Especificaciones sobre medidores de potencia óptica, fuentes de luz, OTDR y analizadores de espectro
Medidor de potencia óptica: se utiliza para medir la potencia óptica absoluta o la pérdida de potencia óptica relativa a través de un tramo de fibra óptica. La medición de la potencia óptica es la base de los sistemas de fibra óptica. Al igual que el multímetro en los productos electrónicos, en la medición de fibra óptica, el medidor de potencia óptica es un instrumento común de alta resistencia que es imprescindible para los técnicos de fibra óptica. Los medidores de potencia óptica pueden evaluar el rendimiento de equipos terminales ópticos midiendo la potencia absoluta de un transmisor o red óptica. Utilizados junto con una fuente de luz estable, los medidores de potencia óptica pueden medir la pérdida de conexión, verificar la continuidad y ayudar a evaluar la calidad de la transmisión del enlace de fibra.
Fuente de luz estable: emite luz de potencia y longitud de onda conocidas al interior del sistema óptico. Combinada con un medidor de potencia óptica, la fuente de luz estabilizada puede medir la pérdida óptica de los sistemas de fibra óptica. Para los sistemas de fibra óptica disponibles en el mercado, a menudo es posible utilizar el terminal de lanzamiento del sistema como fuente de luz estable. Si el terminal no está disponible o no está disponible, se requiere una fuente de luz estable separada. La longitud de onda de la fuente de luz estable debe ser lo más cercana posible a la longitud de onda de los terminales del sistema. Una vez instalado el sistema, generalmente es necesario medir la pérdida de extremo a extremo para determinar si la pérdida de conexión cumple con los requisitos de diseño, como la medición del conector, la pérdida del punto de empalme y la pérdida del cuerpo de la fibra.
Multímetro fotoeléctrico: se utiliza para medir la pérdida de potencia óptica de enlaces de fibra óptica. Existen dos tipos de multímetros ópticos:
1. Consta de un medidor de potencia óptica independiente y una fuente de luz estable.
2. Sistema de prueba integrado compuesto por medidor de potencia óptica y fuente de luz estable.
En redes de área local (LAN) de corto alcance, cuando los puntos finales están a poca distancia para caminar o hablar, los técnicos pueden utilizar con éxito una combinación económica de multímetro óptico en ambos extremos, utilizando una fuente de luz estable en un extremo y un medidor de potencia óptica. Para sistemas de redes de larga distancia, los técnicos deben tener una combinación completa o un multímetro óptico integrado en cada extremo.
La temperatura es probablemente el criterio más estricto a la hora de elegir un multímetro. El rango de temperatura de funcionamiento de los equipos portátiles de campo debe estar entre -18 grados Celsius (sin control de humedad) y 50 grados Celsius (humedad 95).
Reflectometría Óptica en el Dominio del Tiempo (OTDR) y Localizador de Fallas: Pérdida de fibra en función de la distancia. Con un OTDR, los técnicos pueden ver secciones transversales de todo el sistema, identificando y midiendo tramos, empalmes y conectores de fibra. Entre los instrumentos utilizados para diagnosticar fallos de fibra óptica, el OTDR es el más clásico y el más caro. A diferencia de los medidores de potencia óptica y los multímetros ópticos que prueban ambos extremos de una fibra, un OTDR solo mide la pérdida de fibra en un extremo de la fibra. Las líneas de rastreo de OTDR brindan la ubicación y la magnitud de los valores de atenuación del sistema, como la ubicación de cualquier conector, empalme, anomalías de fibra o roturas de fibra y su magnitud de pérdida.
1. Conocer las características de los cables ópticos (longitud y atenuación) antes de tenderlos.
2. Obtener la forma de onda de la línea de seguimiento de señal de un tramo de fibra óptica.
3. Cuando los problemas aumentan y las condiciones de conexión se deterioran, es necesario localizar puntos de falla graves.
Un localizador de fallas es una versión especializada de un OTDR que encuentra automáticamente fallas de fibra sin la complejidad de un OTDR y a una fracción del costo.
