通信用可調諧激光源校準規(guī)范

JJF1198—20221通信用可調諧激光源校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于通信用可調諧激光源的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJG(YD)055—2002可調諧激光光源凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3概述通信用可調諧激光源(以下簡稱可調諧源)是用于測量無源光器件的重要設備之一,也是光傳輸設備研發(fā)、生產和密集波分復用通信系統(tǒng)測試中不可缺少的設備?？烧{諧源可以在一定范圍內輸出不同波長的光,滿足國際電信聯(lián)盟(ITU)標準要求。從實現(xiàn)技術上主要分為電流控制技術、溫度控制技術和機械控制技術等類型。用于通信設備和器件測試的可調諧源主要采用機械控制的外腔式調節(jié)技術。4計量特性4.1光波長4.1.1調節(jié)范圍:(1260~1650)nm。4.1.2最大允許誤差:±0.02nm。4.1.3重復性:±5pm。4.1.4穩(wěn)定度:±5pm(15min)。4.2邊模抑制比≥40dB。4.3線寬>50kHz(相關開關關閉);>50MHz(相關開關開啟)。4.4光功率4.4.1最大輸出功率:≥+5dBm。4.4.2穩(wěn)定度:±0.05dB(1h)。4.4.3非線性:±0.2dB。注:以上技術指標不適用于合格性判別,僅供參考。5校準條件5.1環(huán)境條件JJF1198—202225.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃。5.1.2相對濕度:≤80%。5.1.3電源:(220±11)V,(50±1)Hz。5.1.4實驗室應無劇烈震動和影響測量結果的電磁干擾。5.2校準用設備5.2.1光波長計a)測量范圍:(1250~1650)nm;b)最大允許誤差:±1pm;c)分辨力:≤0.1pm。5.2.2光譜分析儀a)波長范圍:(1250~1650)nm;b)功率測量范圍:(-50~+18)dBm;c)功率最大允許誤差:±0.5dB;d)動態(tài)范圍:≥40dB(±0.2nm處)。5.2.3光功率計a)工作波長:(1250~1650)nm;b)測量范圍:(-60~+13)dBm;c)最大允許誤差:±0.35dB;d)功率非線性:±0.02dB;e)分辨力:≤0.01dB。5.2.4頻譜分析儀a)頻率范圍:3Hz~3GHz;5.2.)對擴展不確定度:Urel=0.3%(k=2)。帶寬:≥500MHz。5.2.6延時光纖a)長度:≥20km;b)衰減系數(shù):<0.22dB/km(1550nm)。5.2.7光隔離器a)工作波長:1310nm和1550nm;b)插入損耗:<5dB;c)隔離度:>35dB。5.2.8光纖活動連接器:建議采用FC/PC型或FC/APC型。5.2.9法蘭盤:建議采用FC型,插入損耗:≤0.1dB,重復性:≤0.05dB。6校準項目和校準方法6.1外觀及工作正常性檢查a)被校儀器應有型號、出廠編號、制造廠名及相應的警示標志等;JJF1198—20223b)被校儀器應帶有必要的附件;c)被校儀器各部件應安裝牢固,能確保正常工作;d)被校儀器開機后顯示功能和操作功能等正常;e)所有校準用設備和被校的可調諧源均置于平穩(wěn)的工作平臺上并進行預熱。各段連接光纖的位置在測試過程中應保持固定,調整可調諧源的輸出功率,使其滿足光波長計或光譜分析儀測量的合適接收光功率。6.2光波長調節(jié)范圍校準a)按圖1連接設備,設置可調諧源波長分辨力為最小值,將輸出端接至光波長計。圖1光波長測試連接圖b)按照被校儀器說明書給出的光波長調節(jié)范圍,在該范圍內分別設置可調諧源光波長為下限值和上限值,在光波長計上讀取光波長的最小值和最大值作為光波長調節(jié)范圍。6.3光波長示值校準a)按圖1連接設備,設置可調諧源波長分辨力為最小值。b)設置可調諧源光波長為λx,將輸出端接至光波長計。c)從光波長計中讀取光波長的參考值λs,按公式(1)計算示值誤差。Δ=λx-λs(1)d)其他待校波長點按b)、c)的校準步驟進行。e)在可調諧源的波長調節(jié)范圍內,選取波長范圍的上限和下限作為波長校準點,并按10nm間隔選取其他波長校準點。6.4光波長重復性測量a)按圖1連接設備,設置可調諧源波長分辨力為最小值。b)在較大波長范圍內(建議取20nm),先設置最小波長點λ1,再設置最大波長點m≥2),每次設置完,在光波長計上分別完成λ1i和λ2i的測量,并記錄,原始記錄推薦λ2。