광 파워 미터, 광원, OTDR 및 스펙트럼 분석기에 대한 기술 사양

일반적으로 사용되는 광섬유 테스트 미터에는 광 파워 미터, 안정 광원, 광 멀티미터, 광 시간 영역 반사계(OTDR) 및 광 결함 탐지기가 포함됩니다.

광 파워 미터: 광섬유 섹션을 통한 절대 광 파워 또는 광 파워의 상대적 손실을 측정하는 데 사용됩니다. 광섬유 시스템에서 광전력 측정은 기본입니다. 전자제품의 멀티미터와 마찬가지로 광섬유 측정에서도 광 파워 미터는 내구성이 뛰어난 일반 미터이므로 모든 광섬유 기술자는 하나쯤은 가지고 있어야 합니다. 광 파워 미터는 송신기 또는 광 네트워크의 절대 전력을 측정하여 광 장치의 성능을 평가할 수 있습니다. 안정적인 광원과 함께 광 파워 미터를 사용하면 연결 손실을 측정하고 연속성을 확인하며 광섬유 링크 전송 품질을 평가하는 데 도움이 됩니다.

안정적인 광원: 조명 시스템은 알려진 출력과 파장의 빛을 방출합니다. 광 파워 미터와 결합된 안정적인 광원은 광섬유 시스템의 광 손실을 측정할 수 있습니다. 기존 광섬유 시스템의 경우 일반적으로 시스템의 송신기를 안정적인 광원으로 사용할 수 있습니다. 엔드 유닛이 작동하지 않거나 사용할 수 없는 경우 별도의 안정적인 광원이 필요합니다. 안정적인 광원의 파장은 시스템 단말기의 파장과 최대한 일치해야 합니다. 시스템을 설치한 후 커넥터 손실, 스플라이스 포인트 및 광섬유 본체 손실 측정과 같은 연결 손실이 설계 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 종단 간 손실을 측정해야 하는 경우가 많습니다.

광 멀티미터: 광섬유 링크의 광 전력 손실을 측정하는 데 사용됩니다. 광 멀티미터에는 두 가지 유형이 있습니다.

1. 독립된 광 파워 미터와 안정적인 광원으로 구성됩니다.

2. 광파워미터와 안정적인 광원을 결합한 통합 테스트 시스템입니다.

종점이 도보 또는 대화 가능한 거리 내에 있는 단거리 LAN(근거리 통신망)에서 기술자는 한쪽 끝에는 안정적인 광원이 있고 한쪽 끝에는 광학 멀티미터가 있는 경제적인 복합 광 멀티미터를 성공적으로 사용할 수 있습니다. 다른쪽에는 파워미터가 있습니다. 장거리 네트워크 시스템의 경우 기술자는 각 끝에 완전한 조합 또는 통합 광학 멀티미터를 장착해야 합니다.

미터를 선택할 때 가장 엄격한 기준은 아마도 온도일 것입니다. 현장 휴대용 장비는 -18℃(습도 조절 없음) ~ 50℃(95℃)여야 합니다.

광시간 영역 반사계(OTDR) 및 오류 탐지기(Fault Locator): 광섬유 손실 및 거리로 표시 기능. OTDR을 사용하면 기술자는 전체 시스템 개요를 확인하고 광케이블 범위, 스플라이스 및 커넥터를 식별하고 측정할 수 있습니다. 광섬유 결함을 진단하는 장비 중 OTDR은 가장 고전적이고 가장 비싼 장비입니다. 광 파워미터 및 광 멀티미터의 2단 테스트와 달리 OTDR은 광섬유의 한쪽 끝만을 통해 광섬유 손실을 측정할 수 있습니다. OTDR 추적선은 커넥터, 스플라이스 포인트, 광섬유 불규칙성 또는 광섬유 중단점의 위치 및 손실 크기와 같은 시스템 감쇠 값의 위치 및 크기를 제공합니다. OTDR은 다음 세 가지 측면에서 활용될 수 있습니다.

1. 포설 전 광케이블의 특성(길이 및 감쇠)을 이해합니다.

2. 광섬유 단면의 신호 추적 파형을 얻습니다.

3. 문제가 증가하고 연결 상태가 악화되면 심각한 결함 지점을 찾아냅니다.