La selección de instrumentos de prueba de fibra óptica generalmente requiere la consideración de los siguientes cuatro factores: determinación de los parámetros del sistema, entorno de trabajo, comparación de factores de rendimiento y mantenimiento del instrumento
Determinación de los parámetros del sistema
Longitud de onda de trabajo (nm): Las tres ventanas de transmisión principales son 850 nm, 1300 nm y 1550 nm.
Tipo de fuente de luz (LED o láser): El tipo de fuente de luz (LED o láser) es adecuado para distancias cortas, pero no para distancias largas. LED o láser): en aplicaciones de corto alcance, la mayoría de las LAN de baja velocidad (lt; 100 Mbs) suelen utilizar fuentes de luz LED debido a su asequibilidad. La mayoría de los sistemas de alta velocidad (<100 Mbs) utilizan fuentes de luz láser para transmitir señales a largas distancias.
Tipo de fibra (monomodo/multimodo) y diámetro del núcleo/recubrimiento (micras): la fibra monomodo estándar (SM) tiene un diámetro de 9/125um, pero algunas otras fibras especiales monomodo deben identificarse cuidadosamente. .
La fibra multimodo (MM) típica incluye 50/125, 62,5/125, 100/140 y 200/230 um.
Tipo de conector: Los conectores domésticos comunes incluyen FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST, etc. Los últimos conectores incluyen LC, MU, MT-RJ, etc.
Máxima pérdida de enlace posible.
Estimaciones/tolerancias de pérdidas del sistema.
Especifique su entorno de trabajo
Los estándares de temperatura pueden ser los criterios más estrictos para los usuarios/compradores al seleccionar instrumentos para su uso en el campo. Normalmente, las mediciones de campo deben realizarse en entornos hostiles, por lo que se recomienda que los instrumentos portátiles de campo tengan un rango de temperatura de funcionamiento de -18 °C a 50 °C y una temperatura de almacenamiento y transporte de -40 °C a 60 °C ( 95 humedad relativa). Los instrumentos de laboratorio tienen un estrecho rango de control de temperatura de funcionamiento de sólo 5 a 50°C.
A diferencia de los instrumentos de laboratorio que pueden utilizar alimentación de CA, los instrumentos portátiles de campo suelen tener requisitos más estrictos para el suministro de energía del instrumento; de lo contrario, la eficiencia del trabajo se verá afectada. Además, los problemas de suministro de energía suelen ser la principal causa de fallas o daños en los instrumentos. Por lo tanto, los usuarios deben considerar y sopesar los siguientes factores:
1. La ubicación de la batería interna debe ser fácil de reemplazar.
2. El tiempo mínimo de funcionamiento de una batería nueva o completamente cargada debe ser de 10 horas (un día laborable). Sin embargo, el valor objetivo de la vida útil de la batería debe ser superior a 40 ~ 50 horas (una semana) para garantizar una eficiencia laboral óptima de los técnicos y los instrumentos.
3. Cuanto más común sea el tipo de batería utilizada, mejor, como las baterías secas de uso general de 9 V o 1,5 V, porque estas baterías de uso general son muy fáciles de encontrar o comprar.
4. Las baterías secas comunes son mejores que las baterías recargables (como las baterías de plomo-ácido, las baterías de níquel-cadmio), porque la mayoría de las baterías recargables tienen problemas de "memoria", embalaje irregular, dificultad para comprar y problemas ambientales. asuntos.
Antes, era casi imposible encontrar un instrumento de prueba portátil que cumpliera los cuatro criterios anteriores. Los medidores de potencia óptica más avanzados de la actualidad utilizan tecnología de fabricación de circuitos CMOS de última generación y pueden funcionar durante más de 100 horas utilizando únicamente pilas secas AA comunes (disponibles en todas partes). Otros modelos de laboratorio también ofrecen fuentes de alimentación duales (CA y batería interna) para una mayor adaptabilidad.
