔光适配器接头，避免端口造成刮痕。 5．定期性地清洁传感器表面。清洁传感器表面时，请使用镜头纸，加清洗液后沿圆周方向轻轻插拭。 6. 若长期不用请取出电池，防止电池受潮而影响它的测量。 7．常见故障 故障表现 可能原因 解决办法 LCD显示微弱 电源不足 更换电池/用可充电电池继续充电 开机无显示 电源不足/其它 重新开机/更换电池 LCD显示数据保持不变或变化微弱 光适配器接头故障或污浊/显示被锁定 检测光适配器接头连接是否正确；清洁传感器端面。/按HOLD键解除锁定 8．更换电池 8.1在使用过程中，如果发现电池电量不足，请立即关闭光功率计。 8.2 用专门配备的可充电电池连续充电2小时以后，方可继续使用。