光功率計知識

1、光功率計知識一、概述（一）用途光功率計是光的最基本測量儀器之一，主要用于光功率和光損耗的測量，廣泛應用于光通信設備及光電武器裝備的測試，還可以應用于教學實驗、科學研究等領域。（二）分類與特點按照光功率測量方法的不同，光功率計可以分為熱轉(zhuǎn)換型光功率計和半導體光電檢測型光功率計。熱轉(zhuǎn)換型光功率計特點利用黑體吸收光功率后溫度升高的特性，來計算光功率的大小。這種光功率計的優(yōu)點是光譜響應曲線平坦、準確度高，缺點是成本高、響應時間較長，因此，一般被用來作為標準光功率計。 半導體光電檢測型光功率計特點利用半導體PN結的光電效應，通過計算，得出光功率的大小。目前，適合于光纖通信系統(tǒng)應用的光檢測器有PIN光電二

2、極管和雪崩光電二極管（APD）。APD具有雪崩放大作用、響應度高，但附加噪聲大、偏置電壓高、溫度穩(wěn)定性差、結構復雜且價格高。與APD相比，PIN光電二極管具有低噪聲、高響應度、零偏置電壓、高測量靈敏度和較高的溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點，因此通用光功率計一般采用PIN光電二極管作為光電探測器件。（三）產(chǎn)品國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)生產(chǎn)光功率計的廠家主要有：中國電子科技集團41所、天津德力、上海嘉慧、上海光之虹等單位。國產(chǎn)光功率計大多以單通道、功率范圍在+3-70dBm、波長范圍在4001650nm以內(nèi)的中低檔產(chǎn)品為主，高檔光功率計幾乎被以美國安捷倫和加拿大EXFO等為代表的國外公司壟斷，多通道、光功率計的功率范圍達+

3、10-110dBm、波長范圍達3801800nm。其中，41所生產(chǎn)的光功率計的測量功能和性能指標與國外高檔光功率計相當。（四）技術發(fā)展趨勢 高精度、寬工作波長范圍和大動態(tài)范圍是光功率計追求的目標； 多通道、模塊化、集成化是未來光功率計產(chǎn)品主要的發(fā)展趨勢； 向著多控制接口、高自動化、高智能化方向不斷發(fā)展。二、基本工作原理PIN型光功率計主要由：PIN光電二極管、放大電路、A/D變換器、數(shù)據(jù)處理、顯示等部分電路構成。PIN型光功率計的原理框圖如圖1所示。圖1光功率計原理框圖PIN光電二極管接收光輸入后，由于價帶中電子吸收了光子而躍遷到導帶,產(chǎn)生一個電子空穴對，若在耗盡區(qū)產(chǎn)生，那么在自建電場的作用下

4、，電子向N區(qū)漂移，空穴向P區(qū)漂移，產(chǎn)生了與輸入光功率成正比的電流信號，經(jīng)I/V變換、程控放大電路等放大到一定的電壓，然后再經(jīng)A/D變換器變換成數(shù)字信號送CPU進行數(shù)據(jù)處理與校準，用軟件完成對數(shù)轉(zhuǎn)換計算，最后得到被測光功率的線性值和對數(shù)值，并將結果顯示出來。三、主要技術指標以PIN光電二極管作為光電探測器的光功率計是目前國內(nèi)外的主流產(chǎn)品，以下敘述此種光功率計的主要技術指標：功率測量準確度用來衡量光功率計測量的準確性，一般在5%左右。波長范圍用于光通信領域的半導體材料光探測器，可覆蓋400nm1800nm波長范圍。 功率范圍半導體光功率計的功率測量范圍一般在+3dBm一70dBm，高靈敏度光功率計

5、可達90dBm以下。 分辨率在線性顯示方式下最高可到0.11，或?qū)?shù)方式下最高可達0.001dB。四、選購注意事項光功率計是工程檢測人員使用最為頻繁的通信測試儀器之一，用戶要根據(jù)自己的具體應用，選擇合適的產(chǎn)品。按選購時要考慮的因素逐一排序（如圖2所示）就不難選擇最適合您測量要求的光功率計。圖2光功率計選擇排序選購光功率計應考慮因素：價格選購光功率計首先需要考慮產(chǎn)品價格范圍。光功率計的價格取決于許多因素，包括功率范圍、波長范圍、顯示分辨率等。一般情況下，相同指標的光功率計，國產(chǎn)比進口產(chǎn)品價格便宜很多。探頭和接口類型幾乎在光功率計所有性能中，光探頭是最應仔細選擇的部件。光探頭是一個固態(tài)光電二極管，

6、它從光纖網(wǎng)絡中接收耦合光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號。選擇光功率計最重要的標準是使光探頭類型與預期的工作波長范圍相匹配?？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)標準連接器。評價校準精度和制造校準程序這個因素與校準精度息息相關，光纖和連接器的性能標準與你的系統(tǒng)要求相一致。充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST（美國國家標準技術研究所）建立了美國標準，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。 測量范圍和顯示分辨率確定符合你測量范圍需求的光功率計型號。以dBm為單位表示，測量范圍（量程）是全面的參數(shù)，包括確定輸入信號的最小/最大范圍（這樣光功率計可以保證所有精度，線性度（BELLCORE確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1dBor0.01dB）是否滿足應用要求。 直接插入損耗測量的dB功能大多數(shù)光功率計具備dB功能（相對功率），直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不提供此功能。