Al igual que los teléfonos portátiles, los instrumentos de prueba de fibra óptica también vienen en una variedad de paquetes. Los probadores portátiles que pesan menos de 1,5 kg generalmente no tienen muchas características y solo pueden proporcionar funciones y rendimiento básicos; los probadores semiportátiles (que pesan más de 1,5 kg) generalmente tienen funciones más complejas o potentes, mientras que los instrumentos de laboratorio están diseñados para laboratorio/producción controlada; entornos y cuenta con alimentación de CA.
Comparar factores de rendimiento: Este es el tercer paso en el proceso de selección e incluye un análisis detallado de cada tipo de equipo de prueba óptica.
Medidor de Potencia Óptica
La medición de potencia óptica es fundamental para la fabricación, instalación, operación y mantenimiento de cualquier sistema de transmisión de fibra óptica. En el campo de la fibra óptica, cualquier ingeniería, laboratorio, planta de fabricación o instalación de mantenimiento telefónico no puede prescindir de un medidor de potencia óptica. Por ejemplo, los medidores de potencia óptica se pueden utilizar para medir la potencia de salida de fuentes de luz láser y LED; confirmar estimaciones de pérdidas para enlaces de fibra óptica; y lo más importante, probar el rendimiento de los componentes ópticos (fibras, conectores, empalmes, atenuadores, etc.). ) Instrumentos clave.
Para elegir un medidor de potencia óptica adecuado para la aplicación específica de un usuario, uno debe centrarse en los siguientes puntos:
1. Seleccione el mejor tipo de sonda y tipo de interfaz.
2. Evaluar la precisión de la calibración y fabricar procedimientos de calibración para que coincidan con el rango requerido de fibras ópticas y conectores.
3. Asegúrate de que estos modelos sean compatibles con tu rango de medición y resolución de pantalla.
4. Tiene la función dB de medición de pérdida de inserción directa.
De casi todas las funciones de un medidor de potencia óptico, el sensor óptico es el componente que se debe seleccionar con más cuidado. La sonda de luz es un fotodiodo de estado sólido que recibe luz acoplada de una red de fibra óptica y la convierte en una señal eléctrica.
Puede ingresarse a la sonda a través de una interfaz de conector dedicada (solo disponible para un tipo de conexión) o una interfaz de conector universal UCI (usando conexiones roscadas). Según el coeficiente de calibración para la longitud de onda seleccionada, el circuito del medidor de potencia óptica convierte la señal de salida de la sonda para mostrar una lectura de potencia óptica en dBm en la pantalla (dB absoluto equivale a 1 mW, 0 dBm = 1 mW). La Figura 1 muestra el diagrama de bloques de un medidor de potencia óptica.
El criterio más importante para seleccionar un medidor de potencia óptica es hacer coincidir el tipo de sonda óptica con el rango de longitud de onda operativo esperado. La siguiente tabla resume las opciones básicas. En particular, el InGaAs tuvo un buen desempeño en las tres ventanas de transmisión cuando se tomaron las mediciones. En comparación con el germanio, el InGaAs tiene características espectrales más suaves en las tres ventanas, mayor precisión de medición en la ventana de 1550 nm, así como una excelente estabilidad de temperatura y características de bajo ruido.
La medición de potencia óptica es una parte importante de la fabricación, instalación, operación y mantenimiento de cualquier sistema de transmisión de fibra óptica.
El siguiente factor está estrechamente relacionado con la precisión de la calibración. ¿Está el medidor de potencia calibrado para su aplicación? Es decir, ¿los estándares de rendimiento de la fibra y del conector cumplen con los requisitos de su sistema? ¿Qué factores se deben analizar para determinar la causa de la incertidumbre en la medición para diferentes adaptadores de conexión? Es importante considerar plenamente otros factores potenciales de error. Aunque el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) ha desarrollado estándares estadounidenses, los espectros de fuentes de luz, tipos de sondas ópticas y conectores similares de diferentes fabricantes son inciertos.
