近年来,使用FTTH和ADSL宽带网络的用户正在迅猛增长。其中,使用光纤的FTTH通信方式因能提供高速、大容量的网络环境,使用量在不断增加,正成为我们生活中不可缺少的部分。E48光波通信
在现今的光通信技术中,光通信系统已进入到10Gbit/s的实用阶段。在日新月异的光纤通信领域里,“光功率”这一物理量成为其中最重要的测量项目之一。因此,本文特别着眼于光纤通信领域的光功率测量及其测量方法和注意点等进行了介绍。
光功率测量的基础知识E48光波通信
在光纤通信器件和光连接器的生产过程中、光纤光缆的生产和铺设过程中,都需要测量光功率,得到光输出功率、损耗、反射等特性。E48光波通信
半导体发光器件在生产制造时要检测其驱动电流和光功率的关系。E48光波通信
作为传送线路的光纤光缆在生产和铺设过程中,需要测试光信号的损耗。损耗大小使用输入光功率(Pin)与输出光功率(Pout)的比来表示,单位为dB。信号衰减为原来的一半,损耗就相当于3dB,记住这点将有助于对损耗的理解。好的传送线路损耗比较小,即使长距离传输信号衰减也比较小。E48光波通信
在生产无源光器件时要检查它的损耗和反射。反射用输入光功率(Pin)和反射光功率(Pref)的比率表示,单位为dB,被称为回波损耗。如果传送线路的无源光器件反射太强,那么反射返回的光会对信号源造成不良影响。不仅如此,器件间的多重反射也会导致传送质量的劣化。因此,必须尽可能地将无源光器件的反射降低到最小。
光功率的测量方法E48光波通信
在光纤通信领域,光电二极管探测器得到广泛使用。光电二极管就是根据入射光大小产生相应比例的光电流的一种器件,它具有高效率、低噪音及线性好等特点,因此也被使用在测量仪器(光功率计)上。E48光波通信
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光电二极管种类不同,所测光的波长范围也不同。目前,波长范围在400-1000nm的光信号一般用硅光电二极管来检测,800-1700nm的光则用InGaAs光电二极管检测。E48光波通信
图1显示的是实际光功率测量时的基本电路。首先,从光接口输入的光通过光电二极管形成电流,随后通过阻抗放大器转变成电压。此时,再根据电流的大小设置增益。接着,通过A/D转换器将模拟电压转换成数字电压,并通过CPU进行数字处理。在进行数字处理时,会对后面将要讲到的光电二极管波长灵敏度和模拟电路的非线性进行修复。最后,输出以dBm和W为单位的曲线或数据。E48光波通信
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图2是横河公司AQ2200多应用测试系统。AQ2200-2**系列的光功率计拥有高精度、测量速度快的特点,有助于提高光器件生产线的效率。另外,该系统通过结合光源、可调衰减器、光开关等模块,能够满足光通信中的各种测试要求。
光功率测量的注意点E48光波通信
接下来讲一下光功率测量中的注意点,重点着眼于光电二极管波长灵敏度和干涉的影响。E48光波通信
光电二极管波长灵敏度E48光波通信
“波长灵敏度”反映的是波长不同则光电转换比例不同。图3所显示的是,光通信中使用的硅光电二极管和InGaAs光电二极管的具有代表性的波长灵敏度特性,可以看出波长不同则灵敏度也不同。为了正确地测量光功率,不但要测量光电二极管产生的电流,还要考虑待测光的波长灵敏度。E48光波通信
光功率计可以修正波长灵敏度,通过设定测试光的波长能够正确测量光功率。E48光波通信
干涉的影响E48光波通信
近年来,在大容量光通信系统中,仅生成单一波长光的DFB-LD得到了广泛应用。单一波长就意味着是一条纯的正弦波,这样的话就容易发生同相位波重叠而相互增强、反相位波相互减弱的“干涉”现象。当在有多个光连接器及光器件的光纤传输线路中传送单一波长的光时,由于多重反射会引起光的干涉。E48光波通信
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在波长没有发生一丝波动、光纤长度没有发生任何变化的情况下,理论上应该可以测量到稳定的光功率,但是实际情况并非如此。因为受到光源和光纤的设置状态、振动、温度变化等因素影响,波长和光纤的长度会发生细微的变化。这个细微的变化引起“波动干涉”,从而造成光功率测量值的不稳定。为了有效地避免干涉、实现稳定测量光功率,有以下3种应对方法:E48光波通信
1)固定光纤的放置状态,避免震动,确保稳定的温度环境。E48光波通信
2)尽可能将光纤传送线路中反射点的反射降到最低,充分清洁光连接器表面。E48光波通信
3)对单一波长的光进行细微调制,使其成为抗干涉能力强的光(使用相干性控制功能)。或者,使用LED等不会产生干涉的光。