●光功率計（optical power meter ）

在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是zui基本的。光功率計主要用于光功率和光損耗的測量，通過測量發(fā)射端機或光網(wǎng)絡(luò)的功率，一臺光功率計就能夠評價光端設(shè)備的性能。

用光功率計與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續(xù)性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

※光功率計分類

按照光功率測量方法的不同，光功率計可以分為熱轉(zhuǎn)換型光功率計和半導(dǎo)體光電檢測型光功率計。

熱轉(zhuǎn)換型光功率計利用黑體吸收光功率后溫度升高的特性，來計算光功率的大小，這種光功率計的優(yōu)點是光譜響應(yīng)曲線平坦、準確度高，但成本偏高、響應(yīng)時間較長，因此，一般被用來作為標準光功率計。

半導(dǎo)體光電檢測型光功率計利用半導(dǎo)體PN結(jié)的光電效應(yīng)，通過計算，得出光功率的大小。

※光功率計工作原理

光電探測器將輸入光功率轉(zhuǎn)換成與之成正比的電流信號，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)字信號送CPU進行數(shù)據(jù)處理與校準，用軟件完成對數(shù)轉(zhuǎn)換計算，zui后得到被測光功率的線性值和對數(shù)值，并將結(jié)果顯示出來。

※光功率計主要技術(shù)指標

光功率計主要技術(shù)指標包括：波長范圍、功率范圍、功率測量準確度、分辨率。

●穩(wěn)定光源（Stable light source）

穩(wěn)定光源是被廣泛應(yīng)用的光電子基礎(chǔ)測量儀器之一，主要用于 對光系統(tǒng)發(fā)射已知功率和波長的光。對現(xiàn)成的光纖系統(tǒng)，通常也可把系統(tǒng)的發(fā)射端機當作穩(wěn)定光源；如果端機無法工作或沒有端機，則需要單獨的穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源的波長應(yīng)與系統(tǒng)端機的波長盡可能一致。穩(wěn)定光源與光功率計結(jié)合在一起，可以測量光纖系統(tǒng)的光損耗。

※穩(wěn)定光源分類

穩(wěn)定光源按發(fā)射中心波長的不同，可以分為單一波長光源、多路穩(wěn)定光源、波長可調(diào)穩(wěn)定光源三類。

單一波長光源，例如如850nm穩(wěn)定光源、980nm穩(wěn)定光源、1310nm穩(wěn)定光源、1480nm穩(wěn)定光源、1550nm穩(wěn)定光源等，一般情況，波長單一光源穩(wěn)定度比較高，并可以增加集成內(nèi)部調(diào)制功能（即帶內(nèi)調(diào)制的穩(wěn)定光源，用于移去雜散光或用于同相檢測）和集成外部調(diào)制功能（即帶外調(diào)制的穩(wěn)定光源，用作電/光變換器進行基帶特性測量）。

多路穩(wěn)定光源主要用于多芯光纜損耗的測量，可以同時輸出多路波長的光信號。通常將兩個或兩個以上單一波長光源集成在一起，例如，同時能輸出1310nm和1550nm兩個波長的光信號，即雙路穩(wěn)定光源，也可以將更多的單一光源集成在一起，構(gòu)成多路穩(wěn)定光源。

波長可調(diào)穩(wěn)定光源是指輸出光的波長在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)設(shè)置，該類光源zui大的特點是波長和功率在一定范圍內(nèi)均可以連續(xù)設(shè)置，主要用于密集波分復(fù)用元器件和光纖放大器的參數(shù)測試。

※穩(wěn)定光源工作原理

電源電路產(chǎn)生激光器驅(qū)動和其它電路所需的各種電源；衰減電路用于設(shè)置激光器的工作電流，從而改變光源的輸出功率，可在0-6dB范圍內(nèi)連續(xù)衰減；調(diào)制電路產(chǎn)生一定頻率的方波，用來調(diào)制激光器，產(chǎn)生調(diào)制光；主控制電路控制內(nèi)調(diào)制和衰減電路；保護電路一是采取開關(guān)機延時電路、限流和防止反向驅(qū)動激光器的措施，使激光器組件不致因通過大驅(qū)動電流而損壞，二是對激光器組件進行溫度控制，使激光器組件在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)工作，不致因溫度過高而損壞；顯示電路用來顯示當前光源的工作狀態(tài)和衰減量。