按該順序重復設置最小波長點和最大波長點,重復設m≥2),每次設置完,在光波長計上分別完成λ1i和λ2i的測量,并記錄,原始記錄推薦格式見附錄A,按公式(2)計算光波長重復性。c)在較小波長范圍內(建議取2nm)選取波長點,重復b)、c)步驟。式中:λ1max,λ1min—分別為m次測量得到的光波長λ1的最大值與最小值;λ2max,λ2min—分別為m次測量得到的光波長λ2的最大值與最小值。6.5光波長穩(wěn)定度測量a)按圖1連接設備,設置可調諧源波長分辨力為最小值。b)按被?？烧{諧源的說明書要求選擇波長點和輸出功率。JJF1198—20224c)在一定時間內(建議取15min),按相等的時間間隔記錄光波長值,測得n個光(3)計算光波長穩(wěn)定度。波長值λi(i=1,2,…,n;n≥10),并記錄,原始記錄推薦格式見附錄A,(3)計算光波長穩(wěn)定度。Sλt=±(3)式中:λimax,λimin—分別為時間t內測量得到光波長的最大值和最小值。6.6邊模抑制比測量a)按圖2連接設備。圖2邊模抑制比測試連接圖b)適當調節(jié)光譜分析儀的顯示波長范圍和幅度比例,使光譜主縱模與其相鄰邊模以適當?shù)姆蕊@示在光譜分析儀的屏幕上。c)按被?？烧{諧源的說明書要求,選擇待測波長點λi(i為待測點數(shù)),在光譜分析儀上讀出邊模抑制比并記錄,原始記錄推薦格式見附錄A。6.7線寬測量a)按圖3連接設備。圖3線寬測試連接圖b)按被?？烧{諧源的說明書要求選擇波長點和輸出功率,調節(jié)頻譜分析儀的頻率掃描范圍和幅度比例,并設置合適的分辨率帶寬,保證頻譜以適當?shù)姆?、頻寬與掃描速度顯示在頻譜分析儀的屏幕上。c)將被校可調諧源相關開關設置為關閉狀態(tài)。d)利用光耦合器將可調諧源輸出的光分為上下兩路,其中一路經(jīng)過光纖延時,再經(jīng)過光耦合器合成一路,由光電探測器拍頻出電信號,在頻譜儀上讀出電信號峰值下降3dB時的頻率寬度,將其一半作為線寬的測量值。將被?？烧{諧源相關開關設置為開啟狀態(tài),重新測量并記錄,原始記錄推薦格式見附錄A。6.8最大輸出功率測量a)按圖4連接設備。JJF1198—20225圖4光功率測試連接圖b)按被?？烧{諧源的說明書要求設置可調諧源波長點,設置功率為最大輸出功率。c)選擇待測波長點λi(i為待測點數(shù)),在光功率計上讀出最大輸出功率值,并記錄,原始記錄推薦格式見附錄A。6.9光功率穩(wěn)定度測量a)按圖4連接設備。b)按被?？烧{諧源的說明書要求選擇波長點和輸出功率。c)在一定時間內(建議取1h),按相等的時間間隔記錄光功率值,測得n個光功式(4)計算光功率穩(wěn)定度。率值Pi(i=1,2,…,n;n≥10),單位為dBm,式(4)計算光功率穩(wěn)定度。St=±(4)式中:Pimax,Pimin—分別為時間t內測得光功率的最大值與最小值。6.10光功率非線性測量a)按圖4連接設備。b)按被校可調諧源的說明書要求選擇波長點。c)設置光源輸出功率為最大輸出功率,并以1dB的步長逐步降低光功率,分別記(5)式中:Δmax,Δmin—分別為不同光功率設置點示值誤差的最大值與最小值。7校準結果校準結果應在校準證書上反映,推薦校準證書內頁格式見附錄B。校準證書應準確、客觀地報告校準結果。校準結果用校準數(shù)據(jù)的形式給出,并給出測量不確定度,不確定度評定示例見附錄C。校準證書應至少包括以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;JJF1198—20226g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性或應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性或應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;m)校準證書校準人、審核人和簽發(fā)人的簽名,以及簽發(fā)日期;n)校準結果僅對被校對象有效的聲明;o)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。8復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔,建議不超過1年。更換重要部件、維修或對儀器性能有懷疑時,應及時校準。JJF1198—20227附錄A校準原始記錄推薦格式證書編號:共頁第頁1.