JJG 965-2013 通信用光功率计-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量检定规程J J G9 6 52 0 1 3通 信 用 光 功 率 计O p t i c a lP o w e rM e t e r s i nT e l e c o mm u n i c a t i o n 2 0 1 3-0 9-0 2发布2 0 1 4-0 3-0 2实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布通信用光功率计检定规程V e r i f i c a t i o nR e g u l a t i o no fO p t i c a lP o w e rM e t e r i nT e l e c o mm u n i c a t i o nJ
2、 J G9 6 52 0 1 3代替J J G9 6 52 0 0 1 归 口 单 位:全国光学计量技术委员会 主要起草单位:国家通信计量站 参加起草单位:中国计量科学研究院 本规程委托全国光学计量技术委员会负责解释J J G9 6 52 0 1 3本规程主要起草人:张颖艳(国家通信计量站)郭 恒(国家通信计量站)参加起草人:傅栋博(国家通信计量站)张志新(中国计量科学研究院)J J G9 6 52 0 1 3目 录引言()1 范围(1)2 计量单位(1)3 概述(1)4 计量性能要求(1)4.1 光功率相对示值误差(1)4.2 光功率非线性修正因子(1)5 通用技术要求(2)5.1 外观(2
3、)5.2 光学系统(2)6 计量器具控制(2)6.1 检定条件(2)6.2 检定项目(3)6.3 检定方法(4)7 检定结果处理(7)8 检定周期(7)附录A 光功率计检定原始记录格式(8)附录B 光功率计检定证书/检定结果通知书内页格式(1 0)附录C 光功率计检定结果的测量不确定度评定实例(1 3)J J G9 6 52 0 1 3引 言 J J F1 0 0 2 国家计量检定规程编写规则、J J F1 0 5 9.1 测量不确定度评定与表示共同 构 成 支 撑 本 规 程 制 修 订 工 作 的 基 础 性 系 列 规 范。本 规 程 替 代 首 次 发 布 的J J G9 6 52 0
4、 0 1。与J J G9 6 52 0 0 1相比,除按照J J F1 0 0 22 0 1 0所作的章节构成和格式上的修改外,主要技术变化如下:检定功率范围由(-5 00)d B m调整为(-8 0+2 7)d B m。相应的计量器具控制中,增加了分布反馈型(D F B)激光光源和光放大器的要求,同时增加了测量光功率大于+1 0d B m时的检定方法。光功率工作波长由原来的13 1 0n m和15 5 0n m两个波段修改为(6 0 0 17 0 0)n m波长范围内满足检定要求的定标波长。在计量性能要求中不再区分量热型还是光电型功率计,要求一致。光学系统、光功率测量范围不再作为检定项目。非
5、线性误差的检定方法中,增加了通过参考功率计比对法进行检定的公式。增加了不确定度评定实例(附录C)。J J G9 6 52 0 1 3通信用光功率计检定规程1 范围本规程适用于波长范围(6 0 017 0 0)n m,功率测量范围(-8 0+2 7)d B m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(d B)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d B以外,还习惯用绝对功率单位分贝(d BW)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
6、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(Pd BW)。换算公式见公式(1)和公式(2)。Pd BW=1 0 l gPW1W(1)Pd B m=1 0 l gPmW1 mW(2)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
7、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1 0%。4.2 光功率非线性修正因子(-8 00)d B m:优于2%;1J J G9 6 52 0 1 3(0+2 7)d B m: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。5.1.2 光功率计应有规格
8、、型号、制造厂名、编号、标志、出厂日期等。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 光功率计的光输入方式为光纤活动连接器输入或光束输入。5.2.2 光功率计的最大接收功率应大于输入光源的输出功率。5.2.3 对于光束输入型光功率计,其光接收面的直径与入射光光斑直径(按1/e2定义法)的比值应大于等于3。注:光斑直径通常有半高全宽、1/e2、刀口法3种定义方法。为了描述激光光强的径向分布,常采用光束直径(或半径)来描述。众所
