光纤光功率计规范

1光纤光功率计检定规程本规程适用于光纤光功率计的首次检定、后续检定和使用中检查。JJG249—20040.1mW～200W激光功率计JJG965—2001通信用光功率计凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3计量单位光功率值通常用国际单位制的导出单位瓦(W)系列表征，工程中一般用毫分贝(dBm)表示功率的量值。以上两种单位制可由式(1)换算：Pamm=10lg(Paw/lmW)光纤光功率计是用来测量各种光纤端面输出光功率的仪器。光纤光功率是各类通过光纤传输的光源和相关测量仪器以及光通信用仪表、器件等产品质量评价的一个主要参量。光纤光功率计通常由探测器、信号处理系统和显示器三部分构成。由于使用不同的探测器，光纤光功率计可分为量热型和光电型。量热型光纤光功率计具有工作波长范围宽、光谱响应平坦、可承受较高功率等特点；但对环境条件要求较高，且测量范围较窄、灵敏度低。光电型光纤光功率计具有环境条件适应性强，测量范围宽、灵敏度高，但工作波长范围窄，有波长选择性。这两种类型的光纤光功率计均可通过显示器或计算5.1修正值或修正因子在参考功率点，根据所用光功率的量值单位[量值单位由式(1)换算。下同],给修正值不确定度：不超过0.21dB(k=2),光功率量值单位为dBro;修正因子不确定度：不超过5%(k=2),光功率量值单位为W系列。2一般在被检光纤光功率计常用的测量范围内选择一点作为参考功率点。若测量范围内的非线性超过检定要求，则可视情况在满足检定要求的非线性范围外，再选择一点或多点(一般以10dB为间隔)作为参考功率点。量热型：通常可选0dBm、10dBm、20dBm、30dBm或其他特定点中的一点。包含光纤与探测器耦合连接的重复性：不超过0.09dB或2%(测量次数n≥6)。在被检光纤光功率计的测量范围内(应大于30dB或3个数量级),不超过±0.13dB或±3%。6.1.1测量使用的各类配件及说明书齐全。6.1.2光纤光功率计应有规格、型号、制造厂名、编号、标志、出厂日期等。6.1.3光纤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6.1.4光纤光功率计无影响计量性能的电气、光学及机械故障和损伤。6.1.5对使用该功率计可能产生的危险辐射需有明确的防护要求或说明。6.2.1光纤光功率计的光纤适配器无松动且与光纤连接器连接顺畅。计量器具控制包括首次检定、后续检定及使用中检查。a)环境温度：(23士5)℃;检定期间温度最大变化：±1℃;b)相对湿度：小于80%;d)检定环境周围无剧烈振动、强热辐射和强电磁干扰。7.1.2计量标准器和主要设备a)量热型标准光纤光功率计1)参考点不确定度：不超过0.13dB(k=2)或3%(k=2);2)工作波长：满足不确定度要求的波长范围或特定波长。1)参考点不确定度：不超过0.13dB(k=2)或3%(k=2);32)工作波长：满足不确定度要求的波长范围或特定波长；3)非线性(大于30dB或3个数量级):不超过±0.02dB或±0.5%。a)激光源1)输出功率：>0dBm;2)波长：满足检定要求的工作波长，中心波长变化不超过±10nm;3)光谱半高宽(FWHM):<7nm(若光源波长处在光纤光功率计光谱响应曲线曲率较大的波段，FWHM:<1nm,否则应使用量热型标准光纤光功率计);4)输出功率稳定度(15min):不超过士0.02dB或士0.5%。b)宽光谱光源(宽带光源和其他非受激辐射光源等)1)输出功率：>-20dBm;2)输出功率稳定度(15min):不超过士0.02dB或±0.5%。7.1.2.3光衰减器a)工作波长：满足检定要求的工作波长；b)衰减范围：>40dB;分光比约为1:1的Y型光耦合器，光开关，多维光纤调节架，与光源及被检仪器适配的连接器和光纤跳线,大功率光纤跳线，光纤切割器，耦合装置等。7.2检定项目和检定方法光纤光功率计的检定项目见表1.检定项目首次检定十十十(或修正因子)十十十十十十十+一注：“+”表示需检定的项目，“一”表示不需检定的项目。7.2.1外观和光学系统检查通过目视和手动结合，按6.1规定的各项内容进行检查。7.2.2修正值(或修正因子)检定7.2.2.1通过与检定设备及被检仪器适配的光纤连接器或多维光纤调节架、光纤耦合装置等连接被检光纤光功率计和检定设备(光源为宽光谱光源时应使用量热型光纤光功4率计；测量功率大于30dBm时应使用大功率光纤跳线),光纤光功率计示值检定装置见图1。光纤7.2.2.2在5.1条规定的参考功率点任选一点，按下面的步骤进行检定。7.2.2.3将光纤与标准光纤光功率计连接，调整衰减器的衰减量，使标准光纤光功率计的测量值处于选定参考功率点附近。7.2.2.4读取标准光纤光功率计上的测量值P。(量热型光纤光功率计须待系统热平衡后再读数并扣除前后背景的平均值)并记录。