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福禄克测试过程中为什么出现负损耗?

发布日期:2018年08月27日   浏览次数:7次   编辑:深圳连讯

负损耗”是如何产生的?

测试参考光纤的验证很简单,对吧?是的,通常……但并非总是如此。按照参考过程将光功率计设置为0dB后,对于单模光纤,连接器对的损耗应在 0 ~ 0.20dB 之间。但是在某些情况下,损耗竟然会变成增益,让我们来看一个这样的情况。

 

验证连接器损耗的典型过程——例如验证它是否为“参考等级”——如下所示:

 

1、将测试光纤 (TC1) 连接到光源并测量输出功率,将参考值设置为 0dB (参见图1)。

 

图1.使用1跳线方法设置参考

 

2、断开 TC1 与光功率计的连接,并在 TC1 输出端与光功率计之间连接另一条测试光纤 (TC2);测量虚线圆圈所示的连接器对的损耗 (见图2)。

图2.使用UPC-UPC参考线测量TC1和TC2之间的损耗

 

3、几条测试线上收集的数据显示了预期的测量值,如 -0.19dB 和 -0.12dB。

 

4、然后,用 TC3 (UPC-APC测试线) 代替 TC2 重复测试。这不是推荐的做法,我们很快就会明白为什么。UPC 端连接到 TC1,APC 端连接到光功率计。对于此设置,连接器对的损耗测量值分别为+0.27和+0.23 dB (参见图3)。

 

图3.使用UPC-APC测试线测量TC1和TC3之间的损耗

 

显然,光功率计接收了更多的功率,但为什么?通过连接到光功率计的UPC 连接器与 APC 连接器测试光纤的光量应相等。在 UPC 和 APC 的开放端,光垂直于端面射出。从光功率计的光电二极管角度来看,当使用 APC 接口时,击中光电二极管上有效区域的光斑会发生偏移 (见图4)。它不仅位置偏移,光斑尺寸也从圆形变为略微椭圆形。。

 

图4.点位置从UPC – APC开放端面移位

 

值得注意的是,如果测试 APC-APC 光纤的损耗,可以使用 UPC-APC 测试线 (TC1) 作为参考,但这可能导致光功率计的光电二极管产生更高的响应值。如果出现这种情况,应使用一段 APC-UPC 接口的接收光纤,并将UPC端连接到光功率计,这样就很容易获得正常的测量值。
用通常在实验室中使用的各种光功率计重复上述实验,结果通常是正常的。无论光功率计接口是UPC还是APC,测出的连接器损耗值并没有显着差异,两种情况下的测量均为正常值。

导致损耗结果变为增益的原因究竟是什么?光电二极管的均一性描述了光在光电二极管不同位置的响应区域上转换成电子的能力。如果光电二极管具有良好的均一性,则其响应将不会根据光斑的位置而变化。但如果均一性不佳,就会导致在一些地方有着更高功率读数,而在另一些地方功率读数更低——意味着损耗结果偏大。现场使用的光功率计通常具有比实验室光功率计更高的不确定性。为实验室光功率计指定、选择、筛选和测试具有更好均一性的光电二极管通常成本较高,现场测试设备往往并不需要。虽然上述情况在现场测试中并不常见,但它清楚地说明了光功率计的特性,它向您展示了在进行测量时不应混合 UPC 和 APC 的原因。进行光功率测量时,对于不同的波长和不同的功率水平,检测器可能在其表面上进行光电转换时表现迥异。想象一下,光电二极管在x和y轴上的有效区域被扫描,扫描结果可以揭示可能不均匀的表面。解释这一概念的另一种方法是查看沿 3mm 光电二极管表面的响应度与位置的二维图表。具有完美均一性的检测器如图5所示。具有较差均一性的检测器表示为沿检测器有效区域具有不同的响应度 (参见图6)。

图5.光电二极管有效区域的完美均一性

 

图6.光电二极管有效区域的非均一性

 

结论:

 

- 不要将UPC和APC连接器混合/连接在一起

- 使用UPC连接器设置光功率计参考,并使用UPC连接器测量损耗

- 使用APC连接器设置光功率计参考,并使用APC连接器测量损耗

- 光电二极管沿整个响应区域(探测器表面)可能具有非均一性

- 如果测试线发出的光斑在尺寸或位置上发生变化,则光电二极管的非均一性会导致测量值发生微小变化。

 


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原创标题:福禄克测试过程中为什么出现负损耗?
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