通信用可調(diào)諧光濾波器校準(zhǔn)規(guī)范

JJF2006—20221通信用可調(diào)諧光濾波器校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于(1530~1610)nm波長(zhǎng)范圍的通信用可調(diào)諧光濾波器的校準(zhǔn)。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:YD/T2154—2010可調(diào)諧光濾波器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(diào)諧光濾波器在光纖通信和光纖傳感領(lǐng)域有著重要應(yīng)用,主要用于無源光器件性能測(cè)量、密集波分復(fù)用系統(tǒng)中不同波長(zhǎng)的光信號(hào)性能監(jiān)測(cè),以及光纖光柵傳感系統(tǒng)中信號(hào)的解調(diào)與測(cè)試?？烧{(diào)諧光濾波器主要是基于光的干涉和衍射原理,基于干涉原理的可調(diào)諧光濾波器有多層介質(zhì)膜型、F-P腔型和馬赫-曾得爾型等;基于衍射原理的可調(diào)諧光濾波器有陣列波導(dǎo)光柵型和聲光型等。通信用可調(diào)諧光濾波器(以下簡(jiǎn)稱可調(diào)諧光濾波器)主要利用干涉原理,以F-P腔型可調(diào)諧光濾波器為例,其基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要由F-P腔和準(zhǔn)直鏡兩個(gè)部分組成。光波經(jīng)過準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直后進(jìn)入F-P腔,通過改變F-P腔的腔長(zhǎng)來控制波長(zhǎng)的選擇,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)濾波功能。圖1F-P腔型可調(diào)諧光濾波器的基本結(jié)構(gòu)圖JJF2006—202224計(jì)量特性4.1光波長(zhǎng)示值最大允許誤差:±0.1nm。4.2帶寬-3dB帶寬:≤0.5nm;-20dB帶寬:≤5.0nm。4.3插入損耗≤4.0dB。注:以上技術(shù)指標(biāo)不適用于合格性判別,僅供參考。5校準(zhǔn)條件5.1環(huán)境條件5.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃。5.1.2相對(duì)濕度:≤80%。5.1.3電源:AC(220±11)V,(50±1)Hz。5.1.4實(shí)驗(yàn)室應(yīng)無劇烈震動(dòng)和影響測(cè)量結(jié)果的電磁干擾。5.2校準(zhǔn)用設(shè)備5.2.1寬帶光源a)光譜范圍:(1520~1620)nm;b)光譜寬度:≥80nm(-3dB);c)光譜平坦度:±0.2dB(5nm范圍內(nèi));e)輸出功率:≥+2dBm;f)輸出功率穩(wěn)定度:±0.01dB/15min。5.2.2光波長(zhǎng)計(jì)a)測(cè)量范圍:(1520~1620)nm;b)測(cè)量分辨力:≤0.001nm;c)最大允許誤差:±0.005nm。5.2.3光譜分析儀a)波長(zhǎng)測(cè)量范圍:(1520~1620)nm;b)功率測(cè)量范圍:(-50~+18)dBm;c)波長(zhǎng)最大允許誤差:±0.3nm;d)分辨率帶寬:≤0.06nm;e)功率非線性:±0.05dB;f)功率測(cè)量分辨力:≤0.01dB;g)功率最大允許誤差:±0.35dB。5.2.4光纖活動(dòng)連接器:建議采用FC/PC型或FC/APC型。5.2.5法蘭盤:建議采用FC型,插入損耗:≤0.1dB,重復(fù)性:≤0.05dB。36校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法6.1外觀及工作正常性檢查a)被校儀器應(yīng)有型號(hào)、出廠編號(hào)及制造廠名等;b)被校儀器應(yīng)帶有必要的附件;c)被校儀器各部件應(yīng)安裝牢固,能確保正常工作;d)被校儀器開機(jī)后顯示功能和操作功能等正常;e)所有校準(zhǔn)用設(shè)備和被校儀器均置于平穩(wěn)的工作平臺(tái)上并進(jìn)行預(yù)熱。各段連接光纖的位置在整個(gè)校準(zhǔn)過程中應(yīng)保持固定,光纖接頭應(yīng)保持清潔,光纖連接器應(yīng)保持可靠連接。6.2光波長(zhǎng)示值校準(zhǔn)a)按圖2連接設(shè)備。圖2光波長(zhǎng)校準(zhǔn)連接圖b)設(shè)置可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)λx,將由可調(diào)諧光濾波器輸出的光接入光波長(zhǎng)計(jì),利用光波長(zhǎng)計(jì)進(jìn)行三次測(cè)量,記錄三次測(cè)量值λs1、λs2、λs3,計(jì)算三次測(cè)量平均值作為參考波長(zhǎng)值λs,按公式(1)計(jì)算光波長(zhǎng)示值誤差,原始記錄推薦格式見附錄A。Δ=λx-λs(1)c)其他待校波長(zhǎng)點(diǎn)按b)的校準(zhǔn)步驟進(jìn)行,在可調(diào)諧光濾波器的波長(zhǎng)調(diào)諧范圍內(nèi),選取波長(zhǎng)范圍的上限和下限作為波長(zhǎng)校準(zhǔn)點(diǎn),并按10nm間隔選取其他波長(zhǎng)校準(zhǔn)點(diǎn)。6.3帶寬校準(zhǔn)a)按圖3連接設(shè)備,設(shè)置光譜分析儀的分辨率帶寬為最小值。圖3帶寬校準(zhǔn)連接圖b)利用光譜分析儀測(cè)量可調(diào)諧光濾波器輸出光譜的-3dB帶寬,即從中心波長(zhǎng)峰值下降3dB的波長(zhǎng)間隔,重復(fù)進(jìn)行三次測(cè)量并記錄,計(jì)算三次測(cè)量平均值作為校準(zhǔn)結(jié)果,原始記錄推薦格式見附錄A。