El tercer paso es determinar el modelo de medidor de potencia óptica que cumpla con los requisitos del rango de medición. El rango de medición (rango) se mide en dBm y es un parámetro integral que incluye la determinación del rango mínimo/máximo de la señal de entrada (para que el medidor de potencia óptica pueda garantizar toda la precisión, linealidad (BELLCORE determinó que es 0,8 dB) y resolución. (normalmente 0,1 dB o 0,01 dB) ambos cumplen con los requisitos de la aplicación).
El criterio de selección más importante para un medidor de potencia óptico es que el tipo de sensor óptico coincida con el rango operativo esperado.
En cuarto lugar, la mayoría de los medidores de potencia óptica tienen una función dB (potencia relativa), lo que hace que la lectura directa de la pérdida óptica sea muy útil en las mediciones. Los medidores de potencia óptica de bajo costo normalmente no tienen esta capacidad. Sin la función dB, el técnico tendría que anotar el valor de referencia y el valor medido por separado y luego calcular la diferencia entre los dos. Por lo tanto, la función dB proporciona al usuario una medición de pérdida relativa, aumentando así la productividad y reduciendo los errores de cálculo manual.
Hoy en día, los usuarios tienen menos opciones para las características y funciones básicas de los medidores de potencia óptica, pero algunos usuarios deben considerar necesidades especiales, que incluyen: registro de datos de adquisición por computadora, interfaces externas, etc.
Fuente de luz estabilizada
Durante la medición de pérdidas, una fuente de luz estabilizada (SLS) emite luz de potencia y longitud de onda conocidas en el sistema óptico. Un medidor de potencia óptica/sonda óptica calibrado contra una fuente de luz de longitud de onda (SLS) específica recibe luz de la red de fibra óptica y la convierte en una señal eléctrica. Para garantizar la precisión de la medición de pérdidas, la fuente de luz debe simular al máximo las características del equipo de transmisión utilizado:
1. La misma longitud de onda y tipo de fuente de luz (LED, láser).
2. Estabilidad de la potencia de salida y del espectro durante la medición (estabilidad de tiempo y temperatura).
3. Proporciona la misma interfaz de conexión y utiliza el mismo tipo de fibra óptica.
4. La potencia de salida cumple con la medición de pérdida del sistema en el peor de los casos.
Cuando un sistema de transmisión requiere una fuente de luz estable separada, la mejor elección de fuente de luz debe simular las características y necesidades de medición del transceptor óptico del sistema. Se deben considerar los siguientes aspectos al seleccionar una fuente de luz:
Diodo Láser (LD) La luz emitida por un LD tiene una banda de longitud de onda muy estrecha y es casi monocromática, es decir, una única longitud de onda. A diferencia de los LED, los láseres emiten luz a través de sus bandas espectrales (menos de 5 nanómetros) que no son continuas a ninguno de los lados de una longitud de onda central y también emiten varias longitudes de onda con picos más bajos. En comparación con las fuentes de luz LED, aunque las fuentes de luz láser son más potentes, son más caras que las fuentes de luz LED.
Los tubos láser se utilizan normalmente en sistemas monomodo de larga distancia donde las pérdidas superan los 10 dB. Debe evitarse el uso de fuentes de luz láser para medir fibras multimodo.
Diodos emisores de luz (LED):
Los LED tienen un rango espectral más amplio que los LD, normalmente entre 50 y 200 nm. Además, la luz LED no tiene interferencias, por lo que la potencia de salida es más estable. Las fuentes LED son mucho más baratas que las LD, pero parecen tener poca potencia en las mediciones de pérdida en el peor de los casos. Los LED se pueden utilizar en sistemas láser monomodo para realizar mediciones de pérdidas precisas, pero sólo si proporcionan suficiente energía.
Multímetro óptico
La combinación de un medidor de potencia óptico y una fuente de luz estable se denomina multímetro óptico. El multímetro óptico se utiliza para medir la pérdida de potencia óptica de los enlaces de fibra óptica. Estos medidores pueden ser dos medidores separados o una unidad integrada. En resumen, ambos tipos de multímetros ópticos tienen la misma precisión de medición. La diferencia suele ser el costo y el rendimiento. Los multímetros fotoeléctricos integrados suelen ser más precisos y tienen un amplio rango de rendimiento, pero son más caros.
