光ファイバ テスト テーブルには、光パワー メータ、安定した光源、光マルチメータ、光タイム ドメイン反射率計 (OTDR)、および光障害ロケータが含まれます。光パワーメーター: 光ファイバーのセクションを通る絶対的な光パワーまたは相対的な光パワーの損失を測定するために使用されます。光ファイバーシステムでは、光パワーの測定が最も基本です。エレクトロニクスにおけるマルチメータと同様に、光ファイバ測定においては、光パワー メータは耐久性の高い一般的なメータであり、光ファイバ技術者は必ず所有する必要があります。光パワーメータは、送信機または光ネットワークの絶対パワーを測定することにより、光デバイスの性能を評価できます。光パワーメータを安定した光源と組み合わせて使用すると、接続損失を測定し、導通をチェックし、光ファイバリンクの伝送品質の評価に役立ちます。安定した光源: 既知のパワーと波長の光を光学システムに放射します。安定した光源を光パワーメーターと組み合わせて、光ファイバーシステムの光損失を測定します。既製の光ファイバーシステムの場合、通常、システムの送信機は安定した光源としても使用できます。端末が動作しない場合、または端末がない場合は、別途安定した光源が必要です。安定した光源の波長は、システム端末の波長と可能な限り一致する必要があります。システムの設置後、多くの場合、コネクタ、接続点、ファイバ本体の損失の測定など、接続損失が設計要件を満たしているかどうかを判断するために、エンドツーエンドの損失を測定する必要があります。光マルチメータ: 光ファイバーリンクの光パワー損失を測定するために使用されます。
光マルチメータには次の 2 つがあります。
1. 独立した光パワーメーターと安定した光源で構成されています。
2. 光パワーメータと安定した光源を統合した統合テストシステム。
短距離ローカル エリア ネットワーク (LAN) では、エンド ポイントが歩いたり話したりできる範囲内にあるため、技術者はどちらの端でも光マルチメータを経済的に組み合わせ、一方の端には安定した光源を、もう一方の端には光パワー メータを使用することができます。終わり。長距離ネットワーク システムの場合、技術者は両端に完全な組み合わせまたは統合された光マルチメータを装備する必要があります。メーターを選択する際、おそらく温度が最も厳しい基準となります。現場のポータブル機器は、-18°C (湿度制御なし) ～ 50°C (湿度 95%) に保つ必要があります。光タイムドメイン反射計 (OTDR) および障害探知器 (障害探知器): ファイバー損失と距離の関数として表されます。 OTDR の助けを借りて、技術者はシステム全体の概要を確認し、光ファイバーのスパン、接続点、コネクタを特定して測定できます。光ファイバーの障害を診断するための機器の中で、OTDR は最も古典的であり、最も高価な機器でもあります。光パワーメータや光マルチメータの両端テストとは異なり、OTDR はファイバの片端のみでのファイバ損失を測定できます。
OTDR トレース ラインは、コネクタ、接続点、光ファイバの異常な形状、または光ファイバの切断点の位置と損失など、システムの減衰値の位置とサイズを示します。
OTDR は次の 3 つの領域で使用できます。
1. 光ケーブルの特性（長さ、減衰量）を理解した上で敷設してください。
2. 光ファイバーの一部の信号トレース波形を取得します。
3. 問題が増加し、接続状態が悪化している場合は、重大な障害点を特定します。
障害ロケータ (Fault Locator) は、OTDR の特別なバージョンです。障害検出装置は、OTDR のような複雑な操作手順を必要とせずに、光ファイバの障害を自動的に発見することができ、その価格は OTDR の数分の一に過ぎません。光ファイバ試験装置を選択するときは、通常、次の 4 つの要素を考慮する必要があります。つまり、システム パラメータ、作業環境、比較性能要素、および装置のメンテナンスを決定します。システムパラメータを決定します。使用波長 (nm)。 3 つの主要な透過ウィンドウは 850nm です。 、1300nmと1550nm。光源の種類 (LED またはレーザー): 短距離アプリケーションでは、経済的および実際的な理由から、ほとんどの低速ローカル エリア ネットワーク (100Mbs) は長距離に信号を送信するためにレーザー光源を使用します。