Ваша заявка принята. В ближайшее время мы с вами свяжемся.


Строй-ТК 

Мы в соцсетях:
пн.-пт. с 9:00 до 19:00
Полезная информация
Глоссарий
Статьи
СКС
ВОЛС
Введение в волоконно-оптические кабели
Оптические рефлектометры. Основные характеристики и принципы работы
Импульсный оптический рефлектометр
Измерение потерь при термическом соединении оптических волокон
Влияние разрешающей способности оптического рефлектометра на точность измерений
Оптоволоконные стыки, показывающие усиление
Значимость установки эффективного группового показателя преломления
Методы измерения параметров оптических компонентов, ВОЛС и ВОСП.
Часть 1.
Часть 2.
Часть 3.
Часть 4.
Часть 5.
Часть 6.
Часть 7.
Часть 8.
ЦОД
ОПС
Видеонаблюдение
СКУД
Охранная сигнализация
АТС
Обслуживание сетей
Cистемы безопасности
Системы кондиционирования и вентиляции
Системы часофикации
Системы коллективного приема телевидения
Электроснабжение и освещение
Разное интересное и полезное
Мнение экспертов
Вопросы и ответы
Черный список контрагентов - Заказчики
Черный список контрагентов - Поставщики
Расчет стоимости
Заявка на проект
Я зарегистрирован на Портале Поставщиков

Проектирование и монтаж СКС
Монтаж электроснабжения и освещения
Монтаж системы видеонаблюдения
Установка охранно-пожарной сигнализации
Проект ЭОМ

Методы измерения параметров оптических компонентов, ВОЛС и ВОСП. Часть 1.

Измерение оптической мощности, затухания и вносимых потерь.

Измерение оптической мощности.
Измерение оптической мощности является метрологической основой волоконной оптики, а измерительный преобразователь оптической мощности в той или иной форме используется практически в каждом средстве измерения параметров световой волны. Различают измерение абсолютной и относительной мощности: первое – используется для определения характеристик источников и приемников оптического излучения, а второе – для измерения его ослабления, усиления, возвратных и вносимых потерь. Например, измерение абсолютной мощности оптического передатчика или чувствительности оптического усилителя (ОУ), позволяет определить запас мощности, а измерение относительной мощности позволяет установить потери ОВ, коэффициента усиления ОУ и другие. Оптическая мощность обычно определяется на основе измерений электрической мощности, так как последняя может быть точно определена по току и напряжению. Большинство лабораторий национальных стандартов, таких, как NIST (США), PTB (Германия) и NPL (Великобритания), детально исследуют этот вопрос. Можно выделить две основные группы измерителей оптической мощности:
  • измерители мощности с термофотодиодами (ТФД), основанные на измерении повышения температуры, вызванного оптическим излучением;
  • измерители мощности с фотодиодами (ФД), основанные на использовании фотонов оптического излучения, генерирующих связанные пары: электрон-дырка.
Хотя измерители мощности на ФД имеют небольшой диапазон рабочих длин волн, а также нуждаются в абсолютной калибровке, они используются чаще вследствие своей высокой чувствительности. Измерители мощности на ТФД предпочтительнее использовать в метрологических лабораториях ввиду их высокой стабильности и независимости показаний от длины волны оптического излучения в широком динамическом диапазоне. Кроме этого, сами ТФД могут быть непосредственно проверены при помощи измерений электрической мощности. Характеристики этих типов измерителей мощности приведены в табл. 6.1-1.

Характеристики
Измерители мощности с ТFD
Измерители мощности с FD
Зависимость от l
Диапазон длин волн

не зависят
от УФ до ИК
зависят
2:1
Калибровка
возможна самокалибровка
необходима
Чувствительность
низкая (порядка 1 мкВт)
высокая (менее 1 мкВт)
Точность
±1%
±2%

Измерители мощности с термофотодиодами.
Известны различные принципы измерения оптической мощности с помощью ТФД, наиболее распространенный из них основан на радиометрическом методе замещения, являющемся в общем случае методом автокалибровки. Согласно этому методу измеритель мощности сначала подвергается воздействию оптического излучения, а затем излучение отсекается (при помощи шторки или прерывателя) и заменяется электрическим источником, мощность которого контролируется так, чтобы поддерживать постоянную температуру. Так как электрическая мощность может быть измерена с высокой точностью, то обеспечивается высокая точность данного метода измерения оптической мощности.
В этом методе поглощающий слой, например, поверхность, покрытую черной краской, сначала облучают падающим светом, а затем нагревают его резистором, имеющим контакт с поглощающим слоем. Одна сторона резистора имеет изолированный слой серебра, покрытого черной краской для уравнивания колебаний температуры. Температура измеряется при помощи термобатареи (последовательно соединенных термоэлементов, расположенных в непосредственной близости от серебряной пластины), вырабатывающей напряжение, пропорциональное разности температур между поглощающим слоем и поверхностью с достаточно большой тепловой массой. Нелинейность метода не рассматривается, так как основой является достижение равенства температур для двух типов возбуждения. Необходимо, однако, обеспечить следующее:
  • Необходимую площадь поверхности с большой тепловой массой для поддержания постоянной температуры во время измерения;
  • Блокирование фонового и рассеянного светового излучения;
  • Оптимизацию теплового потока между поглощающим слоем и нагревателем;
  • Высокую поглощающую способность поверхности;
  • Точное измерение электрической мощности.
Другая реализация данного метода основана на том, что вместо последовательного оптического и электрического воздействия, ТФД непрерывно электрически нагревается, потребляя мощность несколько большую оптической мощности, которую предстоит измерить, при этом фиксируется напряжение на ТФД. Затем он подвергается оптическому воздействию, а электрическая мощность уменьшается посредством обратной связи до тех пор, пока напряжение на ТФД не станет таким же, как и прежде. Результат измерения оптической мощности представляет собой разницу значений электрической мощности в этих двух процедурах (в измерении напряжения на ТФД нет необходимости).
Наибольшая трудность при использовании ТФД заключается в их низкой чувствительности и большой продолжительности измерения (постоянная времени от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от размера ТФД). Лучшие результаты возможны при использовании термочувствительных элементов, выполненных на полупроводниковых материалах. Такие характеристики позволяют использовать тепловые измерители мощности для проведения калибровки, для других измерений в волоконно-оптической технике они используются довольно редко.
Особым типом теплового измерителя мощности является криогенный радиометр, представляющий собой ТФД, помещенный в вакуум и охлажденный жидким гелием до 6° К. Криогенные радиометры являются наиболее точными измерителями мощности благодаря тому, что:
  • при 6° К энергия, необходимая для увеличения температуры на 1° К, значительно снижается, что уменьшает постоянную времени и, следовательно, время измерения;
  • тепловые потери от излучения существенно уменьшаются (энергия излучения пропорциональна T4);
  • тепловое излучение соединительных проводов резистора, может устранить, сделав их сверхпроводящими;
  • потери от тепловой конвекции устраняются путем эксплуатации ТФД в вакууме.
На практике криогенные радиометры при измерении мощности позволяют достичь погрешности, равной ±0,01%, однако вследствие высокой стоимости оборудования и сложности его эксплуатации они обычно используются только в национальных калибровочных лабораториях.