Para evaluar varias configuraciones de multímetro óptico desde una perspectiva técnica, se siguen aplicando los estándares de medidor de potencia óptica básico y fuente de luz estable. Preste atención a seleccionar el tipo de fuente de luz, la longitud de onda de funcionamiento, la sonda del medidor de potencia óptica y el rango dinámico correctos.
Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo y localizador de fallas
OTDR es el instrumento de fibra óptica más clásico y puede proporcionar la mayor información sobre la fibra durante las pruebas. El OTDR en sí es un radar óptico de circuito cerrado unidimensional que solo requiere un extremo de la fibra óptica para realizar mediciones. Se inyectan pulsos de luz estrechos y de alta intensidad en la fibra óptica y la sonda óptica de alta velocidad registra la señal de retorno. Este instrumento proporciona una interpretación visual de los enlaces de fibra óptica. Las curvas de OTDR reflejan la ubicación de empalmes, conectores y fallas, así como la magnitud de las pérdidas.
El proceso de evaluación de un OTDR tiene muchas similitudes con el de un multímetro óptico. De hecho, se puede considerar un OTDR como una combinación de instrumentos de prueba muy profesional: consta de una fuente de pulso estable de alta velocidad y una sonda de luz de alta velocidad.
El proceso de selección de OTDR puede centrarse en los siguientes atributos:
1. Confirmar la longitud de onda operativa, el tipo de fibra y la interfaz del conector.
2. Pérdida de conexión esperada y rango de escaneo.
3. Resolución espacial.
Los localizadores de fallas son en su mayoría instrumentos portátiles utilizados en sistemas de fibra óptica multimodo y monomodo. Cuando se utiliza la tecnología OTDR (reflectometría óptica en el dominio del tiempo) para localizar puntos de falla de fibra, la distancia de prueba es principalmente de 20 kilómetros. El instrumento muestra directamente la distancia hasta el punto de falla en formato digital. Ideal para instalación y mantenimiento de redes de área amplia (WAN), sistemas de comunicaciones en un radio de 20 kilómetros, fibra hasta la acera (FTTC), cables de fibra óptica monomodo y multimodo y sistemas militares. Los localizadores de fallas son una excelente herramienta para localizar conectores defectuosos y empalmes defectuosos en sistemas de cables de fibra óptica monomodo y multimodo. El localizador de fallas es fácil de operar y puede detectar hasta 7 eventos múltiples con una sola pulsación de tecla.
Especificaciones técnicas del analizador de espectro
(1) Rango de frecuencia de entrada
El intervalo de frecuencia máximo en el que el analizador de espectro puede funcionar normalmente, el superior y el inferior Los límites del rango son HZ, determinados escaneando el rango de frecuencia del oscilador principal. El rango de frecuencia de los analizadores de espectro modernos generalmente puede variar desde la banda de baja frecuencia hasta la banda de radiofrecuencia e incluso la banda de microondas, como 1KHz ~ 4GHz. La frecuencia aquí se refiere a la frecuencia central, es decir, la frecuencia ubicada en el centro del ancho del espectro mostrado.
(2) Ancho de banda de resolución
El intervalo espectral mínimo entre dos componentes adyacentes en el espectro de resolución, la unidad es HZ. Representa la capacidad del espectrómetro para distinguir puntos bajos definidos en dos señales muy espaciadas de igual amplitud. Las líneas espectrales de la señal medida que se ven en la pantalla del espectrómetro son en realidad el patrón característico dinámico de amplitud-frecuencia del filtro de banda estrecha (similar a una curva de campana), por lo que el poder de resolución depende del ancho de banda de este generador de amplitud-frecuencia. El ancho de banda de 3 dB de la característica de amplitud-frecuencia del filtro de banda estrecha se define como el ancho de banda de potencia de resolución del espectrómetro.