外觀及工作正常性檢查外觀工作正常性檢查2.光波長示值設置值λx測量值λs示值誤差λx-λs3.光波長重復性大范圍內選取波長點次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m次數(shù)設置值λ2測量值λ2i重復性±|λ2imax-λ2imin|/212…mJJF1198—20228證書編號:共頁第頁小范圍內選取波長點次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m4.光波長穩(wěn)定度次數(shù)時間測量值λx/nm123………n最大波長值λi=最小波長值λi=穩(wěn)定度Rλt=±(λi-λi)/2注:如自動測試,附計算機打印的記錄。5.邊模抑制比波長/nm邊模抑制比/dBλ1λ2……λiJJF1198—20229證書編號:共頁第頁相關開關關閉:相關開關開啟:7.最大輸出功率波長/nm最大輸出功率/dBλ1λ2……λi8.光功率穩(wěn)定度次數(shù)時間功率值/dB12………n最大值Pimax最小值Pimin穩(wěn)定度St=±(Pi-Pi)/2注:如自動測試,附計算機打印的記錄。JJF1198—202210證書編號:共頁第頁9.光功率非線性dB次數(shù)設置功率值Pai測量功率值Pbi示值誤差Δi=Pai-Pbi12…………n示值誤差最大值Δimax示值誤差最小值Δimin非線性L=±(Δi-Δi)/2注:如自動測試,附計算機打印的記錄。測量結果的不確定度光波長示值:邊模抑制比:線寬:光功率:溫度℃相對濕度%電源電壓V校準日期校準人(簽名)核驗人(簽名)JJF1198—202211附錄B校準證書內頁推薦格式證書編號:共頁第頁1.光波長示值誤差設置值λx測量值λs示值誤差λx-λs2.光波長重復性大范圍內選取波長點次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…mJJF1198—202212證書編號:共頁第頁小范圍內選取波長點nm次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m次數(shù)設置值λ1測量值λ1i重復性±|λ1imax-λ1imin|/212…m3.光波長穩(wěn)定度:4.邊模抑制比波長/nm邊模抑制比/dB相關開關關閉:相關開關開啟:JJF1198—202213證書編號:共頁第頁6.最大輸出功率測試波長/nm最大輸出功率/dB……7.光功率穩(wěn)定度:8.光功率非線性:測量結果的不確定度光波長示值:邊模抑制比:線寬:光功率:JJF1198—202214附錄C通信用可調諧激光源校準不確定度評定示例依據(jù)通信用可調諧激光源校準規(guī)范的各校準項目的計量特性、校準條件及校準方法的規(guī)定,對可調諧源進行了校準,針對光波長示值、邊模抑制比、線寬和光功率測量結果的不確定度進行了評定。C.1光波長示值校準C.1.1光波長示值測量模型Δ=λx-λs(C.1)Δ—光波長示值誤差,nm;λx—光波長設置值,nm;λs—光波長計測量值,nm。C.1.2不確定度來源C.1.2.1被?？烧{諧源波長的穩(wěn)定性引入的不確定度。C.1.2.2光波長計測量波長引入的不確定度。C.1.2.3光波長計分辨力引入的不確定度。C.1.2.4測量重復性引入的不確定度。C.1.2.5被?？烧{諧源波長設置重復性引入的不確定度。C.1.3標準不確定度評定C.1.3.1被?？烧{諧源波長的穩(wěn)定性引入的標準不確定度u1被?？烧{諧源波長的穩(wěn)定度為±0.001nm,區(qū)間半寬度a1=0.001nm,按照均勻分布,k=3,則C.1.3.2光波長計測量波長引入的標準不確定度u21550.0500nm,則u=a1C.1.3.2光波長計測量波長引入的標準不確定度u21550.0500nm,則光波長計測量波長的相對不確定度為5×10-7(k=2),設測試波長點為λx=C.1.3.3光波長計分辨力引入的標準不確定度u3u=5×10-7×λx/2=5×10-7×1550.0500nm/2≈0.000C.1.3.3光波長計分辨力引入的標準不確定度u3光波長計分辨力為0.0001nm,a2為分辨力的一半,即a2=0.00005nm,按照均勻分布,k=3,則C.1.3.4測量重復性引入的標準不確定度u4u3=a2C.1.3.4測量重復性引入的標準不確定度u4對1550.0500nm點測10次,分別得:1550.0488,1550.0489,1550.0492,1550.0485,1550.0489,1550.0493,1550.0496,1550.0495,1550.0491,JJF1198—2022151550.0489,單位為nm。