7.2.2.5将光纤与被检光纤光功率计连接，读取被检光纤功率计上的示值P….(量热型光纤功率计须待系统热平衡后再读数并扣除前后背景的平均值)并记录。被检示值的平均值F、F:P——标准光纤光功率计的测量值，dBm或W;P——被检光纤光功率计的示值，dBm或W;P,—-标准光纤光功率计n次测量的算术平均值，dBm或P。——被检光纤光功率计n次测量的算术平均值，dBm或7.2.2.7当量值单位为dBun时按式(4)计算修正值：P,——被检光纤光功率计的示值，dBm;F——标准光纤光功率计的测量值，dBm。7.2.2.8当量值单位为W系列时，按式(5)计算修正因子：CF——修正因子；5dBm时，按式(6)计算实验标准差，得到测量重复性rQQABQO图2双光源非线性检定装置框围6AY型O图3单光源非线性检定装置框图a)对被检光纤光功率计进行零点调校(清零)。接通A、B两个光路，调整光衰减器的衰减量，使被检光纤光功率计的示值接近检定要求的测量上限(量值单位应为Wb)控制光开关，分别测量A分路、B分路和A、B合路时被检光纤光功率计的示值(量热型光纤光功率计须待系统热平衡后再读数并扣除前后背景的平均值)PA、Pa、PB并记录。c)打开A、B两光路，调整光衰减器，使被检光纤光功率计示值≥min(Pa,d)重复7.2.4.1步骤b)～7.2.4.1步骤c)n次，直至检定要求的测量下限。整e)根据线性系统的叠加原理计算非线性修正因子： f)选择参考点。为计算方便，以L₁为参考点，计算各点的非线性修正因子NL;NL,=L,×NL-(i=1,2,3, L;——第i组测量的非线性修正因子；g)按式(10)计算检定范围内被检光纤光功率计的非线性：NL=±100%×(NLimx—NLimin)/2NL——检定范围内被检光纤光功率计的非线性；NLm——以L,为参考点的n个非线性修正因子中的最大值；NLmin——以L₁为参考点的n个非线性修正因子中的最小值。若参考功率计(这里为标准光纤光功率计)在检定范围内的非线性(或通过线性修7正)不超过±0.5%(土0.02dB),则可按下列步骤使用参考功率计比对法a)按7.2.2.1连接。对标准及被检光纤光功率计进行零点调校(清零)。在被检光纤光功率计测量范围内，以10dB间隔重复7.2.2.3～7.2.2.5直至检定要求的测量b)按式(4)或式(5)计算，得出C或CF,(i=1,2,3,…,n)并按式(11)或式(12)计算检定范围内被检光纤光功率计的非线性：NL=±(Cmax—Cm)/2NL——检定范围内被检光纤光功率计的非线性；CFiu——n个修正因子中的最大值；7.3检定结果处理7.3.1根据7.2条“检定项目”逐条进行检定，将检定所得数据记录于相应表格中(见附录A)并计算结果。符合本规程要求的判定为合格，反之为不合格。7.3.2经检定合格的光纤光功率计，出具检定证书(见附录B);检定不合格的，发给检定结果通知书，并注明检定不合格项目。7.4检定周期光纤光功率计的检定周期一般不超过1年。8附录A光纤光功率计检定原始记录页原始记录编号：证书编号：检定日期：联系人：依据的技术文件(代号、名称):检定使用的计量(基)标准装置或主要标准测量池围不确定度/准确度123456:修正值(或修正因子)(在×××dBm或W)修正值(或修正因子)(在×××dBm或W)9非线性检定(比对法)修正值C,修正因子CF;123:n非线性(×××~×××):NL=±(Ciam-Cim)/2=±d8NL=±100%×(CFre-CFm)/2C,=士%非线性检定(叠加法)1234:::n非线性(×××~×××):NL=±100%×(NLmu-NLia)/2=±%B.1光纤光功率计检定证书内页格式检定机构授权说明测量范围不确定度/准确度修正值(或修正因子)(在×××dBm或W)修正值(或修正因子)(在×××dBm或W)(×××~×××)2.检定结果不确定度.被检示值)B.2检定结果通知书内页格式检定结果的不确定度评定C.1.1光功率修正值考虑到各影响测量不确定度的输入量，则有W——光源波长及谱宽变化引起的修正。对上式各输入量求偏导数得到各不确定度分量的灵敏系数：因各不确定度分量相互独立，则被测量的合成标准不确定度为：一般情况下，取包含因子k=2,则扩展不确定度为：根据5.1,若U≤0.21dB,则满足检定要求。C.1.2光功率修正因子CF=P,/P考虑到各影响测量不确定度的输人量，则有CF=(P,/P)·F·WP.-—被检光纤光功率计示值W——光源波长及谱宽变化引起的修正。对式(C.5)做对数变换及相应处理，则各相对不确定度分量的灵敏系数|c;|均为1;因各不确定度分量相互独立，则被测量的相对合成标准不确定度为：Uuu=√u²(P)+um²(P,)+um²(F)+u一般情况下，取包含因子k=2,则扩展不确定度为：根据5.1,若Um≤5%,则满足检定要求