Fault Locator는 OTDR의 특수 버전으로, OTDR의 복잡한 작업 단계 없이 자동으로 광섬유 결함을 찾을 수 있으며 가격은 OTDR의 일부에 불과합니다.

광섬유 테스트 장비를 선택할 때 일반적으로 시스템 매개변수 결정, 작업 환경, 비교 성능 요소 및 장비 유지 관리 등 4가지 요소를 고려해야 합니다.

시스템 매개변수 결정

작동 파장(nm)의 세 가지 주요 투과 창은 850nm, 1300nm, 1550nm입니다.

광원 유형(LED 또는 레이저): 근거리 응용 분야에서 대부분의 저속 근거리 통신망(100Mbs)은 경제적이고 실용적인 이유로 일반적으로 LED 광원을 사용합니다. 100Mbs가 넘는 대부분의 고속 시스템은 레이저 광원을 사용하여 장거리 신호를 전송합니다.

섬유 유형(단일 모드/멀티모드) 및 코어/코팅 직경(um): 표준 단일 모드 섬유(SM)는 9/125um이지만 일부 다른 특수 단일 모드 섬유는 주의 깊게 식별해야 합니다. 일반적인 다중 모드 광섬유(MM)에는 50/125, 62.5/125, 100/140 및 200/230um이 포함됩니다.

커넥터 유형: 일반적인 국내 커넥터에는 FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST 등이 있습니다. 최신 커넥터에는 LC, MU, MT-RJ 등이 포함됩니다.

가능한 최대 링크 손실.

손실 추정치/시스템 허용 오차.

작업 환경을 깨끗하게 하세요

사용자/구매자의 경우 현장에서 사용할 장비를 선택할 때 온도 기준이 가장 엄격할 수 있습니다. 일반적으로 현장 측정은 가혹한 환경에서 사용해야 합니다. 휴대용 현장 계측기의 작동 온도는 -18℃~50℃, 보관 및 운송 온도는 -40~60℃(95RH)를 권장합니다. 실험실 장비는 5~50°C의 좁은 제어 범위 내에서만 작동하면 됩니다.

AC 전원 공급 장치를 사용할 수 있는 실험실 장비와 달리 현장 휴대용 장비는 일반적으로 장비 전원 공급 장치에 대한 엄격한 요구 사항이 있으며 그렇지 않으면 작업 효율성에 영향을 미칩니다. 또한, 기기의 전원 공급 문제는 기기 고장이나 손상의 중요한 원인이 되는 경우가 많습니다. 따라서 사용자는 다음 요소를 고려하고 평가해야 합니다.

1. 내장 배터리의 위치는 사용자가 교체하기 편리해야 합니다.

2. 새 배터리 또는 완전히 충전된 배터리의 최소 작동 시간은 10시간(영업일 기준 1일)이어야 합니다. 그러나 기술자와 장비의 최적의 작업 효율성을 보장하려면 배터리 작동 수명의 목표 값은 40~50시간(1주일) 이상이어야 합니다.

3. 범용 9V 또는 1.5V AA 건전지 등과 같이 사용되는 배터리 모델이 일반적일수록 좋습니다. 이러한 범용 배터리는 쉽게 찾거나 구입할 수 있기 때문입니다. 장소 상에서.

4. 대부분의 충전식 배터리는 "메모리" 문제, 비표준 포장, 구매가 쉽지 않기 때문에 일반 배터리가 충전식 배터리(예: 납산, 니켈 카드뮴 배터리)보다 낫습니다. 환경 문제 등..

이전에는 위의 4가지 기준을 모두 충족하는 휴대용 테스트 장비를 찾는 것이 거의 불가능했습니다. 요즘 가장 현대적인 CMOS 회로 제조 기술을 사용한 최첨단 광파워 미터는 일반 AA 건전지(어디서나 사용 가능)만 사용하면 100시간 이상 작동할 수 있습니다. 일부 실험실 모델은 유연성을 높이기 위해 이중 전원 공급 장치(AC 및 내부 배터리)도 제공합니다.

휴대폰과 마찬가지로 광섬유 테스트 장비도 다양한 외관 포장 형태로 제공됩니다. 1.5kg 미만의 휴대용 측정기는 일반적으로 기능이 많지 않으며 기본 기능과 성능만 제공합니다. 반휴대용 측정기(1.5kg 이상)는 종종 실험실/생산 제어용으로 설계됩니다. AC 전원 공급 장치가 장착되어 있습니다.