c)利用光譜分析儀測(cè)量可調(diào)諧光濾波器輸出光譜的-20dB帶寬,即從中心波長(zhǎng)峰值下降20dB的波長(zhǎng)間隔,重復(fù)進(jìn)行三次測(cè)量并記錄,計(jì)算三次測(cè)量平均值作為校準(zhǔn)結(jié)果,原始記錄推薦格式見附錄A。6.4插入損耗校準(zhǔn)a)按圖4虛線連接設(shè)備,將寬帶光源輸出端直接接入光譜分析儀,測(cè)量被校可調(diào)諧光濾波器中心波長(zhǎng)處的光功率值P1,單位為dBm,并記錄。JJF2006—20224圖4插入損耗校準(zhǔn)連接圖b)按圖4實(shí)線連接設(shè)備,將被校可調(diào)諧光濾波器接至寬帶光源和光譜分析儀之間,利用光譜分析儀測(cè)量可調(diào)諧光濾波器輸出光譜中心波長(zhǎng)處的功率值P2,單位為dBm,按公式(2)計(jì)算插入損耗值,重復(fù)進(jìn)行三次測(cè)量并記錄,計(jì)算三次測(cè)量平均值作為校準(zhǔn)結(jié)果,原始記錄推薦格式見附錄A。IL=P1-P2(2)7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映,推薦校準(zhǔn)證書內(nèi)頁格式見附錄B。校準(zhǔn)證書應(yīng)準(zhǔn)確、客觀地報(bào)告校準(zhǔn)結(jié)果。校準(zhǔn)結(jié)果用校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的形式給出,并給出測(cè)量不確定度,不確定度評(píng)定示例見附錄C。校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包括以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁及總頁數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說明被校對(duì)象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說明;m)校準(zhǔn)證書校準(zhǔn)人、審核人和簽發(fā)人的簽名,以及簽發(fā)日期;n)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的聲明;o)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書的聲明。8復(fù)校時(shí)間間隔由于復(fù)校時(shí)間間隔的長(zhǎng)短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實(shí)際使用情況自主決定復(fù)校時(shí)間間隔,建議不超過1年。更換重要部件、維修或?qū)x器性能有懷疑時(shí),應(yīng)及時(shí)校準(zhǔn)。JJF2006—20225附錄A校準(zhǔn)原始記錄推薦格式證書編號(hào):一、外觀及工作正常性檢查外觀工作正常性檢查二、光波長(zhǎng)示值波長(zhǎng)設(shè)置值λx/nm參考波長(zhǎng)值/nm示值誤差(λx-λs)/nm第一次第二次第三次平均值λs-3dB帶寬/nm第一次第二次第三次平均值-20dB帶寬/nm第一次第二次第三次平均值四、插入損耗次數(shù)第一次第二次第三次輸入功率P1/dB可調(diào)諧光濾波器輸出功率P2/dB插入損耗IL/dB插入損耗平均值/dB6測(cè)量結(jié)果的不確定度(k=2)光波長(zhǎng)示值:nm,帶寬:nm,測(cè)量結(jié)果的不確定度(k=2)溫度℃相對(duì)濕度%電源電壓V校準(zhǔn)日期校準(zhǔn)人(簽名)核驗(yàn)人(簽名)7附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁推薦格式證書編號(hào):一、光波長(zhǎng)示值設(shè)置值λx/nm標(biāo)準(zhǔn)值λs/nm示值誤差(λx-λs)/nm-3dB帶寬:nm-20dB帶寬:nm三、插入損耗光波長(zhǎng)示值:dBnm,帶寬:nm,帶寬:nm,插入損耗:dBJJF2006—20228附錄C通信用可調(diào)諧光濾波器不確定度評(píng)定示例依據(jù)可調(diào)諧光濾波器校準(zhǔn)規(guī)范的各校準(zhǔn)項(xiàng)目的計(jì)量特性、校準(zhǔn)條件及校準(zhǔn)方法的規(guī)定,對(duì)可調(diào)諧光濾波器進(jìn)行了校準(zhǔn),并對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行了評(píng)定。C.1光波長(zhǎng)示值校準(zhǔn)C.1.1光波長(zhǎng)示值測(cè)量模型Δ=λx-λs(C.1)Δ—光波長(zhǎng)示值誤差,nm;λx—光波長(zhǎng)設(shè)置值,nm;λs—光波長(zhǎng)三次測(cè)量平均值,nm。C.1.2測(cè)量不確定度來源1)光波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)引入的不確定度;2)光波長(zhǎng)計(jì)分辨力引入的不確定度;3)被?？烧{(diào)諧光濾波器波長(zhǎng)設(shè)置重復(fù)性引入的不確定度;4)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。C.1.3測(cè)量不確定度評(píng)定C.1.3.1光波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)引入的不確定度分量λx=1550.00nm,則光波長(zhǎng)計(jì)其波長(zhǎng)測(cè)量相對(duì)不確定度為5×10-7,包含因子k=2,λx=1550.00nm,則≈0.0004nm(C.2)C.1.3.2光波長(zhǎng)計(jì)分辨力引入的不確定度分量光波長(zhǎng)計(jì)分辨力為0.001nm,則a2=0.0005nm,按均勻分布,取包含因子k2=3,則≈0.00029nm(C.3)C.1.3.3被?？