Especificaciones técnicas sobre medidores de potencia óptica, fuentes de luz, OTDR y analizadores de espectro
Los medidores de prueba de fibra óptica de uso común incluyen: medidor de potencia óptica, fuente de luz estable, multímetro óptico, reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) y localizador óptico de fallas.
Medidor de potencia óptica: se utiliza para medir la potencia óptica absoluta o la pérdida relativa de potencia óptica a través de un tramo de fibra óptica. En los sistemas de fibra óptica la medición de la potencia óptica es fundamental. Al igual que un multímetro en electrónica, en la medición de fibra óptica, un medidor de potencia óptica es un medidor común de alta resistencia y todo técnico en fibra óptica debe tener uno a mano. Al medir la potencia absoluta del transmisor o de la red óptica, un medidor de potencia óptica puede evaluar el rendimiento del dispositivo óptico. El uso de un medidor de potencia óptica en combinación con una fuente de luz estable puede 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: El sistema de iluminación emite luz de potencia y longitud de onda conocidas. Una fuente de luz estable combinada con un medidor de potencia óptica puede medir la pérdida óptica en sistemas de fibra óptica. Para los sistemas de fibra óptica existentes, el transmisor del sistema normalmente se puede utilizar como fuente de luz estable. Si la unidad final no funciona o no hay unidad final, se requiere una fuente de luz estable separada. La longitud de onda de la fuente de luz estable debe ser lo más consistente posible con la longitud de onda del terminal del sistema. Una vez instalado el sistema, a menudo es necesario medir la pérdida de extremo a extremo para determinar si la pérdida de la conexión cumple con los requisitos de diseño, como medir la pérdida del conector, el punto de empalme y la pérdida del cuerpo de la fibra.
Multímetro óptico: 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. Un sistema de prueba integrado que combina un medidor de potencia óptica y una fuente de luz estable.
En redes de área local (LAN) de corto alcance, donde los puntos finales se encuentran a poca distancia o para conversar, los técnicos pueden utilizar con éxito una combinación económica de multímetro óptico en cada extremo con una fuente de luz estable en un extremo y un medidor de potencia por el otro. Para sistemas de redes de larga distancia, los técnicos deben equipar cada extremo con una combinación completa o un multímetro óptico integrado.
A la hora de seleccionar un medidor, la temperatura es quizás el criterio más estricto. El equipo portátil en el sitio debe estar entre -18 ℃ (sin control de humedad) y 50 ℃ (95 % de humedad)
Reflectómetro óptico en el dominio del tiempo (OTDR) y localizador de fallas (Fault Locator): manifestado como pérdida de fibra y función de la distancia. Con un OTDR, los técnicos pueden ver el contorno completo del sistema e identificar y medir tramos, empalmes y conectores de fibra. Entre los instrumentos para diagnosticar fallas de fibra, el OTDR es el instrumento más clásico y caro. A diferencia de la prueba de dos extremos de los medidores de potencia óptica y los multímetros ópticos, el OTDR puede medir la pérdida de fibra a través de un solo extremo de la fibra óptica. La línea de seguimiento de OTDR proporciona la ubicación y el tamaño del valor de atenuación del sistema, como la ubicación y el tamaño de la pérdida de cualquier conector, punto de empalme, irregularidades de la fibra o puntos de interrupción de la fibra. OTDR se puede utilizar en los siguientes tres aspectos:
1. Comprender las características del cable óptico (longitud y atenuación) antes de tenderlo.
2. Obtener la forma de onda del trazado de la señal de un tramo de fibra óptica.
3. Cuando los problemas aumentan y las condiciones de conexión se deterioran, localice los puntos de falla graves.
El localizador de fallas es una versión especial de OTDR. El localizador de fallas puede encontrar automáticamente la falla de fibra sin los complicados pasos operativos de OTDR, y su precio es solo una fracción del de OTDR.
Al elegir instrumentos de prueba de fibra óptica, generalmente debe considerar los siguientes cuatro factores: determinar los parámetros de su sistema, entorno de trabajo, factores de rendimiento comparativos y mantenimiento del instrumento.