성능 요소 비교: 각 유형의 광학 테스트 장비에 대한 자세한 분석을 포함하는 선택 프로세스의 세 번째 단계입니다.

광 파워 미터

광 파워 측정은 광섬유 전송 시스템의 제조, 설치, 운영 및 유지 관리에 필수적입니다. 광섬유 분야에서는 엔지니어링, 실험실, 생산 공장 또는 전화 유지 관리 시설이 광 파워 미터 없이는 작동할 수 없습니다. 예: 광파워미터는 레이저 광원 및 LED 광원의 출력 전력을 측정하는 데 사용할 수 있으며, 가장 중요한 것은 광 구성 요소(섬유, 커넥터, 스플라이스)를 테스트하는 데 사용됩니다. , 감쇠기 등)은 성능 지표를 위한 핵심 도구입니다.

사용자의 특정 애플리케이션에 적합한 광 파워 미터를 선택하려면 다음 사항에 주의해야 합니다.

1. 최적의 프로브 유형 및 인터페이스 유형을 선택합니다.

2. 교정 정확도를 평가하고 광케이블 및 커넥터 요구 사항 범위에 맞게 교정 절차를 제작합니다.

3. 해당 모델이 측정 범위 및 디스플레이 해상도와 일치하는지 확인하세요.

4. 직접 삽입 손실 측정의 dB 기능이 있습니다.

광 파워미터의 거의 모든 기능 중에서 광학 프로브는 가장 신중하게 선택해야 하는 구성 요소입니다.

라이트 프로브는 광섬유 네트워크에서 결합된 빛을 수신하고 이를 전기 신호로 변환하는 고체 포토다이오드입니다. 프로브에 대한 입력은 전용 커넥터 인터페이스(한 가지 연결 유형에만 적합) 또는 범용 인터페이스 UCI(나사 연결 사용) 어댑터를 사용하여 이루어질 수 있습니다. UCI는 대부분의 산업 표준 커넥터를 수용합니다. 선택한 파장의 교정 계수에 따라 광 파워 미터 회로는 프로브 출력 신호를 변환하고 광 파워 판독값을 dBm(절대 dB는 1 mW와 동일, 0dBm=1mW) 단위로 화면에 표시합니다. 그림 1은 광파워미터의 블록도이다.

광 파워미터를 선택하는 가장 중요한 기준은 광학 프로브 유형을 예상 작동 파장 범위에 맞추는 것입니다. 아래 표에는 기본 옵션이 요약되어 있습니다. 측정 시 InGaAs는 게르마늄과 비교하여 세 가지 투과 창에서 우수한 성능을 가지며, 세 가지 창 모두에서 더 평탄한 스펙트럼 특성을 가지며 1550nm 창에서 더 높은 측정 정확도를 가지며 뛰어난 온도 안정성과 낮은 특성을 갖습니다. 소음 특성.

광 출력 측정은 광섬유 전송 시스템의 제조, 설치, 작동 및 유지 관리에 있어 필수적인 부분입니다.

다음 요소는 교정 정확도와 밀접한 관련이 있습니다. 파워미터가 귀하의 애플리케이션과 일치하는 방식으로 교정되어 있습니까? 즉, 시스템 요구 사항과 일치하는 광섬유 및 커넥터 성능 표준입니다. 다양한 연결 어댑터를 사용하여 측정값이 불확실해지는 원인이 무엇인지 분석해야 합니까? 다른 잠재적인 오류 요인을 충분히 고려하는 것이 중요합니다. NIST(국립 표준 기술 연구소)가 미국 표준을 제정했지만 다른 제조업체의 유사한 광원, 라이트 프로브 유형 및 커넥터의 스펙트럼은 불확실합니다.

세 번째 단계는 측정 범위 요구 사항을 충족하는 광 파워 미터 모델을 결정하는 것입니다. dBm으로 표시되는 측정 범위(범위)는 입력 신호의 최소/최대 범위 결정을 포함하는 포괄적인 매개 변수입니다(광 파워 미터는 모든 정확도, 선형성(BELLCORE가 0.8dB로 결정됨) 및 분해능(BELLCORE가 0.8dB로 결정됨)을 보장할 수 있음). 일반적으로 0.1dB 또는 0.01dB)가 애플리케이션 요구 사항을 충족합니다.