烧{(diào)諧光濾波器波長(zhǎng)設(shè)置重復(fù)性引入的不確定度分量被?？烧{(diào)諧光濾波器波長(zhǎng)設(shè)置重復(fù)性為±0.05nm,區(qū)間半寬度a3=0.05nm,按均勻分布,取包含因子k3=3,則≈0.029nmC.1.3.4測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量設(shè)置可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)為1550.00nm,用標(biāo)準(zhǔn)光波長(zhǎng)計(jì)進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)量。1550.50nm中心波長(zhǎng)處重復(fù)測(cè)量三次結(jié)果見表C.1。JJF2006—20229表C.1光波長(zhǎng)示值測(cè)量數(shù)據(jù)測(cè)量次數(shù)123測(cè)量值/nm1550.5101550.5201550.518平均測(cè)量值/nm1550.52采用極差法得到單個(gè)測(cè)量值的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差為s=(λmax-λmin)/dn,查表得測(cè)量次數(shù)n=3時(shí),dn=1.69,則=0.0035nm(C.5)C.1.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成C.1.4.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表見表C.2。表C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表ui不確定度來源分布kiui/nm評(píng)定方法u1標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)計(jì)測(cè)量波長(zhǎng)正態(tài)20.0004Bu2光波長(zhǎng)計(jì)分辨力均勻 30.00029Bu3可調(diào)諧光濾波器波長(zhǎng)設(shè)置重復(fù)性均勻 30.029Bu4測(cè)量重復(fù)性正態(tài)—0.0035AC.1.4.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uc=u+u+u+u=0.030nmC.1.5擴(kuò)展不確定度取包含因子k=2,則U=kuc=0.06nmC.2帶寬校準(zhǔn)C.2.1測(cè)量不確定度來源1)光譜分析儀測(cè)量波長(zhǎng)間隔引入的不確定度;2)光譜分析儀功率非線性引入的不確定度;3)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。C.2.2測(cè)量不確定度評(píng)定C.2.2.1光譜分析儀測(cè)量波長(zhǎng)間隔引入的不確定度分量光譜分析儀分辨率帶寬為0.06nm,按均勻分布,則≈0.0174nm(C.6)C.2.2.2光譜分析儀功率非線性引入的不確定度分量光譜分析儀功率非線性為±0.05dB,當(dāng)-3dB帶寬測(cè)量結(jié)果為0.38nm時(shí),-3dB功率點(diǎn)至峰值功率點(diǎn)的直線斜率為15.79dB/nm,-3dB功率點(diǎn)處的切線斜率進(jìn).量,按,勻分布,計(jì)算時(shí)取最大值,a2=0.0032nm,-3dB功率≈0.0026nm(C.7)C.2.2.3測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量設(shè)置可調(diào)諧光濾波器的中心波長(zhǎng)為1550.00nm,-3dB帶寬為0.4nm,用光譜分析儀進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)量,采用極差法得到標(biāo)準(zhǔn)偏差為s=(λmax-λmin)/dn,查表得測(cè)量次數(shù)n=3時(shí),dn=1.69,則=0.011nm(C.8)重復(fù)測(cè)量三次結(jié)果見表C.3,=.據(jù)。測(cè)量次數(shù)123測(cè)量值/nm0.380.390.36平均測(cè)量值/nm0.38C.2.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度的合成C.2.3.1標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表見表C.4。表C.4標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定表ui不確定度來源分布kiui/nm評(píng)定方法u1光譜分析儀測(cè)量波長(zhǎng)間隔均勻 30.0174Bu2光譜分析儀功率非線性均勻 30.0026Bu3測(cè)量重復(fù)性正態(tài)—0.011AC.2.3.2合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度以上各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量之間不相關(guān),合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為uc=u+u+u=0.021nmC.2.4擴(kuò)展不確定度C.3.1測(cè)量不確定度來源1)光譜分析儀功率非線性引入的不確定度;2)測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。C.3.2測(cè)量不確定度評(píng)定C.3.2.1光譜分析儀功率非線性引入的不確定度分量