ファイバの種類 (シングルモード/マルチモード) およびコア/コーティングの直径 (μm): 標準のシングルモード ファイバ (SM) は 9/125um ですが、その他の特殊なシングルモード ファイバについては慎重に識別する必要があります。一般的なマルチモード ファイバー (MM) には、50/125、62.5/125、100/140、および 200/230 um があります。コネクタの種類: 一般的な国内コネクタには、FC-PC、FC-APC、SC-PC、SC-APC、ST などがあります。最新のコネクタには、LC、MU、MT-RJ などがあります。 考えられる最大リンク損失。損失の推定/システムの許容誤差。労働環境を明確にする。ユーザー/購入者にとっては、温度基準が最も厳しいフィールドメーターを選択してください。通常、フィールド測定は必須です。過酷な環境で使用する場合、現場でのポータブル機器の使用温度は-18℃〜50℃、保管および輸送温度は-40〜+60℃（95℃）であることをお勧めします。 %RH）。実験器具は狭い範囲でのみ使用できます。制御範囲は5〜50℃です。 AC電源を使用できる実験用機器とは異なり、現場で使用するポータブル機器は通常より厳しい電源供給が必要であり、そうでないと作業効率に影響を及ぼします。さらに、機器の電源の問題は、機器の故障や損傷を引き起こすことがよくあります。
したがって、ユーザーは次の要素を考慮して比較検討する必要があります。
1. 内蔵バッテリーの位置は、ユーザーが交換しやすい位置にある必要があります。
2. 新しいバッテリーまたは完全に充電されたバッテリーの最小稼働時間は 10 時間 (1 営業日) に達する必要があります。ただし、技術者や機器の最高の作業効率を確保するには、バッテリーの稼働寿命の目標値は 40 ～ 50 時間 (1 週間) 以上である必要があります。
3. 汎用の 9V または 1.5V の単 3 形乾電池など、電池の種類が一般的であるほど優れています。これらの汎用電池は、地元で簡単に見つけたり購入したりできるためです。
4. 通常の乾電池は、充電式電池 (鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池など) よりも優れています。これは、ほとんどの充電式電池には「メモリ」の問題、標準外のパッケージング、購入の難しさ、環境問題などがあるためです。
以前は、上記の 4 つの基準をすべて満たすポータブル テスト機器を見つけることはほとんど不可能でした。現在、最新のCMOS回路製造技術を使用した芸術的な光パワーメーターは、一般的な単3形乾電池（どこでも入手可能）のみを使用し、100時間以上の動作が可能です。他の実験室モデルは、適応性を高めるために二重電源 (AC および内部バッテリー) を提供します。携帯電話と同様に、光ファイバー試験器にもさまざまな外観パッケージ形態があります。 1.5 kg 未満のハンドヘルド メーターは一般的に余分な機能があまりなく、基本的な機能と性能のみを備えています。半ポータブルメーター (1.5 kg を超える) には、通常、より複雑または拡張された機能が付いています。実験室用機器は、制御実験室/生産現場向けに設計されています。はい、AC 電源付き。性能要素の比較: ここでは、各光学テスト装置の詳細な分析を含む、選択手順の 3 番目のステップを示します。光ファイバー伝送システムの製造、設置、運用、保守には、光パワー測定が不可欠です。光ファイバーの分野では、光パワーメーターがなければ、エンジニアリング、研究室、生産工場、電話保守施設は機能しません。たとえば、光パワーメータは、レーザー光源や LED 光源の出力パワーを測定するために使用できます。光ファイバーリンクの損失推定を確認するために使用されます。その中で最も重要なのは、性能指標の重要な手段である光コンポーネント (ファイバー、コネクタ、コネクタ、減衰器など) をテストすることです。
ユーザーの特定の用途に適した光パワーメータを選択するには、次の点に注意する必要があります。
1. 最適なプローブのタイプとインターフェースのタイプを選択します
2. 光ファイバーとコネクタの要件と一致する校正精度と製造校正手順を評価します。マッチ。
3. これらのモデルが測定範囲および表示解像度と一致していることを確認してください。
