光功率和光功率计介绍

一、什么是光功率？

光功率英文为luminous power，是光在单位时间内所做的功。光功率单位常用毫瓦(mw)和分贝毫瓦(dbm)来表示，其中两者的关系为：1mW=0dBm，小于1mw的分贝毫瓦为负值。光功率是光信号测量的最基本和最常见的参数。

二、什么是光功率计？光功率计的作用和类型

光功率计英文为optical power meter，是指用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗的仪器。在光纤系统中，测量光功率是最基本的测量，像电子学中的万用表；在光纤测量中，光功率计是常用表。通过测量发射端机或光网络的绝对功率，一台光功率计就能够评价光端设备的性能。用光功率计与稳定光源组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性，并帮助评估光纤链路传输质量。

对于任何光纤传输系统的生产制造、安装、运行和维护，光功率测量是必不可少的。在光纤领域，没有光功率计，任何工程、实验室、生产车间或电话维护设施都无法工作。例如：光功率计可用于测量激光光源和LED光源的输出功率；用于确认光纤链路的损耗估算；其中最重要的是，它是测试光学元器件(光纤、连接器、接续子、衰减器等)的性能指标的关键仪器。

光功率计根据内置的光电探测器的面积分为：1、直径约为5mm的大面积光电探测器，适合测量平行光束；2、直径小于1mm的小面积光电探测器，其灵敏度较高并且成本低，缺点是难以校准。

三、如何选择光功率计？

要选择适合的光功率计，考虑以下四个要素：1、选择最优的探头类型和连接器接口类型（LC、MPO或MTP、SC、ST、FC、MT-RJ）。2、评价校准精度和制造校准程序，与光纤和接头要求范围相匹配。3、确定这些型号与测量范围和显示分辨率相一致。4、具备直接插入损耗测量的dB功能。

首先，在光功率计所有性能中光探头是最应仔细选择的部件。光探头是一个固态光电二极管，它从光纤网络中接收耦合光，并将之转换为电信号。可以使用专用的连接器接口输入到探头，或用通用接口UCI(使用螺扣连接)适配器，UCI能接受绝大多数工业标准连接器。基于选定波长的校准因子，光功率计电路将探头输出信号转换，把光功率读数以dBm方式显示在屏幕上。选择光功率计最重要的标准是使光探头类型与预期的工作波长范围相匹配。值得一提的是，在进行测量时，InGaAs在三个传输窗口都有上佳表现，与锗相比InGaAs具有在所有三个窗口更为平坦的频谱特性，在1550nm窗口有更高的测量精度，同时具有优越的温度稳定性和低噪声特性。

其次光纤和连接器的性能标准与系统的要求相一致。应分析是什么原因导致用不同的连接适配器测量值不确定？充分考虑其它的潜在误差因素是很重要的，虽然NIST(美国国家标准技术研究所)建立了美国标准，但是来自不同生产厂家相似的光源、光探头类型、连接器的频谱是不确定的。

第三确定符合测量范围需求的光功率计型号。以dBm为单位表示，测量范围（量程）是全面的参数，包括确定输入信号的最小/最大范围，这样光功率计可以保证所有精度、线性度（一般确定为+0.8dB）和分辨率（通常为0.1dB或 0.01dB）是否满足应用要求。光功率计的最重要选择标准是光探头类型与预期的工作范围相匹配。

最后光功率计应具备dB 功能（相对功率），直接读取光损耗在测量中非常实用。没有dB功能，技术人员必须记下单独的参考值和测量值，然后计算其差值。所以dB功能给使用者以相对损耗测量，因而提高生产率，减少人工计算错误。

四、光功率计的基本指标

光功率计基本指标主要为四个：1、波长范围。这与光功率计内部使用的光电探测器类型有关，例如硅探测器波长范围一般为450～1000nm；砷化镓探测器波长范围一般为800～1700nm。2、可探测的最大与最小功率范围，典型功率范围为-100～+3dBm。3、以dB或W为单位的显示分辨率，典型分辨率为0.001dB或10pW。4、功率计所产生的内部噪声，典型情况下为1～50pW。

五、光功率中一混淆的概念

在光功率概念中，有几个容易弄混的概念：光照度、光强度、光通量、光能量、光功率

光照度也为光照强度（简称照度），表示物体表面积被照明程度的量，指一个被光线照射的表面上的照度（illumination/illuminance），照度的单位为lx（勒克斯），也有用lux（流明）的，1 lx = 1 lm/㎡。

光强度简称光强，国际单位是candela（坎德拉），简写cd，其它单位有烛光、支光。光强度定义为照射在单位面积上的光通量。设面元dS上的光通量为dΦ，则此面元上的光照度E=dΦ/dS。

光通量是每单位时间到达、离开或通过曲面的光能量，单位瓦特每平方米，即单位面积上的光功率，Φ=dW/ds。

光能量就是光功率，是光在单位时间内所做的功，光功率单位常用毫瓦(mw)和分贝(db)表示。

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