一、什么是光功率？

光(guang)功(gong)率(lv)英文為luminous power，是(shi)光(guang)在單(dan)位時間內所做的功(gong)。光(guang)功(gong)率(lv)單(dan)位常(chang)用毫(hao)瓦(mw)和(he)分(fen)貝毫(hao)瓦(dbm)來表示，其中兩者(zhe)的關系(xi)為：1mW=0dBm，小于1mw的分(fen)貝毫(hao)瓦為負值。光(guang)功(gong)率(lv)是(shi)光(guang)信(xin)號測(ce)量的基本和(he)常(chang)見的參數。

二、什么是光功率計？光功率計的(de)作用和(he)類型

光(guang)(guang)(guang)功率計英文(wen)為(wei)optical power meter，是指用(yong)于測量(liang)絕對(dui)光(guang)(guang)(guang)功率或(huo)(huo)通過一段光(guang)(guang)(guang)纖的(de)光(guang)(guang)(guang)功率相對(dui)損耗(hao)(hao)的(de)儀器。在光(guang)(guang)(guang)纖系統(tong)中，測量(liang)光(guang)(guang)(guang)功率是最(zui)基(ji)本的(de)測量(liang)，像電子(zi)學(xue)中的(de)萬(wan)用(yong)表(biao)；在光(guang)(guang)(guang)纖測量(liang)中，光(guang)(guang)(guang)功率計是常用(yong)表(biao)。通過測量(liang)發射端機或(huo)(huo)光(guang)(guang)(guang)網絡的(de)絕對(dui)功率，一臺光(guang)(guang)(guang)功率計就能(neng)夠評價光(guang)(guang)(guang)端設(she)備的(de)性(xing)能(neng)。用(yong)光(guang)(guang)(guang)功率計與(yu)穩定光(guang)(guang)(guang)源組合使用(yong)，則(ze)能(neng)夠測量(liang)連接損耗(hao)(hao)、檢驗(yan)連續(xu)性(xing)，并(bing)幫(bang)助評估光(guang)(guang)(guang)纖鏈路(lu)傳(chuan)輸質量(liang)。

對(dui)于任(ren)何(he)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖傳輸系統的(de)生產(chan)制造(zao)、安裝、運(yun)行和維(wei)護，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)測量是(shi)必不可(ke)少的(de)。在(zai)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖領域，沒有光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)計(ji)，任(ren)何(he)工程、實驗室(shi)、生產(chan)車間或電話維(wei)護設施(shi)都(dou)無法(fa)工作(zuo)。例如：光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)功(gong)(gong)率(lv)計(ji)可(ke)用于測量激光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源和LED光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源的(de)輸出功(gong)(gong)率(lv)；用于確認光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖鏈路的(de)損(sun)耗估算；其(qi)中(zhong)最重(zhong)要的(de)是(shi)，它是(shi)測試(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)學元器(qi)件(jian)(光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)纖、連接器(qi)、接續(xu)子(zi)、衰減器(qi)等)的(de)性能指(zhi)標(biao)的(de)關鍵儀器(qi)。

光功率計(ji)根(gen)據內置的(de)光電探測(ce)器的(de)面(mian)積分為：1、直徑(jing)約為5mm的(de)大面(mian)積光電探測(ce)器，適合測(ce)量平行光束；2、直徑(jing)小于1mm的(de)小面(mian)積光電探測(ce)器，其靈敏(min)度(du)較高并(bing)且成本(ben)低，缺(que)點是難以校準。

三、如何選擇光功率計？

要選擇(ze)適(shi)合的光(guang)功率(lv)計，考慮以(yi)下四個要素：1、選擇(ze)最(zui)優的探頭類型和(he)連(lian)接器接口(kou)類型（LC、MPO或MTP、SC、ST、FC、MT-RJ）。2、評價校(xiao)準(zhun)精(jing)度和(he)制造校(xiao)準(zhun)程序，與(yu)光(guang)纖和(he)接頭要求(qiu)范圍(wei)相匹配。3、確定這(zhe)些型號與(yu)測量范圍(wei)和(he)顯示(shi)分辨(bian)率(lv)相一(yi)致(zhi)。4、具備直接插(cha)入損耗測量的dB功能。