Determinar los parámetros de su sistema
Las tres ventanas principales de transmisión de longitud de onda operativa (nm) son 850 nm, 1300 nm y 1550 nm.
Tipo de fuente de luz (LED o láser): En aplicaciones de corta distancia, la mayoría de las LAN de redes de área local de baja velocidad (<100 Mbs) suelen utilizar fuentes de luz LED por razones económicas y prácticas. 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 (um): la fibra monomodo estándar (SM) es 9/125 um, aunque algunas otras fibras monomodo especiales deben identificarse cuidadosamente. La fibra multimodo (MM) típica incluye 50/125, 62,5/125, 100/140 y 200/230 um.
Tipos de conectores: Los conectores domésticos comunes incluyen: FC-PC, FC-APC, SC-PC, SC-APC, ST, etc. Los últimos conectores incluyen: LC, MU, MT-RJ, etc.
La máxima pérdida de enlace posible.
Estimaciones de pérdidas/tolerancias del sistema.
Despeje su entorno de trabajo
Para los usuarios/compradores, el estándar de temperatura puede ser el más estricto a la hora de elegir un instrumento para uso en campo. Por lo general, las mediciones de campo deben usarse en ambientes severos. Se recomienda que la temperatura de trabajo de los instrumentos portátiles en el sitio sea de -18 ℃ ~ 50 ℃, y la temperatura de almacenamiento y transporte sea de -40 ~ +60 ℃ (95). %RH). Los instrumentos de laboratorio solo necesitan funcionar dentro de un rango de control estrecho de 5 a 50 °C.
A diferencia de los instrumentos de laboratorio que pueden usar fuente de alimentación de CA, los instrumentos portátiles de campo generalmente tienen requisitos estrictos sobre la fuente de alimentación del instrumento; de lo contrario, la eficiencia del trabajo se verá afectada. Además, el problema de suministro de energía del instrumento es a menudo una causa importante de falla o daño del instrumento. Por lo tanto, los usuarios deben considerar y sopesar los siguientes factores:
1. La ubicación de la batería incorporada debe ser conveniente para que los usuarios la reemplacen.
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 de más de 40 a 50 horas (una semana) para garantizar la eficiencia laboral óptima de los técnicos y los instrumentos.
3. Cuanto más común sea el modelo de batería utilizado, mejor, como las pilas secas AA de 9 V o 1,5 V de uso general, etc., porque estas baterías de uso general son muy fáciles de encontrar o comprar. en la zona.
4. Las baterías secas comunes son mejores que las baterías recargables (como las de plomo-ácido y níquel-cadmio), porque la mayoría de las baterías recargables tienen problemas de "memoria", embalaje no estándar y no son fáciles de comprar. cuestiones medioambientales, etc.
Anteriormente, era casi imposible encontrar instrumentos de prueba portátiles que cumplieran los cuatro criterios anteriores. Hoy en día, los medidores de potencia óptica de última generación que utilizan la tecnología de fabricación de circuitos CMOS más moderna pueden funcionar durante más de 100 horas utilizando únicamente pilas secas AA comunes (disponibles en todas partes). Algunos modelos de laboratorio también ofrecen fuentes de alimentación duales (CA y batería interna) para mayor flexibilidad.
Al igual que los teléfonos móviles, los instrumentos de prueba de fibra óptica también vienen en envases de muchas apariencias. Los medidores portátiles de menos de 1,5 kg generalmente no tienen muchos detalles y solo ofrecen funcionalidad y rendimiento básicos; los medidores semiportátiles (más de 1,5 kg) a menudo tienen funciones más complejas o ampliadas. Los instrumentos de laboratorio están diseñados para controlar laboratorios/producción. Diseñados para ocasiones especiales; y equipado con fuente de alimentación de CA.
