光功率計(jì)知識(shí)

1、光功率計(jì)知識(shí)一、概述（一）用途光功率計(jì)是光的最基本測(cè)量?jī)x器之一，主要用于光功率和光損耗的測(cè)量，廣泛應(yīng)用于光通信設(shè)備及光電武器裝備的測(cè)試，還可以應(yīng)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)研究等領(lǐng)域。（二）分類(lèi)與特點(diǎn)按照光功率測(cè)量方法的不同，光功率計(jì)可以分為熱轉(zhuǎn)換型光功率計(jì)和半導(dǎo)體光電檢測(cè)型光功率計(jì)。熱轉(zhuǎn)換型光功率計(jì)特點(diǎn)利用黑體吸收光功率后溫度升高的特性，來(lái)計(jì)算光功率的大小。這種光功率計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是光譜響應(yīng)曲線(xiàn)平坦、準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)是成本高、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，因此，一般被用來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)。 半導(dǎo)體光電檢測(cè)型光功率計(jì)特點(diǎn)利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)，通過(guò)計(jì)算，得出光功率的大小。目前，適合于光纖通信系統(tǒng)應(yīng)用的光檢測(cè)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(yīng)度高，但附加噪聲大、偏置電壓高、溫度穩(wěn)定性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格高。與APD相比，PIN光電二極管具有低噪聲、高響應(yīng)度、零偏置電壓、高測(cè)量靈敏度和較高的溫度穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，因此通用光功率計(jì)一般采用PIN光電二極管作為光電探測(cè)器件。（三）產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)生產(chǎn)光功率計(jì)的廠(chǎng)家主要有：中國(guó)電子科技集團(tuán)41所、天津德力、上海嘉慧、上海光之虹等單位。國(guó)產(chǎn)光功率計(jì)大多以單通道、功率范圍在+3-70dBm、波長(zhǎng)范圍在4001650nm以?xún)?nèi)的中低檔產(chǎn)品為主，高檔光功率計(jì)幾乎被以美國(guó)安捷倫和加拿大EXFO等為代表的國(guó)外公司壟斷，多通道、光功率計(jì)的功率范圍達(dá)+

3、10-110dBm、波長(zhǎng)范圍達(dá)3801800nm。其中，41所生產(chǎn)的光功率計(jì)的測(cè)量功能和性能指標(biāo)與國(guó)外高檔光功率計(jì)相當(dāng)。（四）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 高精度、寬工作波長(zhǎng)范圍和大動(dòng)態(tài)范圍是光功率計(jì)追求的目標(biāo)； 多通道、模塊化、集成化是未來(lái)光功率計(jì)產(chǎn)品主要的發(fā)展趨勢(shì)； 向著多控制接口、高自動(dòng)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(jì)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(gòu)成。PIN型光功率計(jì)的原理框圖如圖1所示。圖1光功率計(jì)原理框圖PIN光電二極管接收光輸入后，由于價(jià)帶中電子吸收了光子而躍遷到導(dǎo)帶,產(chǎn)生一個(gè)電子空穴對(duì)，若在耗盡區(qū)產(chǎn)生，那么在自建電場(chǎng)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(hào)，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(hào)送CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與校準(zhǔn)，用軟件完成對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換計(jì)算，最后得到被測(cè)光功率的線(xiàn)性值和對(duì)數(shù)值，并將結(jié)果顯示出來(lái)。三、主要技術(shù)指標(biāo)以PIN光電二極管作為光電探測(cè)器的光功率計(jì)是目前國(guó)內(nèi)外的主流產(chǎn)品，以下敘述此種光功率計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)：功率測(cè)量準(zhǔn)確度用來(lái)衡量光功率計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確性，一般在5%左右。波長(zhǎng)范圍用于光通信領(lǐng)域的半導(dǎo)體材料光探測(cè)器，可覆蓋400nm1800nm波長(zhǎng)范圍。 功率范圍半導(dǎo)體光功率計(jì)的功率測(cè)量范圍一般在+3dBm一70dBm，高靈敏度光功率計(jì)

5、可達(dá)90dBm以下。 分辨率在線(xiàn)性顯示方式下最高可到0.11，或?qū)?shù)方式下最高可達(dá)0.001dB。四、選購(gòu)注意事項(xiàng)光功率計(jì)是工程檢測(cè)人員使用最為頻繁的通信測(cè)試儀器之一，用戶(hù)要根據(jù)自己的具體應(yīng)用，選擇合適的產(chǎn)品。按選購(gòu)時(shí)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(cè)量要求的光功率計(jì)。圖2光功率計(jì)選擇排序選購(gòu)光功率計(jì)應(yīng)考慮因素：價(jià)格選購(gòu)光功率計(jì)首先需要考慮產(chǎn)品價(jià)格范圍。光功率計(jì)的價(jià)格取決于許多因素，包括功率范圍、波長(zhǎng)范圍、顯示分辨率等。一般情況下，相同指標(biāo)的光功率計(jì)，國(guó)產(chǎn)比進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格便宜很多。探頭和接口類(lèi)型幾乎在光功率計(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，

6、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)。選擇光功率計(jì)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是使光探頭類(lèi)型與預(yù)期的工作波長(zhǎng)范圍相匹配?？梢允褂脤?zhuān)用的連接器接口（僅適用一種連接類(lèi)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。評(píng)價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序這個(gè)因素與校準(zhǔn)精度息息相關(guān)，光纖和連接器的性能標(biāo)準(zhǔn)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(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(lái)自不同生產(chǎn)廠(chǎng)家相似的光源、光探頭類(lèi)型、連接器的頻譜是不確定的。 測(cè)量范圍和顯示分辨率確定符合你測(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(xiàn)性度（BELLCORE確定為+0.8dB）和分辨率（通常0.1dBor0.01dB）是否滿(mǎn)足應(yīng)用要求。 直接插入損耗測(cè)量的dB功能大多數(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。