首先，在光(guang)(guang)(guang)(guang)功率計(ji)(ji)所有(you)(you)性能(neng)中(zhong)光(guang)(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)(tan)頭是最(zui)應仔細選擇的(de)(de)部件。光(guang)(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)(tan)頭是一個(ge)固態光(guang)(guang)(guang)(guang)電二(er)極管，它(ta)從光(guang)(guang)(guang)(guang)纖網絡中(zhong)接(jie)(jie)(jie)收(shou)耦合光(guang)(guang)(guang)(guang)，并將之轉換為電信號(hao)。可以使(shi)用專用的(de)(de)連(lian)接(jie)(jie)(jie)器接(jie)(jie)(jie)口輸(shu)入到探(tan)(tan)(tan)頭，或(huo)用通用接(jie)(jie)(jie)口UCI(使(shi)用螺扣連(lian)接(jie)(jie)(jie))適(shi)配(pei)器，UCI能(neng)接(jie)(jie)(jie)受絕大多(duo)數工(gong)(gong)業標(biao)準(zhun)連(lian)接(jie)(jie)(jie)器。基于(yu)選定(ding)波(bo)長(chang)的(de)(de)校準(zhun)因子，光(guang)(guang)(guang)(guang)功率計(ji)(ji)電路將探(tan)(tan)(tan)頭輸(shu)出信號(hao)轉換，把光(guang)(guang)(guang)(guang)功率讀數以dBm方(fang)式顯(xian)示在屏幕上(shang)。選擇光(guang)(guang)(guang)(guang)功率計(ji)(ji)最(zui)重要的(de)(de)標(biao)準(zhun)是使(shi)光(guang)(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)(tan)頭類型(xing)與(yu)預期的(de)(de)工(gong)(gong)作波(bo)長(chang)范圍相匹配(pei)。值得一提的(de)(de)是，在進行測量(liang)時(shi)，InGaAs在三(san)個(ge)傳輸(shu)窗(chuang)口都有(you)(you)上(shang)佳表現(xian)，與(yu)鍺相比InGaAs具(ju)有(you)(you)在所有(you)(you)三(san)個(ge)窗(chuang)口更為平坦(tan)的(de)(de)頻(pin)譜特性，在1550nm窗(chuang)口有(you)(you)更高(gao)的(de)(de)測量(liang)精度(du)，同時(shi)具(ju)有(you)(you)優越的(de)(de)溫度(du)穩(wen)定(ding)性和低噪聲特性。

其(qi)(qi)次光纖(xian)和連接(jie)器的性(xing)能(neng)標準與系統的要求相一致(zhi)。應分析(xi)是什么原因(yin)(yin)導(dao)致(zhi)用不(bu)(bu)同的連接(jie)適配器測(ce)量值不(bu)(bu)確定？充分考慮其(qi)(qi)它的潛在誤差因(yin)(yin)素是很重要的，雖然(ran)NIST(美(mei)國國家(jia)標準技術研究(jiu)所)建立了美(mei)國標準，但是來自(zi)不(bu)(bu)同生產(chan)廠家(jia)相似(si)的光源、光探(tan)頭類型、連接(jie)器的頻譜(pu)是不(bu)(bu)確定的。

第(di)三確定符(fu)合測(ce)量范(fan)圍(wei)(wei)需求的(de)光(guang)功率(lv)(lv)計型號。以dBm為(wei)(wei)單位表示(shi)，測(ce)量范(fan)圍(wei)(wei)（量程）是全面的(de)參數，包括確定輸(shu)入信號的(de)最小/最大范(fan)圍(wei)(wei)，這(zhe)樣光(guang)功率(lv)(lv)計可(ke)以保證所(suo)有(you)精度(du)、線性(xing)度(du)（一般確定為(wei)(wei)+0.8dB）和分辨(bian)率(lv)(lv)（通(tong)常為(wei)(wei)0.1dB或 0.01dB）是否滿足(zu)應用(yong)要求。光(guang)功率(lv)(lv)計的(de)最重要選擇標準是光(guang)探頭類(lei)型與預(yu)期的(de)工作(zuo)范(fan)圍(wei)(wei)相匹配(pei)。