Comparación de factores de rendimiento: Aquí está el tercer paso del proceso de selección, que 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, ninguna ingeniería, laboratorio, taller de producción o instalación de mantenimiento telefónico puede funcionar sin un medidor de potencia óptica. Por ejemplo: el medidor de potencia óptica se puede utilizar para medir la potencia de salida de fuentes de luz láser y fuentes de luz LED; se utiliza para confirmar la estimación de pérdida de enlaces de fibra óptica; lo más importante es que se utiliza para probar componentes ópticos (fibras, conectores, empalmes); , atenuadores, etc.) son instrumentos clave para los indicadores de desempeño.
Para elegir un medidor de potencia óptica adecuado para la aplicación específica del usuario, debe prestar atención a los siguientes puntos:
1. Seleccione el tipo de sonda y el tipo de interfaz óptimos
.2. Evalúe la precisión de la calibración y fabrique el procedimiento de calibración para que coincida con el rango de requisitos de su fibra y conector.
3. Asegúrate de que estos modelos sean consistentes 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 características 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 la red de fibra óptica y la convierte en una señal eléctrica. La entrada a la sonda se puede realizar mediante una interfaz de conector dedicada (solo adecuada para un tipo de conexión) o un adaptador de interfaz universal UCI (con conexión atornillada). UCI acepta la mayoría de los conectores estándar de la industria. Según el factor de calibración de la longitud de onda seleccionada, el circuito del medidor de potencia óptica convierte la señal de salida de la sonda y muestra la lectura de potencia óptica en la pantalla en dBm (dB absoluto es igual a 1 mW, 0 dBm = 1 mW). La Figura 1 es un 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 de funcionamiento esperado. La siguiente tabla resume las opciones básicas. Vale la pena mencionar que al realizar mediciones, el InGaAs tiene un rendimiento excelente en las tres ventanas de transmisión. En comparación con el germanio, el InGaAs tiene características espectrales más planas en las tres ventanas y una mayor precisión de medición en la ventana de 1550 nm, al tiempo que tiene una estabilidad de temperatura superior y baja. características del ruido.
La medición de potencia óptica es una parte esencial en 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 calibrado el medidor de potencia de manera consistente con su aplicación? Es decir: estándares de rendimiento de fibra y conectores consistentes con los requisitos de su sistema. ¿Se debe analizar qué causa que los valores medidos sean inciertos con diferentes adaptadores de conexión? Es importante considerar completamente otros posibles factores de error. Aunque el NIST (Instituto Nacional de Estándares y Tecnología) ha establecido estándares estadounidenses, el espectro de fuentes de luz, tipos de sondas de luz y conectores similares de diferentes fabricantes es incierto.
El tercer paso es determinar el modelo de medidor de potencia óptica que cumpla con sus requisitos de rango de medición. Expresado en dBm, el rango de medición (rango) 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) cumple con los requisitos de la aplicación.
El criterio de selección más importante para un medidor de potencia óptica es que el tipo de sonda óptica coincida con el rango de funcionamiento esperado.
Cuarto. , la mayoría de los medidores de potencia óptica tienen una función dB (potencia relativa), y la lectura directa de la pérdida óptica es muy útil en las mediciones. Los medidores de potencia óptica de bajo costo generalmente no proporcionan esta función y los técnicos deben anotar valores de referencia separados. y los valores medidos, y luego calcular la diferencia. Por lo tanto, la función dB brinda a los usuarios una medición de pérdida relativa, mejorando así la productividad y reduciendo los errores de cálculo manual.
Ahora, los usuarios pueden elegir entre características y funciones básicas. Sin embargo, algunos usuarios deben considerar requisitos especiales, que incluyen: registro de datos de adquisición por computadora, interfaces externas, etc.
Fuente de luz estable
Durante el proceso de medición de pérdidas, La fuente de luz estable (SLS) emite luz de potencia y longitud de onda conocidas en el sistema óptico. El medidor de potencia óptica/sonda óptica calibrada para la fuente de luz de longitud de onda específica (SLS) recibe la luz de la red de fibra óptica y la convierte en una señal eléctrica. para garantizar la precisión de la medición de la pérdida, intente que la fuente de luz simule las características del equipo de transmisión utilizado:
1. La longitud de onda es la misma y el mismo tipo de fuente de luz (LED, láser). utilizado
2. Durante la medición, la potencia de salida y la estabilidad del espectro (estabilidad de tiempo y temperatura)
3.
