光功率测量方法

1、光功率测量方法与光功率计的设计1. 设计目的 ： 光功率的概念，光功率的测量方法 ;参考光功率计的设计原则进行简易光功率计 的设计。2. 光纤光功率的测量方法： 光探测器能够感受入射到光敏面上的光功率， 并把光功率转换成相应的电流。 目 前，光纤通信系统中测量光功率的探测器件主要是本征型 PN结光电二极管、PIN 结光电二极管或 APD 雪崩二极管等器件，其中后两种因为速度快而被广泛应用 于光通信设备的测量系统中，尽管 APD 管具有很高的内增益，且速度快，但是 由于它必须在很高偏置电压下才能发挥其优势，而 PIN 光电二极管除配置电压 低外还有对温度的影响比较小等优点， 而被广泛应用。 光电

2、二极管受制备的材料 影响很大，不同材料制成的 PIN 光电二极管的光谱响应特性不同，硅材料制成 的光电二极管波长范围为4001000nm,而用InGaAs材料制成的光电二极管能 够检测 8001700的红外辐射，因此常用此方法测量。3，光纤光功率计的设计：测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤， 测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。 由于我们所学知识的限制， 我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。光电法就是用光电检测器检测光功率， 设计中使用PIN光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率 P与PIN 生成电流 I 的关系式 ;I=R

3、P此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光电检测器的响应度。检测到的电流经过基本的滤噪电路的去噪后， 再经过 A/D 转换模块， 把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器PIN、放大去噪电路、 A/D 转换电路、数字显示电路这四个模块的结合。测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤， 测量光功率有热学法和光电法和 其他的特殊方法。 由于我们所学知识的限制， 我们通过自己所熟悉的光电法来实 现功率计的制作。光电法就是用光电检测器检测光功率， 设计中使用PIN光电二极管作为光电 检测器。实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率 P与PIN

4、生成电流 I 的关系式 ;I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光电检测器的响应度。检测到的电流经过基本的滤噪电路的去噪后， 再经过 A/D 转换模块， 把模拟的电信号转化 成数字信号通过数码管显示出来。因此，光功率计实际上是光电检测器PIN、放大去噪电路、 A/D 转换电路、数字显示电路这四个模块的结合被测光PINI-V变换4.所需器件:LD激光二极管共阴极数码管电路板直流稳压电源万用表信号发生器电容,100PF,各1个14111-1个个个个电阻 100K,47K,24K,1K，10ohm，240ohm, 200ohm，1k,470ohm 导线钳子,镊子若干5.模块设计:(1)放

5、大电路模块1直流放大电路:L«r LITCIhJIL此图为直流放大电路的截图，通过调节 R1的值可以使电流转化为电压并放大到 相应的倍数。左侧为小信号电流输入端右侧为测试电压输入端2,交流放大电路:99 R £a为小信号输入点。b为测试电压输入点注：此电路是在不失真的情况下，尽可能的放大信号。但由于没时间完成交直转 换最终没完成交流部分，交直转换电路如下：(2) 模数转换模块，利用模数转换芯片ICL7107将电信号转换成二进制的数字 信号并经过译码器译码，最后连接数码管显示，具体电路图如下：如29如KL3236a14侧诅电压揃入输入为直流信号时LO.tor6.实验内容:.0

6、47 ut3310vi'jffrin71250Bl11ITie1624161fi121归'671/5fiR1013M10112；£B.2!4十匕3135Fos 51' l：TZVW Eha（1）芯片ICL7107需要自己熟悉其模数转化原理及各管脚的接入情况（2）在直流电源上自制负电源接入 26脚（3）测试数码管的共极情况（我们用共阴极的）。因为仿真用的数码管是共阳极 的，而提供的是共阴极的，所以最终我们接了反相器，虽然插板子很麻烦但结果 显示很清晰。（4） 电路连接好之后为使 36脚的基准电压为100mV，需要调试两个滑动变阻 器来实现。设计用的滑动变阻器，老

7、师提供的没有合适的，我们就自己试阻值让 结果更精确。比如，35、36管脚之间的1K的可变电阻，我们最终确定用440ohm 的电阻代替，调试时先从480ohn调到510ohm,发现低于测试电压就又从 480ohm 调到330ohm，发现高于测试电压，最终发现用 440ohm的电阻最精确。（5）芯片的电源地是21脚，模拟地是32脚，信号地是30脚，基准地是35 脚，四脚共地，1脚接正电源，其中正负电压值输入值在 5V左右。37管脚在测 试时接+5v,在正常显示时接地。（6）在第三个数码管上把小数点接地，但是在接地的时候发现，数码管的显示 变暗，于是在小数点位接地前先过一个阻值适宜的电阻即可解决，我

8、们自己用 100欧姆的。（7）接入信号源，调节幅值的大小，观察数码管上的显示是否与接入同步，并 且均值误差在零点几个mV之间，并且四位显示除最后一位外有稍小的变动外基 本稳定。（8）当幅值超过200mv时，由于数码管只能显示，所以此时仅有最高位显示是 1，其余都暗的。7实验数据记录：（1）检测时在电路部分加上光源和光检测器，通过直流放大部分，把转化后的电压加 入A/D转换器的测试电压输入点.改变放大电路的参数（阻值）,同时观察示波器对输入段的检测结果和，数码管显 示结果.数据的纪录：电检测：函数信号发生器示值示波器显示值数码显示值光检测:放大电阻示波器显示值数码显示值8.实验分析：（a）LD激光二极管发出光信号通过光电接收器（PIN）转化为电信号（电流）其中光功率P与电流I存在如下关系：I=RP（ R光电检测器的响应度，为LD输出光功率值）（b）刚开始以为用LED,由于光检测器（PIN）形成的是小信号电流，所以必须 设计放大电路对小信号进行放大，以达到模数转换芯片所能正常工作所需电压幅 值的要求.但最后由于使用LD的功率较大，所以最终没用到放大电路，对于直流 信号只需加电阻放大即可。（c）把此电压U的正负两端分别与数码管的31, 30管脚