一、什么是光功率？
光功(gong)率(lv)英文為luminous power，是光在單位時間內所做的(de)功(gong)。光功(gong)率(lv)單位常(chang)用(yong)毫(hao)瓦(mw)和分(fen)(fen)貝毫(hao)瓦(dbm)來表示，其中兩者的(de)關系(xi)為：1mW=0dBm，小于1mw的(de)分(fen)(fen)貝毫(hao)瓦為負(fu)值。光功(gong)率(lv)是光信(xin)號(hao)測量的(de)基本和常(chang)見(jian)的(de)參數。
二、什么是(shi)光功率(lv)計(ji)？光功率(lv)計(ji)的(de)作用和類型
光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)計(ji)英(ying)文為(wei)optical power meter，是(shi)(shi)指(zhi)用(yong)(yong)于測(ce)(ce)(ce)量(liang)絕對光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)或通(tong)過一(yi)段光(guang)(guang)纖的(de)光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)相對損耗的(de)儀器。在(zai)光(guang)(guang)纖系統中，測(ce)(ce)(ce)量(liang)光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)是(shi)(shi)最基(ji)本的(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)，像電(dian)子(zi)學中的(de)萬用(yong)(yong)表；在(zai)光(guang)(guang)纖測(ce)(ce)(ce)量(liang)中，光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)計(ji)是(shi)(shi)常(chang)用(yong)(yong)表。通(tong)過測(ce)(ce)(ce)量(liang)發(fa)射端機或光(guang)(guang)網絡的(de)絕對功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)，一(yi)臺光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)計(ji)就能夠評(ping)價光(guang)(guang)端設(she)備的(de)性能。用(yong)(yong)光(guang)(guang)功(gong)(gong)(gong)(gong)率(lv)(lv)計(ji)與穩定光(guang)(guang)源組合使(shi)用(yong)(yong)，則能夠測(ce)(ce)(ce)量(liang)連(lian)接(jie)損耗、檢驗連(lian)續性，并幫助評(ping)估光(guang)(guang)纖鏈(lian)路傳(chuan)輸質量(liang)。
對于(yu)任何(he)光(guang)纖(xian)傳輸系統的生產(chan)制造、安裝、運(yun)行和(he)維護(hu)，光(guang)功率(lv)測量(liang)是(shi)必不(bu)可少(shao)的。在光(guang)纖(xian)領域(yu)，沒有光(guang)功率(lv)計，任何(he)工程、實(shi)驗室、生產(chan)車間或電話(hua)維護(hu)設施都無法工作。例如：光(guang)功率(lv)計可用于(yu)測量(liang)激光(guang)光(guang)源和(he)LED光(guang)源的輸出功率(lv)；用于(yu)確認光(guang)纖(xian)鏈路的損耗估算；其中最重要的是(shi)，它是(shi)測試光(guang)學元器(qi)件(jian)(光(guang)纖(xian)、連接器(qi)、接續子、衰減器(qi)等)的性能指標的關鍵儀器(qi)。
光(guang)功率計根據內置的(de)光(guang)電探(tan)測器(qi)的(de)面積分為(wei)：1、直(zhi)(zhi)徑約為(wei)5mm的(de)大(da)面積光(guang)電探(tan)測器(qi)，適合測量平(ping)行光(guang)束(shu)；2、直(zhi)(zhi)徑小(xiao)于1mm的(de)小(xiao)面積光(guang)電探(tan)測器(qi)，其靈敏度較高并且成本低，缺點是難以(yi)校準。
三、如何選擇光功率計(ji)？