광 파워 미터의 가장 중요한 선택 기준은 광학 프로브 유형이 예상 작동 범위와 일치한다는 것입니다.

넷째, 대부분의 광파워미터에는 dB 기능(상대파워)이 있는데 이는 광손실 측정에 매우 유용하다.저가형 광파워미터는 일반적으로 이 기능을 제공하지 않으며 기술자는 별도의 기준값과 측정값을 기록해야 한다. 그런 다음 차이가 계산됩니다. 따라서 dB 기능은 사용자에게 상대적인 손실 측정을 제공하여 생산성을 높이고 수동 계산 오류를 줄입니다.

이제 사용자는 광 출력의 기본 기능에 대한 선택권이 줄어듭니다. 그러나 일부 사용자는 컴퓨터 획득 데이터 기록, 외부 인터페이스 등을 포함한 특별한 요구 사항을 고려해야 합니다.

안정적인 광원

손실 측정 과정에서 안정적인 광원(SLS)이 필요합니다.)는 알려진 전력 및 파장의 빛을 광학 시스템으로 방출합니다. 특정 파장 광원(SLS)에 맞게 보정된 광 파워 미터/광 프로브는 광섬유 네트워크에서 빛을 수신하여 이를 손실 측정의 정확성을 보장하기 위해 광원이 사용하는 전송 장비의 특성을 시뮬레이션할 수 있습니다.

1. 동일한 파장 및 동일한 광원 유형. 레이저)

2. 측정 중 출력 전력 및 스펙트럼 안정성(시간 및 온도 안정성)

3.

4. 출력 전력이 최악의 시나리오를 충족합니다.

전송 시스템에 별도의 안정적인 광원이 필요한 경우 최적의 광원 선택이 필요합니다. 시스템 광단말의 특성 및 측정 요구 사항을 시뮬레이션하려면 광원을 선택할 때 다음 사항을 고려해야 합니다.

레이저 튜브(LD) LD에서 방출되는 빛은 파장 대역폭이 좁고 거의 단색광, 즉 단일 파장의 빛은 스펙트럼 대역(5nm 미만)을 통과하는 레이저 빛이 연속적이지 않고 여러 개의 낮은 피크 파장을 방출합니다. 광원은 더 많은 전력을 제공하지만 LED보다 가격이 더 비쌉니다.

레이저 튜브는 손실이 10dB를 초과하는 장거리 단일 모드 시스템에 자주 사용됩니다. 멀티모드 광섬유를 측정하기 위해 레이저 광원을 사용하는 것은 가능하면 피해야 합니다.

발광 다이오드(LED):

LED는 LD보다 스펙트럼이 더 넓으며 일반적으로 50~200nm 범위입니다. 또한, LED 조명은 비간섭광이므로 출력 전력이 더욱 안정적입니다. LED 광원은 LD 광원보다 훨씬 저렴하지만 최악의 손실 측정에는 전력이 부족합니다. LED 광원은 일반적으로 단거리 네트워크 및 다중 모드 광섬유 LAN에 사용됩니다. LED는 정확한 손실 측정을 위해 단일 모드 레이저 광원 시스템에 사용될 수 있지만 전제 조건은 충분한 전력을 출력해야 한다는 것입니다.

광 멀티미터

광 파워 미터와 안정적인 광원의 조합을 광 멀티미터라고 합니다. 광 멀티미터는 광섬유 링크의 광 전력 손실을 측정하는 데 사용됩니다. 이러한 계측기는 두 개의 개별 계측기일 수도 있고 단일 통합 장치일 수도 있습니다. 즉, 두 가지 유형의 광학 멀티미터 모두 동일한 측정 정확도를 갖습니다. 차이점은 일반적으로 비용과 성능입니다. 통합형 광 멀티미터는 일반적으로 성숙한 기능과 다양한 성능을 갖추고 있지만 상대적으로 가격이 비쌉니다.

기술적인 관점에서 다양한 광 멀티미터 구성을 평가할 때 기본 광 파워 미터와 안정적인 광원 표준이 여전히 적용됩니다. 올바른 광원 유형, 작동 파장, 광 파워 미터 프로브 및 동적 범위를 선택하는 데 주의를 기울이십시오.