※穩(wěn)定光源的主要技術(shù)指標

中心波長：是指光源輸出光的光譜幾何中心波長。在實際應(yīng)用中，無法產(chǎn)生只具有單一波長的光源，即使是純度zui高的激光，也有一定的波長分布范圍，例如需要產(chǎn)生波長為1550nm的激光，光源產(chǎn)生的也許是1549nm-1551nm的激光，但是1550nm這個波長的光能量zui大，就是所謂的中心波長。

光譜寬度：指光譜或光譜特性的波長范圍的量度。

輸出功率：是指輸出激光的功率。

穩(wěn)定度：表示光源在規(guī)定時間內(nèi)輸出光功率的變化情況，變化量越小，穩(wěn)定度越好。

內(nèi)調(diào)制頻率：是指內(nèi)部電路加在輸出激光上的調(diào)制頻率。

衰減：指光源的輸出功率在一定范圍內(nèi)可以連續(xù)遞減。

●光萬用表（Optical Multimeter）

光纖多用表是一種的光網(wǎng)絡(luò)工程作業(yè)工具，融光源、光功率計、光纖識別等功能于一體，用來測量光纖鏈路的光功率損耗。

光萬用表主要技術(shù)指標：

光功率測試波長：可以測試的波長范圍，如850nm、1310nm、1550nm。

光功率測試范圍：測試相關(guān)波長的功率范圍，如-50~+3dBm。

光功率測試準確度：測試光功率的準確度，如±0.20dB。

光源波長：光源模塊的工作波長，如1310nm、1550nm。

光源輸出頻率：光源的調(diào)制頻率，如270Hz、1kHz、2kHz。

光源光穩(wěn)定度：光源輸出光功率的穩(wěn)定度，如±0.08dB/1h。

光接口：光纖連接接口，如FC/PC、 FC/APC、SC/PC、SC/APC等接口。有些光纖多用表的部分接口為選件，用戶可以根據(jù)測試需要選擇。

●光時域反射儀（optical time-domain reflectometer）

光時域反射儀簡稱OTDR，它根據(jù)光的后向散射與菲涅耳反向原理制作，利用光在光纖中傳播時產(chǎn)生的后向散射光來獲取衰減的信息，通過對測量曲線的分析，了解光纖的均勻性、缺陷、斷裂、接頭耦合等若干性能的儀器?？捎糜跍y量光纖衰減、接頭損耗、光纖故障點定位以及了解光纖沿長度的損耗分布情況等，是光纜施工、維護及監(jiān)測中*的工具。

※光時域反射儀分類

OTDR按照結(jié)構(gòu)類型可以分為臺式、便攜式、手持式、掌上型、卡式及模塊化等類型產(chǎn)品。臺式和便攜式OTDR體積較大、重量較重，攜帶不方便，一般適用于實驗室，早期產(chǎn)品中存在，目前已不再生產(chǎn)；手持式和掌上型OTDR體積小、重量輕、便于攜帶，是目前OTDR市場上的主力產(chǎn)品；卡式及模塊化OTDR不能獨立作為測試儀器，必須借助PC機平臺，通過在PC機上運行相應(yīng)的應(yīng)用軟件，并通過PC機內(nèi)部的總線接口或外部接口與卡式或模塊化OTDR通信，zui終實現(xiàn)OTDR測試功能，該類OTDR一般適用于用戶進行二次開發(fā)，主要應(yīng)用于光纜監(jiān)控系統(tǒng)中。