要(yao)選(xuan)擇適合的光功(gong)率計，考慮以(yi)下四個(ge)要(yao)素：1、選(xuan)擇最優的探頭類(lei)型(xing)和連接器接口類(lei)型(xing)（LC、MPO或(huo)MTP、SC、ST、FC、MT-RJ）。2、評價校準精度和制造校準程序，與(yu)光纖和接頭要(yao)求范圍(wei)相匹(pi)配。3、確定這(zhe)些型(xing)號(hao)與(yu)測(ce)(ce)量(liang)范圍(wei)和顯(xian)示分(fen)辨率相一致。4、具備直接插入損耗測(ce)(ce)量(liang)的dB功(gong)能。
首先，在(zai)(zai)光(guang)(guang)(guang)功(gong)率計所有性(xing)(xing)(xing)能中(zhong)光(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)頭是(shi)最應仔細選(xuan)擇的部件。光(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)頭是(shi)一個固態光(guang)(guang)(guang)電(dian)(dian)二(er)極管(guan)，它(ta)從光(guang)(guang)(guang)纖網(wang)絡中(zhong)接(jie)收耦合光(guang)(guang)(guang)，并將之轉換(huan)為(wei)電(dian)(dian)信號(hao)。可(ke)以(yi)(yi)使(shi)用(yong)專用(yong)的連接(jie)器(qi)(qi)接(jie)口(kou)輸(shu)入(ru)到(dao)探(tan)(tan)頭，或用(yong)通用(yong)接(jie)口(kou)UCI(使(shi)用(yong)螺扣連接(jie))適配器(qi)(qi)，UCI能接(jie)受(shou)絕大多數工業標準連接(jie)器(qi)(qi)。基于(yu)選(xuan)定波(bo)長的校準因子(zi)，光(guang)(guang)(guang)功(gong)率計電(dian)(dian)路(lu)將探(tan)(tan)頭輸(shu)出(chu)信號(hao)轉換(huan)，把光(guang)(guang)(guang)功(gong)率讀數以(yi)(yi)dBm方(fang)式顯示在(zai)(zai)屏幕上。選(xuan)擇光(guang)(guang)(guang)功(gong)率計最重要的標準是(shi)使(shi)光(guang)(guang)(guang)探(tan)(tan)頭類型與預期的工作波(bo)長范圍相(xiang)匹配。值(zhi)得一提的是(shi)，在(zai)(zai)進行測量時，InGaAs在(zai)(zai)三個傳(chuan)輸(shu)窗(chuang)(chuang)口(kou)都有上佳表現，與鍺相(xiang)比(bi)InGaAs具有在(zai)(zai)所有三個窗(chuang)(chuang)口(kou)更為(wei)平坦(tan)的頻譜(pu)特(te)性(xing)(xing)(xing)，在(zai)(zai)1550nm窗(chuang)(chuang)口(kou)有更高的測量精度，同時具有優(you)越的溫(wen)度穩定性(xing)(xing)(xing)和(he)低噪聲(sheng)特(te)性(xing)(xing)(xing)。
其次光纖和連接器的(de)性能標(biao)(biao)準與系統的(de)要求相(xiang)一致(zhi)。應分(fen)析是(shi)什么原因(yin)導致(zhi)用不(bu)同的(de)連接適配器測量值不(bu)確(que)定(ding)？充(chong)分(fen)考慮其它的(de)潛在誤差因(yin)素是(shi)很重要的(de)，雖然NIST(美國國家標(biao)(biao)準技術(shu)研(yan)究所)建立了美國標(biao)(biao)準，但是(shi)來自不(bu)同生產廠家相(xiang)似的(de)光源、光探頭(tou)類(lei)型、連接器的(de)頻譜是(shi)不(bu)確(que)定(ding)的(de)。
第三確(que)定(ding)符合(he)測量范圍(wei)(wei)需求(qiu)的(de)(de)光功率計(ji)型(xing)號(hao)。以dBm為單位表(biao)示，測量范圍(wei)(wei)（量程）是(shi)全(quan)面的(de)(de)參(can)數，包括確(que)定(ding)輸入信(xin)號(hao)的(de)(de)最小/最大范圍(wei)(wei)，這樣光功率計(ji)可以保證所有(you)精(jing)度、線(xian)性度（一(yi)般(ban)確(que)定(ding)為+0.8dB）和分(fen)辨率（通常為0.1dB或(huo) 0.01dB）是(shi)否(fou)滿(man)足應(ying)用要(yao)求(qiu)。光功率計(ji)的(de)(de)最重要(yao)選擇標(biao)準是(shi)光探頭類型(xing)與(yu)預(yu)期的(de)(de)工作范圍(wei)(wei)相匹配。