광 시간 영역 반사계 및 오류 탐지기

OTDR은 가장 고전적인 광섬유 계측기 및 장비로 테스트 중에 광섬유에 대한 가장 많은 정보를 제공합니다. OTDR 자체는 1차원 폐쇄 루프 광학 레이더이며 측정에는 광섬유의 한쪽 끝만 필요합니다. 고강도의 좁은 광 펄스가 광섬유로 방출되고 고속 광학 프로브가 반환 신호를 기록합니다. 이 장비는 광 링크에 대한 시각적인 설명을 제공합니다. OTDR 곡선은 연결 지점, 커넥터 및 오류 지점의 위치와 손실 크기를 반영합니다.

OTDR 평가 프로세스는 광학 멀티미터와 많은 유사점을 가지고 있습니다. 실제로 OTDR은 안정적인 고속 펄스 소스와 고속 광학 프로브로 구성된 매우 전문적인 테스트 장비 조합으로 간주될 수 있습니다. OTDR 선택 프로세스는 다음 속성에 중점을 둘 수 있습니다.

1. 작동 파장, 광섬유 유형 및 커넥터 인터페이스를 확인합니다.

2. 예상 연결 끊김 및 검사 범위.

3. 공간 해상도.

결함 탐지기는 대부분 휴대용 장비이며 다중 모드 및 단일 모드 광섬유 시스템에 적합합니다. OTDR(Optical Time Domain Reflectometry) 기술은 광섬유 결함 지점을 찾는 데 사용되며 테스트 거리는 대부분 20km 이내입니다. 장비는 결함 지점까지의 거리를 디지털 방식으로 직접 표시합니다. 적합 대상: WAN(광역 네트워크), 20km 범위 통신 시스템, FTTC(Fiber to the Curb), 단일 모드 및 다중 모드 광섬유 케이블 설치 및 유지 관리, 군사 시스템. 단일 모드 및 다중 모드 광케이블 시스템에서 오류 탐지기는 결함이 있는 커넥터와 잘못된 스플라이스 지점을 찾는 탁월한 도구입니다. 결함 탐지기는 작동하기 쉽고 버튼 하나만 누르면 되며 최대 7개의 다중 이벤트를 감지할 수 있습니다.

스펙트럼 분석기의 기술 사양

(1) 입력 주파수 범위

스펙트럼 분석기가 정상적으로 작동할 수 있는 최대 주파수 범위를 말하며 다음과 같이 표현됩니다. HZ 상한과 하한은 스위프 국부 발진기의 주파수 범위에 의해 결정됩니다. 최신 스펙트럼 분석기의 주파수 범위는 일반적으로 저주파 대역부터 무선 주파수 대역까지, 심지어는 1KHz ~ 4GHz와 같은 마이크로파 대역까지 가능합니다. 여기서 주파수는 중심 주파수, 즉 표시된 스펙트럼 폭의 중심에 위치한 주파수를 나타냅니다.

(2) 분해능 대역폭

분해능 스펙트럼에서 인접한 두 구성 요소 사이의 최소 스펙트럼 선 간격을 나타내며 단위는 HZ입니다. 이는 지정된 낮은 지점에서 서로 가까이 있는 동일한 진폭의 두 신호를 구별하는 스펙트럼 분석기의 기능을 나타냅니다. 스펙트럼 분석기 화면에 보이는 측정 신호의 스펙트럼 라인은 실제로 협대역 필터의 동적 진폭-주파수 특성 그래프(종 모양 곡선과 유사)이므로 분해능은 이 대역폭에 따라 달라집니다. 진폭-주파수 생성. 이 협대역 필터의 진폭-주파수 특성을 정의하는 3dB 대역폭이 스펙트럼 분석기의 분해능 대역폭입니다.

