通信用光功率计检定规程

通信用光功率计检定规程本规程适用于波长范围(600～1700)nm,功率测量范围(-80～+27)dBm通信用光功率计的首次检定、后续检定和使用中检查。2计量单位通常光功率值用单位瓦(W)系列表征，功率单位W是国家选定的国际单位制中具有专门名称的导出单位。而级差单位分贝(dB)是国家选定的非国际单位制单位。工程中除了习惯用级差单位dB以外，还习惯用绝对功率单位分贝(dBW)系列来表示功率的量值。以上两种单位制经常出现在同一本光功率计的说明书及其显示值中。用单位瓦(W)表示的功率值(Pw)可换算成绝对功率单位分贝表示的功率值(Paw)。式见公式(1)和公式(2)。换算公3概述通信用光功率计是通信干线铺设、设备维护、科研和生产中使用的重要仪器。主要用于测量光发射端机的输出功率及功率稳定度，光传输线路中平均传输功率；光接收端机的灵敏度；各种无源器件的插入损耗和衰减量。通信用光功率计通常由探测器、显示器和信号处理系统三部分构成。由于使用不同的探测器，光功率计被分为量热型和光电型。量热型光功率计的探测器是根据能量转换和能量守恒原理制作的，由光吸收体、热电转换元件和直流校准系统组成，优点是光谱响应性小，但对环境条件要求高，且功率测量响应慢，测量范围较窄。光电型光功率计的探测器是利用半导体光电器件制作的，优点是对环境条件适应性强，测量范围宽，测量速度快，但不确定度比量热型的大。这两种类型的光功率计均可通过显示器或计算机读取光功率值。4计量性能要求4.1光功率相对示值误差光功率相对示值误差≤10%。4.2光功率非线性修正因子(-80～0)dBm:优于士2%;2(0～+27)dBm:优于±5%。5通用技术要求5.1外观5.1.1测量使用的各类配件及说明书齐全。5.1.3光功率计探测器的接收面应保持清洁、干燥、均匀，无变色、划痕和脱落现象。5.1.4光功率计无影响其电气和光学性能的机械损伤，各钮、键调节自如。5.1.5光功率计显示值应清晰。5.2光学系统5.2.1光功率计的光输人方式为北开活动连接器细入或光束输。5.2.2光功率计的是大接业功率应大于输入光源的输出功本5.2.3对于光束前入型光功率计，其光接收面的直径与入射光九斑直(按1/e²定义法)的比值应子于等于3。(e=2.7β281828个位置值功率的3.5%,半6计量器具空制为化值强度1/处的直径计量器具拉制仓话首次检定、后续检定及使用中检查。6.1.检定条件6.1.1环境条件温度：(23±5)℃,检定期间点温度最大变化；;相对湿度：≤75%;检定地点周围无剧烈振动、强热辐射和强电磁干扰。6.1.2检定设备检定设备应经计量部门检定合格，并在检定有效期内使用。a)稳定激光源工作波长：(600～1700)nm范围内定标波长点和光源中心波长吻合；半峰值功率点谱宽：≤5nm;输出功率：≥0dBm(1mW);输出功率稳定度：3当需输出光功率大于+10dBm时，建议选用分布反馈型(DFB)激光光源配合光工作波长：(1520～1650)nm范围内定标波长点和光源中心波长吻合；输出功率稳定度：优于±0.01dB(15min);6.1.2.2光放大器(选件：检测较高光功率值时需要配置)工作波长：(1520～1650)nm范围内，满足检定要求的工作波长；工作波长：(600～1700)nm;光功率定标点：≥-10dBm;6.1.2.5光电型标准光功率计工作波长：(600～1700)nm;光功率测量范围：(-80～+27)dBm;功率相对示值误差：≤2%。光开关：光束型(电子快门或黑色档板)、光纤型；光分路器：分光比为1:1的Y型分路器；自聚焦光纤或聚光镜(用于量热型):工作波长(600～1700)nm。4检定项目首次检定后续检定外观十十十十十十非线性修正因子+ 2.量热型光功率计无“非线性修正因子”检定项6.3检定方法6.3.1外观通过目视和手动结合，按5.1.1至5.1.5规定的各项内容进行检查。