Измерители мощности с фотодиодами.
Большим преимуществом ФД является то, что они способны измерять модулируемую высокочастотную мощность уровня менее 1 пВт (-90 дБм), однако из-за значительной зависимости от длины волны их полоса пропускания обычно не превышает одной октавы. Тем не менее, на сегодняшний день вследствие высокой чувствительности, малой инерционности и простоты использования ФД является наиболее распространенным фоточувствительным элементом. Эти элементы широко используются в большинстве измерительных средств, применяемых в телекоммуникациях.
Исходя из функционального назначения ФД, при их рассмотрении пользуются понятием чувствительности, так как в результате воздействия оптического излучения на ФД он создает фототок, интенсивность (оптическая мощность) которого пропорционально числу фотонов. Согласно, чувствительность ФД определяется отношением фототока к оптической мощности:
Чувствительность фотодиода.
а при наличии усиления M выражением:
Чувствительность ФД.
Используя выражение для оптической мощности фотона за время Dt при частоте световой волны v, вместо 1-ой формулы получим:
,
где h – постоянная Планка, c – скорость света, e – заряд электрона; h- квантовая эффективность, равная 1 для PIN-диода, l – длина волны.

Мгновенное значение тока фотодиода определяется выражением:
,
где E(t)-напряженность поля излучения.

На практике ФД отклоняются от этой зависимости, так как:
  • существует верхняя критическая длина волны, за пределами которой энергия фотона становится ниже энергии запрещенной зоны п/п материала, что приводит к резкому снижению чувствительности
  • при короткой длине волны некоторые фотоны поглощаются за пределами i-области фотодиода
  • происходит снижение чувствительности вследствие промежуточной рекомбинации
  • любые отражения от поверхности или внутри фотодиода уменьшают чувствительность.
Последний фактор очень важен, так как отражения могут создавать значительные погрешности при измерении оптической мощности и вносимых потерь. Так, чистый InGaAs имеет показатель преломления, равный 3,5, что приводит к 31% отражений, для уменьшения которых обычно используются антиотражательные, например, четвертьволновые однослойные покрытия. Они уменьшают уровень отражений до 1% в пределах ограниченного диапазона длин волн. Если такой уровень отражений необходим в более широком диапазоне длин волн, используют многослойные покрытия. Следует отметить, что в некоторых случаях наблюдается периодическая структура отражений, что приводит к возникновению трудно устранимых оптических помех.




Обратите внимание на наши специальные предложения:

Рекламный баннер.



Нам доверяют:

  • Техническое обслуживание электроустановки Потребителя.
  • Акадо Телеком.
  • МФТИ.
  • Хоум Кредит.
  • ФГУП НИИ Аэропроект.
  • АРМО.
  • Авито.
  • ПАО СБЕРБАНК.
  • Е-Сервер.ру.
  • НПФ Благосостояние.
  • Эвалар.
  • Манго Телеком.
  • СКЦ Росатома.
  • J&T Bank.
  • Энвижн Груп.
  • АО ЭНИЦ.
  • Связной Банк.
  • Присско.
  • Сеть гипермаркетов ОКЕЙ.
  • ТЭМБР банк.
  • Компания Р-Стайл.
  • Россельхозбанк.
  • Транскапиталбанк.
  • Аргументы и факты.
  • Ситроникс КАСУ.
  • Банк УРАЛСИБ.
  • Желтые Страницы.
  • Техносерв АС.
  • ПК ХК Электрозавод.
  • ИБ Веста.
  • Юнимакс.
  • Гипермаркет Мосмарт.

Лицензии и сертификаты
Наши клиенты
Новости
Акции
Полезная информация
Новости отраслей
Вакансии
Контакты

© 2008-2017 ГК "Строй-ТК": проектирование, поставка, монтаж и техническое обслуживание инженерных систем объекта. г. Москва, 1-й Варшавский проезд, д. 2К1А
Web-дизайн, разработка сайта - студия Obsudim. Оптимизация, продвижние сайтов и поддержка.
Сайт работает на системе управления сайтом Handy.CMS
Система управления сайтом 
			Handy.CMS         Студия веб-дизайна 'Obsudim'