(3) 감도

주어진 분해능 대역폭, 디스플레이 모드 및 기타 영향 요인(dBm, dBu, dBv로 표시)에서 최소 신호 레벨을 표시하는 스펙트럼 분석기의 기능을 나타냅니다. , V 및 기타 단위가 표시됩니다. 슈퍼헤테로다인 분광계의 감도는 기기의 내부 소음에 따라 달라집니다. 작은 신호를 측정할 때 신호 스펙트럼은 노이즈 스펙트럼 위에 나타납니다. 잡음 스펙트럼에서 신호 스펙트럼 선을 쉽게 확인하려면 일반 신호 레벨이 내부 잡음 레벨보다 10dB 높아야 합니다. 또한, 감도는 주파수 스위프 속도와도 관련이 있으며, 주파수 스위프 속도가 빠를수록 동적 진폭-주파수 특성의 피크 값이 낮아져 감도가 낮아지고 진폭 차이가 발생합니다.

(4) 동적 범위

지정된 정확도로 측정할 수 있는 입력단에서 동시에 나타나는 두 신호 간의 최대 차이를 나타냅니다. 동적 범위의 상한은 비선형 왜곡에 의해 제한됩니다. 스펙트럼 분석기의 진폭을 표시하는 방법에는 선형과 로그의 두 가지 방법이 있습니다. 로그 디스플레이의 장점은 화면의 제한된 유효 높이 범위 내에서 큰 동적 범위를 얻을 수 있다는 것입니다. 스펙트럼 분석기의 동적 범위는 일반적으로 60dB 이상이며 때로는 100dB 이상이기도 합니다.

(5) 주파수 스캔 폭(Span)

분석 스펙트럼 폭, 스팬, 주파수 범위, 스펙트럼 스팬 등과 같은 다른 이름도 있습니다. 일반적으로 스펙트럼 분석기 디스플레이 화면의 가장 왼쪽과 가장 오른쪽 수직 스케일 라인 내에 표시될 수 있는 응답 신호의 주파수 범위(스펙트럼 폭)를 나타냅니다. 테스트 요구에 따라 자동으로 조정하거나 수동으로 설정합니다. 스윕 폭은 한 번의 측정(즉, 한 번의 주파수 스캔) 동안 스펙트럼 분석기에 의해 표시되는 주파수 범위를 나타내며, 이는 입력 주파수 범위보다 작거나 같을 수 있습니다. 스펙트럼 폭은 일반적으로 세 가지 모드로 나뉩니다.

① 전체 주파수 스윕 스펙트럼 분석기는 유효 주파수 범위를 한 번에 스캔합니다.

② 그리드당 주파수 스윕 스펙트럼 분석기는 한 번에 하나의 지정된 주파수 범위만 스캔합니다. Division별로 표시되는 스펙트럼 폭을 변경할 수 있습니다.

③제로 스위프 주파수 폭이 0이면 스펙트럼 분석기는 주파수를 스위프하지 않고 튜닝된 수신기가 됩니다.

(6) 스윕 시간(ST)

전체 주파수 범위 스캔을 수행하고 측정을 완료하는 데 필요한 시간이며 분석 시간이라고도 합니다. 일반적으로 스캔 시간이 짧을수록 좋지만, 측정 정확도를 보장하려면 스캔 시간이 적절해야 합니다. 스캔 시간과 관련된 요소로는 주로 주파수 스캔 범위, 해상도 대역폭, 비디오 필터링 등이 있습니다. 최신 스펙트럼 분석기에는 일반적으로 선택할 수 있는 스캔 시간이 여러 개 있으며, 최소 스캔 시간은 측정 채널의 회로 응답 시간에 따라 결정됩니다.

(7) 진폭 측정 정확도

절대 진폭 정확도와 상대 진폭 정확도가 있으며 둘 다 여러 요인에 의해 결정됩니다. 절대 진폭 정확도는 전체 규모 신호에 대한 지표이며 입력 감쇠, 중간 주파수 이득, 분해능 대역폭, 스케일 충실도, 주파수 응답 및 교정 신호 자체의 정확도에 의해 포괄적으로 영향을 받습니다. 상대 진폭 정확도는 측정 방법과 관련이 있습니다. 이상적인 조건에서는 주파수 응답과 교정 신호 정확도라는 두 가지 오류 소스만 있으며 측정 정확도는 매우 높아질 수 있습니다. 공장에서 출고되기 전에 기기를 교정해야 합니다. 다양한 오류가 별도로 기록되었으며 측정된 데이터를 수정하는 데 사용되었습니다. 표시되는 진폭 정확도가 향상되었습니다.