4. La potencia de salida cumple con las peores condiciones. Medición de la pérdida del sistema.
Cuando el sistema de transmisión requiere una fuente de luz estable separada, se debe simular la elección óptima de la fuente de luz. Las características y requisitos de medición del terminal óptico del sistema Se deben considerar los siguientes aspectos al seleccionar la fuente de luz:
Tubo láser (LD) La luz emitida por el LD tiene un ancho de banda de longitud de onda estrecho y es luz casi monocromática. , es decir, una única longitud de onda, en comparación con el LED, la luz láser que pasa a través de su banda espectral (menos de 5 nm) no es continua, aunque las fuentes de luz láser proporcionan varios picos más bajos. mayor potencia, son más caros que los LED y deben evitarse a ser posible en sistemas monomodo de larga distancia con pérdidas superiores a 10 dB Medida de fibra óptica multimodo
Diodo emisor de luz (LED):
El LED tiene un espectro más amplio que el LD, generalmente de 50 a 200 nm. Además, la luz LED es una luz sin interferencias. La potencia de salida es más estable. , pero la potencia es insuficiente para las mediciones de pérdida en el peor de los casos. Las fuentes de luz LED se utilizan normalmente en redes de corta distancia y las LAN de fibra multimodo se pueden utilizar como fuentes de luz láser únicas. Se puede realizar una medición de pérdida precisa en el sistema analógico. sistema, pero el requisito previo es que produzca 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 sola 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 ópticos integrados suelen tener funciones maduras y diversas prestaciones, pero son relativamente caros.
Al evaluar varias configuraciones de multímetro óptico desde una perspectiva técnica, se siguen aplicando los estándares básicos del medidor de potencia óptica y de la 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 y equipo de fibra óptica más clásico. Proporciona la mayor cantidad de información sobre las fibras ópticas durante las pruebas. El OTDR en sí es un radar óptico unidimensional de circuito cerrado y solo se requiere un extremo de la fibra óptica para la medición. Se emite un pulso de luz estrecho y de alta intensidad a la fibra óptica, mientras que una sonda óptica de alta velocidad registra la señal de retorno. Este instrumento da una explicación visual sobre el enlace óptico. La curva OTDR refleja la ubicación del punto de conexión, el conector y el punto de falla, así como el tamaño de la pérdida.
El proceso de evaluación del OTDR tiene muchas similitudes con el multímetro óptico. De hecho, un OTDR puede considerarse una combinación de instrumentos de prueba muy profesional: consta de una fuente de impulsos estable de alta velocidad y una sonda óptica 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 el rango a escanear.
3. Resolución espacial.
Los localizadores de fallos son en su mayoría instrumentos portátiles y son adecuados para sistemas de fibra óptica multimodo y monomodo. La tecnología OTDR (reflectometría óptica en el dominio del tiempo) se utiliza para localizar puntos de falla de fibra y la distancia de prueba es principalmente de 20 kilómetros. El instrumento muestra directamente la distancia al punto de falla digitalmente. Adecuado para: red de área amplia (WAN), sistemas de comunicación de alcance de 20 km, fibra hasta la acera (FTTC), instalación y mantenimiento de cables de fibra óptica monomodo y multimodo, y sistemas militares. En sistemas de cables ópticos monomodo y multimodo, el localizador de fallas es una excelente herramienta para localizar conectores defectuosos y puntos de empalme defectuosos. El localizador de fallas es fácil de operar, requiere solo un botón y puede detectar hasta 7 eventos múltiples.
