一、什么是光功率?

       光功率英文為luminous power，是光在單位時(shí)間內(nèi)所做的功。光功率單位常用毫瓦(mw)和分貝毫瓦(dbm)來表示，其中兩者的關(guān)系為:1mW=0dBm，小于1mw的分貝毫瓦為負(fù)值。光功率是光信號測量的最基本和最常見的參數(shù)。

       二、什么是光功率計(jì)?光功率計(jì)的作用和類型

       光功率計(jì)英文為optical power meter，是指用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗的儀器。在光纖系統(tǒng)中，測量光功率是最基本的測量，像電子學(xué)中的萬用表;在光纖測量中，光功率計(jì)是常用表。通過測量發(fā)射端機(jī)或光網(wǎng)絡(luò)的絕對功率，一臺光功率計(jì)就能夠評價(jià)光端設(shè)備的性能。用光功率計(jì)與穩(wěn)定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗(yàn)連續(xù)性，并幫助評估光纖鏈路傳輸質(zhì)量。

       對于任何光纖傳輸系統(tǒng)的生產(chǎn)制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)，光功率測量是必不可少的。在光纖領(lǐng)域，沒有光功率計(jì)，任何工程、實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)車間或電話維護(hù)設(shè)施都無法工作。例如:光功率計(jì)可用于測量激光光源和LED光源的輸出功率;用于確認(rèn)光纖鏈路的損耗估算;其中最重要的是，它是測試光學(xué)元器件(光纖、連接器、接續(xù)子、衰減器等)的性能指標(biāo)的關(guān)鍵儀器。

       光功率計(jì)根據(jù)內(nèi)置的光電探測器的面積分為:1、直徑約為5mm的大面積光電探測器，適合測量平行光束;2、直徑小于1mm的小面積光電探測器，其靈敏度較高并且成本低，缺點(diǎn)是難以校準(zhǔn)。

       三、如何選擇光功率計(jì)?

       要選擇適合的光功率計(jì)，考慮以下四個(gè)要素:1、選擇最優(yōu)的探頭類型和連接器接口類型(LC、MPO或MTP、SC、ST、FC、MT-RJ)。2、評價(jià)校準(zhǔn)精度和制造校準(zhǔn)程序，與光纖和接頭要求范圍相匹配。3、確定這些型號與測量范圍和顯示分辨率相一致。4、具備直接插入損耗測量的dB功能。

       首先，在光功率計(jì)所有性能中光探頭是最應(yīng)仔細(xì)選擇的部件。光探頭是一個(gè)固態(tài)光電二極管，它從光纖網(wǎng)絡(luò)中接收耦合光，并將之轉(zhuǎn)換為電信號?？梢允褂脤Ｓ玫倪B接器接口輸入到探頭，或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器，UCI能接受絕大多數(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)連接器?；谶x定波長的校準(zhǔn)因子，光功率計(jì)電路將探頭輸出信號轉(zhuǎn)換，把光功率讀數(shù)以dBm方式顯示在屏幕上。選擇光功率計(jì)最重要的標(biāo)準(zhǔn)是使光探頭類型與預(yù)期的工作波長范圍相匹配。值得一提的是，在進(jìn)行測量時(shí)，InGaAs在三個(gè)傳輸窗口都有上佳表現(xiàn)，與鍺相比InGaAs具有在所有三個(gè)窗口更為平坦的頻譜特性，在1550nm窗口有更高的測量精度，同時(shí)具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定性和低噪聲特性。

       其次光纖和連接器的性能標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)的要求相一致。應(yīng)分析是什么原因?qū)е掠貌煌倪B接適配器測量值不確定?充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的，雖然NIST(美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所)建立了美國標(biāo)準(zhǔn)，但是來自不同生產(chǎn)廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。

       第三確定符合測量范圍需求的光功率計(jì)型號。以dBm為單位表示，測量范圍(量程)是全面的參數(shù)，包括確定輸入信號的最小/最大范圍，這樣光功率計(jì)可以保證所有精度、線性度(一般確定為+0.8dB)和分辨率(通常為0.1dB或 0.01dB)是否滿足應(yīng)用要求。光功率計(jì)的最重要選擇標(biāo)準(zhǔn)是光探頭類型與預(yù)期的工作范圍相匹配。

       最后光功率計(jì)應(yīng)具備dB 功能(相對功率)，直接讀取光損耗在測量中非常實(shí)用。沒有dB功能，技術(shù)人員必須記下單獨(dú)的參考值和測量值，然后計(jì)算其差值。所以dB功能給使用者以相對損耗測量，因而提高生產(chǎn)率，減少人工計(jì)算錯誤。

       四、光功率計(jì)的基本指標(biāo)

       光功率計(jì)基本指標(biāo)主要為四個(gè):1、波長范圍。這與光功率計(jì)內(nèi)部使用的光電探測器類型有關(guān)，例如硅探測器波長范圍一般為450~1000nm;砷化鎵探測器波長范圍一般為800~1700nm。2、可探測的最大與最小功率范圍，典型功率范圍為-100~+3dBm。3、以dB或W為單位的顯示分辨率，典型分辨率為0.001dB或10pW。4、功率計(jì)所產(chǎn)生的內(nèi)部噪聲，典型情況下為1~50pW(由北京海洋興業(yè)科技股份有限公司提供)。

       五、光功率中一混淆的概念

       在光功率概念中，有幾個(gè)容易弄混的概念:光照度、光強(qiáng)度、光通量、光能量、光功率

       光照度也為光照強(qiáng)度(簡稱照度)，表示物體表面積被照明程度的量，指一個(gè)被光線照射的表面上的照度(illumination/illuminance)，照度的單位為lx(勒克斯)，也有用lux(流明)的，1 lx = 1 lm/㎡。

       光強(qiáng)度簡稱光強(qiáng)，國際單位是candela(坎德拉)，簡寫cd，其它單位有燭光、支光。光強(qiáng)度定義為照射在單位面積上的光通量。設(shè)面元dS上的光通量為dΦ，則此面元上的光照度E=dΦ/dS。

      光通量是每單位時(shí)間到達(dá)、離開或通過曲面的光能量，單位瓦特每平方米，即單位面積上的光功率，Φ=dW/ds。

      光能量就是光功率，是光在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，光功率單位常用毫瓦(mw)和分貝(db)表示。