最后(hou)光功(gong)(gong)率(lv)計應具備(bei)dB 功(gong)(gong)能(neng)（相(xiang)對功(gong)(gong)率(lv)），直(zhi)接讀取光損耗在(zai)測(ce)量(liang)中非常實用。沒有(you)dB功(gong)(gong)能(neng)，技術人員(yuan)必須記下單獨的參考值(zhi)和測(ce)量(liang)值(zhi)，然后(hou)計算(suan)其(qi)差值(zhi)。所(suo)以dB功(gong)(gong)能(neng)給(gei)使用者(zhe)以相(xiang)對損耗測(ce)量(liang)，因而提高(gao)生(sheng)產(chan)率(lv)，減(jian)少人工計算(suan)錯(cuo)誤。
四、光功率計的(de)基本(ben)指標
光(guang)功(gong)(gong)率計基本指標主要為(wei)(wei)四個(ge)：1、波長(chang)范(fan)圍(wei)。這與光(guang)功(gong)(gong)率計內部使用的光(guang)電探(tan)測器(qi)類型(xing)有(you)關，例如硅探(tan)測器(qi)波長(chang)范(fan)圍(wei)一般(ban)為(wei)(wei)450～1000nm；砷化鎵(jia)探(tan)測器(qi)波長(chang)范(fan)圍(wei)一般(ban)為(wei)(wei)800～1700nm。2、可探(tan)測的最大與最小功(gong)(gong)率范(fan)圍(wei)，典(dian)(dian)型(xing)功(gong)(gong)率范(fan)圍(wei)為(wei)(wei)-100～+3dBm。3、以(yi)dB或W為(wei)(wei)單位的顯示(shi)分辨(bian)率，典(dian)(dian)型(xing)分辨(bian)率為(wei)(wei)0.001dB或10pW。4、功(gong)(gong)率計所產生(sheng)的內部噪聲，典(dian)(dian)型(xing)情況下為(wei)(wei)1～50pW（由北京海洋興業(ye)科技股份(fen)有(you)限(xian)公司提(ti)供）。
五、光功率(lv)中一混淆的概念
在(zai)光(guang)功率(lv)(lv)概念中，有幾個容易弄混的概念：光(guang)照度、光(guang)強度、光(guang)通量(liang)、光(guang)能量(liang)、光(guang)功率(lv)(lv)
光照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)也(ye)為光照(zhao)(zhao)(zhao)強度(du)(du)（簡稱照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)），表示物體表面(mian)積被照(zhao)(zhao)(zhao)明(ming)程度(du)(du)的(de)量(liang)，指一個被光線照(zhao)(zhao)(zhao)射的(de)表面(mian)上的(de)照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)（illumination/illuminance），照(zhao)(zhao)(zhao)度(du)(du)的(de)單位為lx（勒克斯(si)），也(ye)有用(yong)lux（流明(ming)）的(de)，1 lx = 1 lm/㎡。
光(guang)強(qiang)度簡稱(cheng)光(guang)強(qiang)，國(guo)際單(dan)位是(shi)candela（坎德拉），簡寫cd，其它(ta)單(dan)位有燭光(guang)、支(zhi)光(guang)。光(guang)強(qiang)度定義為照射(she)在單(dan)位面積(ji)上的光(guang)通(tong)量。設面元dS上的光(guang)通(tong)量為dΦ，則此(ci)面元上的光(guang)照度E=dΦ/dS。
光通量是(shi)每單(dan)位時(shi)間到達(da)、離開或通過曲(qu)面的光能(neng)量，單(dan)位瓦(wa)特(te)每平方米，即單(dan)位面積上的光功率，Φ=dW/ds。
光(guang)能量就是光(guang)功率，是光(guang)在單(dan)位時間內(nei)所做的功，光(guang)功率單(dan)位常用毫(hao)瓦(mw)和分貝(db)表示。
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