(3) Sensibilidad
La capacidad de un espectrómetro para mostrar el nivel mínimo de señal bajo un ancho de banda de potencia de resolución determinado, modo de visualización y otros factores que influyen, utilizando dBm, dBu, dBv, V etc. expresado. La sensibilidad de un espectrómetro ultraespectral se define como el ancho de banda característico de amplitud y frecuencia de un filtro de banda estrecha. La sensibilidad de un analizador de espectro de ultratolerancia depende del ruido interno del instrumento. Al medir señales pequeñas, el espectro de la señal aparece por encima del espectro del ruido. Para poder ver fácilmente el espectro de la señal dentro del espectro de ruido, el nivel de la señal generalmente debe ser 10 dB más alto que el nivel de ruido interno. Además, la sensibilidad también está relacionada con la velocidad de barrido de frecuencia. Cuanto más rápida sea la velocidad de barrido de frecuencia, menor será el valor máximo de las características dinámicas de amplitud-frecuencia, lo que dará como resultado una menor sensibilidad y una mayor diferencia de amplitud.
(4) Rango dinámico
Bajo la precisión especificada, la diferencia máxima entre dos señales que se pueden medir simultáneamente en el extremo de entrada. El límite superior del rango dinámico está limitado por la distorsión no lineal. La amplitud del espectrómetro tiene dos modos de visualización: visualización logarítmica lineal. La ventaja de una visualización logarítmica es un gran rango dinámico dentro de la altura efectiva limitada de la pantalla. El rango dinámico de un analizador de espectro es generalmente superior a 60 dB, a veces incluso superior a 100 dB.
(5) Ancho de barrido (Span)
Analiza diferentes nombres como ancho de espectro, ancho de barrido, rango de frecuencia, amplitud de espectro, etc. Generalmente se refiere al rango de frecuencia (ancho espectral) que la señal de respuesta puede mostrar dentro del rango de escala vertical en el extremo izquierdo y derecho de la pantalla del espectrómetro. Se puede ajustar automáticamente o configurar manualmente según las necesidades de la prueba. El ancho de exploración indica el rango de frecuencia mostrado por el espectrómetro durante la medición (es decir, barrido de frecuencia), que puede ser menor o igual al rango de frecuencia de entrada. El ancho espectral generalmente se subdivide en tres modos.
① Exploración completa El espectrómetro explora su rango de frecuencia efectivo a la vez.
② Escaneo por cuadrícula El espectrómetro solo escanea un rango de frecuencia específico a la vez. El ancho del espectro representado por cada cuadrícula se puede cambiar.
③ Exploración cero Cuando el ancho de frecuencia es cero, el analizador de espectro no explora y se convierte en un receptor sintonizado.
(6) Tiempo de barrido (ST)
Es el tiempo necesario para escanear un rango de frecuencia completo y completar la medición, también llamado tiempo de análisis. Normalmente, cuanto más corto sea el tiempo de escaneo, mejor, pero para garantizar la precisión de la medición, el tiempo de escaneo debe ser apropiado. Los factores relacionados con el tiempo de escaneo incluyen principalmente el rango de escaneo de frecuencia, el ancho de banda de resolución, el filtrado de video, etc. Los espectrómetros modernos suelen tener una variedad de tiempos de exploración para elegir, siendo el tiempo mínimo de exploración determinado por el tiempo de respuesta del circuito del canal de medición.
(7) Precisión de la medición de amplitud
La precisión de la amplitud se divide en precisión de amplitud absoluta y precisión de amplitud relativa, que están determinadas por muchos factores. La precisión de la amplitud absoluta es un indicador para señales de escala completa y está determinada por la atenuación de entrada, la ganancia de frecuencia intermedia, el ancho de banda de resolución, la fidelidad del rango, la respuesta de frecuencia y la precisión de la señal de calibración en sí, la precisión de la amplitud relativa está relacionada con el método de medición. Circunstancias ideales Con sólo dos fuentes de error, la respuesta de frecuencia y la precisión de la señal de calibración, la precisión de la medición puede ser muy alta. El instrumento debe calibrarse antes de salir de fábrica y se registran varios errores por separado para corregir los datos de medición, mejorando así la precisión de la amplitud mostrada.