6.3.2光电型光功率计相对示值误差6.3.2.1所有检定用设备和被检仪表放置于工作台上，按图1连接，当测量光功率大于+10dBm时，图1中光源部分按照图2连接，加入相应的光放大器，以便获得更高的光功率值。按说明书要求对各仪表进行预热，各段连接光纤(或光缆)的位置在整个测试过程中应保持固定，光纤接头应保持清洁。光纤耦合型6.3.2.2在6.1.2.5规定的功率范围内任选一功率点(通常为定标功率点附近),按下面的步骤进行检定。a)将光衰减器输出端，通过光纤活动连接器连接标准光功率计，调整光衰减器的衰减量，使其指示处于待检功率点上。b)读取标准光功率计示值Pa。c)将光衰减器输出端，通过光纤活动连接器连接被检光功率计，读取其示值P。。分别计算标准光功率计与被检光纤光功率计示值的n次测量算术平均值，得到Pa、P₆。计算方法见公式(3)和公式(4)。5当量值单位为dBm时，给出单位为dB的修正值，见公式(5)。当量值单位为W系列时，修正因数见公式(6)。或相对示值误差见公式(7)。e)调整光衰减器的示值，使标准光功率计指示为下一个检测功率点(一般建议调整间隔10dB),重复a)～d)步骤m次，得到不同检测点的标准光功率值和被检光功率值，覆盖整个待测量程，通过计算得到m组结果。f)当测量的光功率值，与被检光功率计测量下限相差30dB以内时，应注意清零。g)光束耦合方式的光电型光功率计示值。当光功率计为光束耦合方式时，按图3中连接光纤(输出端带自聚焦透镜)需用固定架固定，并分别对准标准光功率计和被测光功率计。检测时参照6.3.2.1～6.3.2.2步骤进行，其中连接光纤改为探测器对准光束。h)将以上各项计算结果填入检定记录表(见附录A)。6.3.3量热型光功率计相对示值误差6.3.3.1激光源输出非平行光束时，在光学平台上，按图4连接被检光功率计和检定设备；光源输出为平行光束时，去掉聚光镜即可；激光源为光纤输出时，按图3连接。Q6.3.3.2在6.1.2.6规定的定标功率范围内任选一点，按下面步骤进行检定。a)将标准光功率计的探测器对准光束，调整衰减器的衰减量，使标准光功率计的指示处于待检功率点上，关闭光开关。b)系统热平衡以后，在标准光功率计上读取第一个示值P₁。c)打开光开关，系统热平衡后，读取标准光功率计的第二个示值P₂。d)关闭光开关，系统热平衡后，读取标准光功率计的第三个示值P₃。6e)重复b)～d)步骤n次，n不小于3。f)分别计算三个示值的n次测量算术平均值，得到P₁、P₂、P₃。标准光功率值Pa计算见公式(8)和公式(9)。P₈——未经修正的标准光功率值；C*——被检定时得到的修正因子。g)打开光开关，将被检光功率计的探测器对准光束。h)关闭光开关，参照(6.3.3.4～6.3.3.8)条标准光功率计的测量步骤，得到被检光功率计第一、二、三个示值的算术平均值P₁、P₂、P₃。示值P。计算公式如公式修正值CaBm,修正因子C,相对误差△的计算公式如前面公式(5)、公式(6)、公式(7)。i)将以上各项计算结果填入检定记录表(见附录A)。6.3.4光功率计非线性修正因子检定采用双光束叠加法按图5连接检定设备，选已进行过示值检定的某功率点(通常选0dBm)作为初始参考功率点，按下面步骤进行检定。II分路O光开关|ⅡQa)联通两个光路，检查并确认装置工作正常后，调整光衰减器的衰减量，使光功率计的显示值近似为参考功率值Po。b)断开两个光路，在光功率计上读取第一个示值a₁。c)接通两个光路，在光功率计上读取第二个示值a₂。d)接通第I分路，在光功率计上读取第三个示值a₃。e)接通第Ⅱ分路，在光功率计上读取第四个示值a₄。f)断开两个光路，在光功率计上读取第五个示值as。g)重复b)～f)步骤n次，n不小于3。h)分别计算五个读数的n次测量算数平均值，得到a₁、a₂、a₃、a₄、as。算见公式(11)、公式(12)、公式(13)。