9、周知,光束是没有绝对边缘的,所以,通常采用光束中心光强沿径向降低到一定比例时的光束截面圆直径作为光束直径。1/e2定义法:当光束为高斯光束或近似高斯光束时,测量强度为峰值强度的1/e2处的直径(e=2.7 1 82 8 18 2 84 5 9)。这个位置包含了光束8 0%以上的能量分布,该处的光功率约为峰值功率的1 3.5%,通常以此处的半径值作为光斑半径。(1/2.7 22=1 3.5%)6 计量器具控制计量器具控制包括首次检定、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:(2 35),检定期间内温度最大变化:1;相对湿度:7 5%;电源电压:A C(2 2 01 1)V
10、,频率:(5 01)H z;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。6.1.2.1 稳定光源a)稳定激光源工作波长:(6 0 017 0 0)n m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:5n m;输出功率:0d B m(1mW);输出功率稳定度:2J J G9 6 52 0 1 3长期稳定度:优于0.0 5d B(6h);短期稳定度:优于0.0 0 5d B(1 5m i n);当需输出光功率大于+1 0d B m时,建议选用分布反馈型(D F B)激光光源配合光放大器使用。b)分布反馈型(D F B
11、)激光光源工作波长:(15 2 016 5 0)n m范围内定标波长点和光源中心波长吻合;线宽:3MH z;输出功率:0d B m(满足光放大器要求);输出功率稳定度:优于0.0 1d B(1 5m i n);边模抑制比(S M S R):3 0d B。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:(15 2 016 5 0)n m范围内,满足检定要求的工作波长;增益:输出光功率需满足检定范围要求。6.1.2.3 光衰减器工作波长:(6 0 017 0 0)n m;衰减范围:(06 0)d B,连续可调;插入损耗:3.5d B;输入输出连接方式:与光源、光功率计的连接方
12、式一致。6.1.2.4 量热型标准光功率计工作波长:(6 0 017 0 0)n m;定标波长:满足检定要求的定标波长;光功率测量范围:(-1 0+1 0)d B m;光功率定标点:-1 0d B m;功率相对示值误差:2%。6.1.2.5 光电型标准光功率计工作波长:(6 0 017 0 0)n m;定标波长:满足检定要求的定标波长;光功率测量范围:(-8 0+2 7)d B m;光功率定标点:-1 0d B m(1 0 0W)、-2 0d B m(1 0W)、-2 3d B m(5W)等;功率相对示值误差:2%。6.1.2.5 配件光开关:光束型(电子快门或黑色档板)、光纤型;光分路器:分
13、光比为11的Y型分路器;光纤活动连接器:插入损耗小于0.2d B;自聚焦光纤或聚光镜(用于量热型):工作波长(6 0 017 0 0)n m。注:光源为光纤活动连接器输出时,用自聚焦光纤;光源为非平行光束输出时,用聚光镜。6.2 检定项目光功率计的检定项目见表1。3J J G9 6 52 0 1 3表1 检定项目检定项目首次检定后续检定使用中检验外观+光功率示值+非线性修正因子+-注:1.“+”表示需检定的项目,“-”表示不需检定的项目。2.量热型光功率计无“非线性修正因子”检定项目。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
14、 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+1 0 d B m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。图1 光电型光功率计检定装置框图图2 光源部分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P
15、a。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Pb。d)重复a)c)步骤n次,n3。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、Pb。计算方法见公式(3)和公式(4)。Pa=1nni=1Pa i(3)4J J G9 6 52 0 1 3Pb=1nni=1Pb i(4)当量值单位为d B m时,给出单位为d B的修正值,见公式(5)。Cd B m=Pa-Pb(5)当量值单位为W系列时,修正因数见公式(6)。C=Pa/Pb(6)或相对示值误差见公式(7)。=Pb-PaPa1 0 0%(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
16、功率点(一般建议调整间隔1 0d B),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3 0d B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6.3.2.16.3.2.2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
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