其中λj=1550.0491nmC.1.3.5被?？烧{諧源波長設置重復性引入的標準不確定度u5被?？烧{諧源的波長設置重復性為±0.0001nm,區(qū)間半寬度a3=0.0001nm,按照均勻分布則C.1.4不確定度合成C.1.4.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.1。u=a3/3=0.000C.1.4不確定度合成C.1.4.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.1。表C.1標準不確定度評定表ui不確定度來源分布kiui/nm評定方法u1被?？烧{諧源波長的穩(wěn)定性均勻 30.00058Bu2波長計測量波長正態(tài)20.00039Bu3光波長計分辨力均勻 30.00003Bu4測量重復性正態(tài)—0.00034Au5被?？烧{諧源波長設置重復性均勻 30.00006BC.1.4.2合成標準不確定度由于各標準不確定度分量間不相關,所示,合成標準不確定度利用下式計算C.1.4.3擴展不確定度取包含因子k=2C.1.4.3擴展不確定度取包含因子k=2,則U=kuc=2×0.00078nm≈0.0016nm可得到可調諧源校準波長點1550.0500nm測量結果的不確定度U=0.0016nm(k=2)(k=2)。C.2.1不確定度來源C.2.1.1光譜分析儀功率測量線性引入的標準不確定度。C.2.1.2測量重復性引入的標準不確定度。C.2.2不確定度評定C.2.2.1光譜分析儀功率測量線性引入的標準不確定度u1JJF1198—202216光譜分析儀功率測量非線性為±0.05dB,區(qū)間半寬度a1=0.05dB,按均勻分布,k=3,則C.2.2.2測量重復性引入的標準不確定度u2u=a1/3=0.05dB/C.2.2.2測量重復性引入的標準不確定度u2在1550nm波長點對可調諧光源的邊模抑制比重復測量3次,得到46.9,47.1,校準結果時可得47.1,單位為dB,采用極差法,查表得測量次數(shù)n=3時,dn=1.69,則單次測量作為校準結果時可得u=(x-x)/1.69=0.2dB/1.69≈0.12dBC.2.3不確定度合成C.2.3.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.2。表C.2標準不確定度評定表ui不確定度來源分布kiui/dB評定方法u1功率測量線性均勻 30.03Bu2測量重復性正態(tài)—0.12AC.2.3.2合成標準不確定度由于各不確定度分量間不相關,所以合成標準不確定度利用下式計算:uc=u+u=0.032+0.122dB≈0.13dBC.2.3.3擴展不確定度取包含因子k=2,則U=kuc=2×0.13dB≈0.3dB可得到可調諧源1550nm處邊模抑制比測量結果的不確定度U=kuc=2×0.13dB≈0.3dBC.3線寬校準C.3.1不確定度來源C.3.1.1頻譜分析儀頻率測量準確性引入的標準不確定度。C.3.1.2測量重復性引入的標準不確定度。C.3.2不確定度評定C.3.2.1頻譜分析儀頻率測量準確性引入的標準不確定度u1依據(jù)頻譜分析儀計量證書,頻譜分析儀頻率測量相對不確定度為0.3%,包含因子k=2,k=2,則C.3.2.2測量重復性引入的標準不確定度u2JJF1198—2022在1550nm波長點對可調諧光源的線寬重復測量3次,得到115,122,118,單位時可得為kHz,采用極差法,查表得測量次數(shù)n=3時,dn=1.69,則單次測量作為校準結果時可得C.3.3不確定度合成C.3.3.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.3。表C.3標準不確定度評定表ui不確定度來源分布kiui/dB評定方法u1頻率測量準確性正態(tài)20.15%Bu2測量重復性正態(tài)—3.5%AC.3.3.2合成標準不確定度由于各不確定度分量間不相關,所以合成標準不確定度利用下式計算uc=u+u=0.15%2+3.5%2≈3.6%C.3.3.3相對擴展不確定度取包含因子k=2,則U=2×3.6%=8%可得到可調諧源1550取包含因子k=2,則U=2×3.6%=8%C.4光功率校準C.4.1不確定度來源C.4.1.1被?？烧{諧源功率穩(wěn)定性引入的不確定度。C.4.1.2光功率計測量功率準確性引入的不確定度。C.4.1.3光功