最(zui)后光功率(lv)(lv)計(ji)應具備dB 功能（相(xiang)對(dui)功率(lv)(lv)），直接(jie)讀取光損耗在測量中非常實用。沒有dB功能，技術人員必須記下單(dan)獨(du)的(de)參(can)考值和(he)測量值，然后計(ji)算其差(cha)值。所以(yi)dB功能給使用者以(yi)相(xiang)對(dui)損耗測量，因而(er)提高生(sheng)產率(lv)(lv)，減少人工計(ji)算錯誤。

四、光(guang)功率(lv)計的基本(ben)指(zhi)標

光(guang)功(gong)率(lv)(lv)計(ji)基本指標(biao)主要為(wei)(wei)(wei)四個：1、波長(chang)范(fan)圍(wei)(wei)。這與(yu)光(guang)功(gong)率(lv)(lv)計(ji)內部(bu)使用的(de)光(guang)電(dian)探測(ce)器類型(xing)有(you)關，例如(ru)硅(gui)探測(ce)器波長(chang)范(fan)圍(wei)(wei)一般為(wei)(wei)(wei)450～1000nm；砷化鎵探測(ce)器波長(chang)范(fan)圍(wei)(wei)一般為(wei)(wei)(wei)800～1700nm。2、可(ke)探測(ce)的(de)最(zui)大(da)與(yu)最(zui)小功(gong)率(lv)(lv)范(fan)圍(wei)(wei)，典(dian)型(xing)功(gong)率(lv)(lv)范(fan)圍(wei)(wei)為(wei)(wei)(wei)-100～+3dBm。3、以(yi)dB或(huo)W為(wei)(wei)(wei)單位的(de)顯(xian)示分辨(bian)率(lv)(lv)，典(dian)型(xing)分辨(bian)率(lv)(lv)為(wei)(wei)(wei)0.001dB或(huo)10pW。4、功(gong)率(lv)(lv)計(ji)所產生的(de)內部(bu)噪聲(sheng)，典(dian)型(xing)情況下為(wei)(wei)(wei)1～50pW（由北京海洋興業(ye)科技(ji)股(gu)份有(you)限公司提供）。

五、光功率中一混淆的概念

在光功率(lv)概念中，有幾個(ge)容易弄混的(de)概念：光照度、光強度、光通量(liang)、光能量(liang)、光功率(lv)

光(guang)照(zhao)度(du)(du)也為(wei)光(guang)照(zhao)強度(du)(du)（簡稱照(zhao)度(du)(du)），表示物體表面積被(bei)照(zhao)明(ming)程(cheng)度(du)(du)的量，指一個被(bei)光(guang)線照(zhao)射的表面上的照(zhao)度(du)(du)（illumination/illuminance），照(zhao)度(du)(du)的單(dan)位為(wei)lx（勒(le)克斯），也有用lux（流明(ming)）的，1 lx = 1 lm/㎡。

光(guang)(guang)(guang)強(qiang)度(du)簡稱光(guang)(guang)(guang)強(qiang)，國際單位(wei)是(shi)candela（坎(kan)德(de)拉），簡寫(xie)cd，其它單位(wei)有燭(zhu)光(guang)(guang)(guang)、支光(guang)(guang)(guang)。光(guang)(guang)(guang)強(qiang)度(du)定義為(wei)照射在單位(wei)面積上(shang)(shang)的光(guang)(guang)(guang)通量。設面元(yuan)dS上(shang)(shang)的光(guang)(guang)(guang)通量為(wei)dΦ，則(ze)此面元(yuan)上(shang)(shang)的光(guang)(guang)(guang)照度(du)E=dΦ/dS。

光(guang)通量是每(mei)單位時間(jian)到達、離開或通過曲面(mian)的(de)光(guang)能量，單位瓦特每(mei)平方米，即單位面(mian)積上的(de)光(guang)功率，Φ=dW/ds。

光(guang)(guang)能量(liang)就是(shi)光(guang)(guang)功率(lv)，是(shi)光(guang)(guang)在(zai)單(dan)(dan)位時間內所做(zuo)的(de)功，光(guang)(guang)功率(lv)單(dan)(dan)位常用(yong)毫瓦(mw)和分貝(db)表示。

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