Especificaciones técnicas del analizador de espectro
(1) Rango de frecuencia de entrada
Se refiere al rango de frecuencia máximo en el que el analizador de espectro puede funcionar normalmente, expresado en HZ Los límites superior e inferior están determinados por el rango de frecuencia del oscilador local de barrido. 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
Se refiere al intervalo mínimo de línea espectral entre dos componentes adyacentes en el espectro de resolución, la unidad es HZ. Representa la capacidad del analizador de espectro para distinguir dos señales de igual amplitud que están cercanas entre sí en un punto bajo específico. La línea espectral de la señal medida que se ve en la pantalla del analizador de espectro es en realidad el gráfico característico dinámico de amplitud-frecuencia de un filtro de banda estrecha (similar a una curva en forma de campana). Por lo tanto, la resolución depende del ancho de banda de este. generación de amplitud-frecuencia. El ancho de banda de 3 dB que define las características de amplitud-frecuencia de este filtro de banda estrecha es el ancho de banda de resolución del analizador de espectro.
(3) Sensibilidad
Se refiere a la capacidad del analizador de espectro para mostrar el nivel mínimo de señal bajo un ancho de banda de resolución determinado, modo de visualización y otros factores que influyen, expresado en dBm, dBu, dBv. , V y otras unidades se expresan. La sensibilidad de un espectrómetro superheterodino 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 las líneas del espectro de señal del espectro de ruido, el nivel de señal general 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 diferencia de amplitud.
(4) Rango dinámico
Se refiere a la diferencia máxima entre dos señales que aparecen simultáneamente en el extremo de entrada que se puede medir con una precisión especificada. El límite superior del rango dinámico está limitado por la distorsión no lineal. Hay dos formas de visualizar la amplitud del analizador de espectro: lineal y logarítmica. La ventaja de la visualización logarítmica es que puede obtener un gran rango dinámico dentro del rango limitado de altura efectiva 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 exploración de frecuencia (Span)
También hay diferentes nombres como ancho de espectro de análisis, amplitud, rango de frecuencia, amplitud de espectro, etc.
Generalmente se refiere al rango de frecuencia (ancho del espectro) de la señal de respuesta que se puede mostrar dentro de las líneas de escala verticales situadas más a la izquierda y a la derecha de la pantalla del analizador de espectro. Se ajusta automáticamente según las necesidades de la prueba o se configura manualmente. El ancho de barrido indica el rango de frecuencia mostrado por el analizador de espectro durante una medición (es decir, un escaneo de frecuencia), que puede ser menor o igual al rango de frecuencia de entrada. El ancho del espectro suele dividirse en tres modos.
① Barrido de frecuencia completo El analizador de espectro escanea su rango de frecuencia efectivo al mismo tiempo.
② Barrido de frecuencia por cuadrícula El analizador de espectro solo escanea un rango de frecuencia específico a la vez. El ancho del espectro expresado por división se puede cambiar.
③El ancho de frecuencia de barrido cero es cero, el analizador de espectro no barre la frecuencia y se convierte en un receptor sintonizado.
(6) Tiempo de barrido (ST)
Es el tiempo necesario para realizar un escaneo de rango de frecuencia completo y completar la medición, también llamado tiempo de análisis. Generalmente, 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 exploración incluyen principalmente el rango de exploración de frecuencia, el ancho de banda de resolución y el filtrado de vídeo. Los analizadores de espectro modernos suelen tener varios tiempos de exploración para elegir, y el tiempo mínimo de exploración está determinado por el tiempo de respuesta del circuito del canal de medición.
(7) Precisión de la medición de amplitud
Existen precisión de amplitud absoluta y precisión de amplitud relativa, las cuales están determinadas por muchos factores. La precisión de la amplitud absoluta es un indicador de señales de escala completa y se ve afectada de manera integral por la atenuación de entrada, la ganancia de frecuencia intermedia, el ancho de banda de resolución, la fidelidad de la escala, 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. En condiciones ideales, sólo hay dos fuentes de error: la respuesta de frecuencia y la precisión de la señal de calibración, y la precisión de la medición puede llegar a ser muy alta. El instrumento debe calibrarse antes de salir de fábrica. Se han registrado varios errores por separado y se han utilizado para corregir los datos medidos. Se ha mejorado la precisión de la amplitud mostrada.