OTDR按照所測試的光纖類型也可以分為單模OTDR、多模OTDR及單多模一體化OTDR。

OTDR按照能夠提供的測試波長數(shù)量可分為單波長、雙波長、三波長及四波長等類型產(chǎn)品。

※光時域反射儀工作原理

　　　OTDR測試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來進行。當光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時，會由于光纖本身的性質(zhì)、連接器、接合點、彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射和反射。其中一部分的散射和反射就會返回到OTDR中，返回的有用信息由OTDR的探測器來測量，它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時間或曲線片斷。

從發(fā)射信號到返回信號所用的時間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計算出距離:d=(c×t)/2(IOR)。在這個公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號發(fā)射后到接收到信號（雙程）的總時間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。因為光在玻璃中要比在真空中的速度慢，所以為了地測量距離，被測的光纖必須要指明折射率（IOR），IOR是由光纖生產(chǎn)商來標明。

　　 OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號都有所損耗。

　　 菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個別點而引起的，這些點是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點上，會有很強的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點，光纖終端或斷點 。

OTDR的工作原理就類似于一個雷達。它先對光纖發(fā)出一個信號，然后觀察從某一點上返回來的是什么信息。這個過程會重復(fù)地進行，然后將這些結(jié)果進行平均并以軌跡的形式來顯示，這個軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號的強弱（或光纖的狀態(tài)）。

※光時域反射儀主要技術(shù)指標

光輸出中心波長：是由輸出光譜的峰值譜與其它譜縱模按規(guī)定方法(RMS法或FWHM法)計算求得的波長值。由于在不同的波長點光纖損耗值不同，光輸出中心波長通常應(yīng)與被測光纖系統(tǒng)所用的波長一致，一般標稱為850nm或1300nm或1310nm或1550nm等。OTDR的實際輸出波長與標稱波長的偏差一般應(yīng)小于±20nm，如果波長偏差較大將會引起較大的損耗測試誤差。

動態(tài)范圍：以dB表示，該參數(shù)反映測長能力，在相同的條件下，動態(tài)范圍越大，則可測試的距離越長，另外，對相同的動態(tài)范圍指標，光纖鏈路的平均損耗（以dB/km表示）越小，則可測試的距離越長。動態(tài)范圍的大小除與測試波長有關(guān)外，還與發(fā)射的光脈沖寬度有關(guān)，脈寬越寬，則動態(tài)范圍越大。

測距準確度：測距準確度為反映光時域反射計所測得的光纖長度與光纖真實長度偏差程度的指標。

測損耗線性度：測損耗線性度（以dB/dB表示）表明OTDR測量均勻損耗光纖曲線的線性誤差，決定不同測量條件下測試損耗的準確度。

事件/衰減盲區(qū)：以m表示，反映了光時域反射計的測短能力，即近端測試能力，事件/衰減盲區(qū)的大小與脈寬有關(guān)，脈寬越寬，則盲區(qū)越大，一般光時域反射計標稱的盲區(qū)都是指在zui小脈寬條件下測得的。

　　測試距離：實際上測試距離就是光在光纖中的傳播速度乘上傳播時間，對測試距離的選取就是對測試采樣起始和終止時間的選取。測量時選取適當?shù)臏y試距離可以生成比較全面的軌跡圖，對有效的分析光纖的特性有很好的幫助。

　　脈沖寬度：可以用時間表示，也可以用長度表示，在光功率大小恒定的情況下，脈沖寬度的大小直接影響著光的能量的大小，光脈沖越長光的能量就越大。同時脈沖寬度的大小也直接影響著測試死區(qū)的大小，也就決定了兩個可辨別事件之間的zui短距離，即分辨率。顯然，脈沖寬度越小，分辨率越高，脈沖寬度越大測試距離越長。

　　折射率：就是待測光纖實際的折射率，這個數(shù)值由待測光纖的生產(chǎn)廠家給出，單模石英光纖的折射率大約在1.4－1.6之間。越的折射率對提高測量距離的精度越有幫助。這個問題對配置光路由也有實際的指導(dǎo)意義，實際上，在配置光路由的時候應(yīng)該選取折射率相同或相近的光纖進行配置，盡量減少不同折射率的光纖芯連接在一起形成一條非單一折射率的光路。

來源：大西洋儀器