参考点功率值Po:数值计7第I分路光功率值P₁:第Ⅱ分路光功率值P₂:当a₁(a₅)低于被检光功率值三个量级以上时可作为零值处理，a₁(as)不需要反复测量。公式(11)、公式(12)、公式(13)简化为公式(14)、公式(15)、公式初始参考点的非线性修正因子为A。,如公式(17)。被检功率点相对于初始参考功率点的非线性修正因子为A,,如公式(18)。被检功率点的线性误差为C,如公式(19)。i)设定P₁(P₂)为新的参考功率值，重复以上操作步骤测量出光功率计的非线性修正因子和线性误差。j)光功率计的非线性修正因子也可使用6.3.2的方法测得。由于其功率点间隔一般为10dB,不确定度较大。可直接使用修正因子数据。非线性修正因子如公式(20)。A=±(Cmax—Cimin)/2h)将以上各项计算结果填入检定记录表，见附录A。7检定结果处理7.1根据6.2的“检定项目”逐条进行检定，将检定所得数据记录于附录A中，并计算结果。符合本规程要求的判定为合格，反之为不合格。7.2经检定合格的光功率计，出具检定证书。检定不合格的，出具检定结果通知书，并注明检定不合格项目。证书内页格式见附录B。8检定周期光功率计的检定周期一般不超过1年。8附录A光功率计检定原始记录格式有无说明书光接收面损伤A.2光功率计示值标准值P:示值P12:m9A.3非线性修正因子被检点参考点光功率P₀第I分路光功率值P₁功率值P₂两路光功非线性修正因子An线性误差12m光功率计检定证书/检定结果通知书内页格式B.1检定证书/检定结果通知书第2页检定机构授权说明检定环境条件及地点℃地点相对湿度%测量范围等级/最大允许误差证书编号测量范围等级/最大允许误差检定/校准证书编号证书编号×××××1.外观及工作状态2.光功率计示值标准值P。示值P:修正值C;=P₄-P。12m3.光率计非线性修皮检点光功12:m以下空白B.3检定结果通知书检定结果页1.外观及工作状态2.光功率计示值示值P:修正值C;=P₄-P,12m3.光功率计非线性修正因子非线性修正因子A,线性误差C,12m说明检定结果不合格项第×页共×页附录C依据本规程的计量特性要求及检定条件、检定项目、技有限公司生产的光多用表8163B(序号：MY48205743)光功率计插件81619A(插件81628B光功率计探头在1550nm、(+20～-50)dBm检定结果的不确定度评定C.1测量模型检定系统组成如1和四C所示。其测量模型”:PP。P₄—标准光功根据机量基型，光)、线性厘误差)、线性厘误差(L)、(s)、在接器插拔重复分率计评力公、测1)由七源卷定度2)由标准光力率计固有不确定度引人的测量不确定度分量uz3)标准光功率一线性度误差引入的测量不确定度分量ug;4)被检仪表长谱响应度误差引入的测量不确定度分量5)被检仪表分养女引入的测量不确定度分量us6)被检仪表测量重发性引人的测重开确足度分量分量U?。C.3标准不确定度分量评定C.3.1由光源稳定度引入的标准不确定度分量u₁由所用光源仪表证书得到1550nm光源MAPL+2U119310270FA稳定度a₁优于±0.002dB每1h,按均匀分布，k₁=√u₁=a₁/√3=0.0012dBC.3.2由标准光功率计固有不确定度引入的测量不确定度分量u₂根据上级计量检定机构给出，系统固有误差为：0.8%(0.035dB),k₂=2,则：u₂=a₂/k₂=0.0173C.3.3由标准光功率计线性度误差引入的测量不确定度分量u₃根据上级计量检定机构给出，在定标点(一20dBm)外需要考虑的线性度误差为：u₃=a₃/k₃=0.0173dB(小于10dBm)u₃=a₃/k₃=0.0346dB(10C.3.4被校仪表光谱响应度误差引入的测量不确定度分量u₄参照同类型探测器指标和实际工作经验得到，在(1310±20)nm和(1550±20)nmu₄=a₄/k₄=0.001dBC.3.5被校仪表分辨力引入81628B的分辨力为0.001dB,按均us=as/k₅