4. 直接挿入損失測定のdB機能付き。
光パワーメータのほぼすべての性能において、光プローブは最も慎重に選択されたコンポーネントです。光プローブは固体フォトダイオードであり、光ファイバーネットワークから結合された光を受け取り、それを電気信号に変換します。プローブへの入力には専用のコネクタ インターフェイス (接続タイプが 1 つだけ) を使用するか、ユニバーサル インターフェイス UCI (ネジ接続を使用) アダプターを使用できます。 UCI は、ほとんどの業界標準コネクタを受け入れることができます。選択した波長の校正係数に基づいて、光パワー メーター回路はプローブの出力信号を変換し、光パワーの読み取り値を dBm 単位で画面に表示します (絶対 dB は 1 mW、0dBm=1mW)。図1は光パワーメータのブロック図です。光パワーメータを選択するための最も重要な基準は、光プローブのタイプと予想される動作波長範囲が一致することです。以下の表は、基本的なオプションをまとめたものです。 InGaAs は、測定中の 3 つの透過ウィンドウで優れた性能を発揮することは注目に値します。ゲルマニウムと比較して、InGaAs は 3 つのウィンドウすべてで平坦なスペクトル特性を持ち、1550nm ウィンドウでの測定精度が高くなります。 , 同時に優れた温度安定性と低ノイズ特性を備えています。光パワー測定は、光ファイバー伝送システムの製造、設置、運用、保守に不可欠な部分です。次の要素はキャリブレーションの精度と密接に関係しています。パワーメータはアプリケーションに合わせて校正されていますか?つまり、光ファイバーとコネクタの性能基準がシステム要件と一致しているということです。異なる接続アダプターでの測定値の不確実性の原因を分析する必要がありますか?他の潜在的なエラー要因を十分に考慮することが重要です。 NIST (国立標準技術研究所) は米国の標準を確立していますが、異なるメーカーの同様の光源、光プローブの種類、およびコネクタのスペクトルは不確かです。 3 番目のステップは、測定範囲の要件を満たす光パワー メーターのモデルを決定することです。 dBm で表現される測定範囲 (レンジ) は、入力信号の最小/最大範囲の決定 (光パワー メーターがすべての精度、直線性 (BELLCORE では +0.8dB として決定)、分解能を保証できるようにするため) を含む包括的なパラメーターです。 (通常は 0.1 dB または 0.01 dB) 光パワー メーターの最も重要な選択基準は、光プローブのタイプが予想される動作範囲と一致することです。第 4 に、ほとんどの光パワー メーターには dB 機能 (相対パワー) があります。光損失は測定において非常に実用的です。通常、低コストの光パワー メーターにはこの機能がありません。dB 機能がなければ、技術者は基準値と測定値を別々に書き留めてから計算する必要があります。したがって、dB 関数はユーザー向けの相対損失測定であり、これにより生産性が向上し、手動計算エラーが減少します。現在、ユーザーは光パワー メーターの基本的な機能と機能の選択肢を減らしていますが、一部のユーザーは特別なニーズを考慮する必要があります。 : コンピュータデータ収集、記録、外部インターフェースなど。 安定化光源 損失を測定するプロセスにおいて、安定化光源 (SLS) は既知のパワーと波長の光を光学システムに放射します。特定波長光源(SLS)に合わせて校正された光パワーメータ/光プローブは、光ファイバネットワークから受信され、光が電気信号に変換されます。
損失測定の精度を確保するために、光源に使用される伝送装置の特性を可能な限りシミュレートするようにしてください。
1. 波長が同じで、光源の種類（LED、レーザー）が同じです。
2. 測定中の出力パワーとスペクトルの安定性（時間と温度の安定性）。
3. 同じ接続インターフェースを提供し、同じ種類の光ファイバーを使用します。
4. 出力電力は、最悪の場合のシステム損失測定値を満たしています。伝送システムに別の安定した光源が必要な場合、光源の最適な選択は、システムの光トランシーバの特性と測定要件をシミュレートする必要があります。
光源を選択するときは、次の点を考慮する必要があります。 レーザー管 (LD) LD から放射される光は波長帯域幅が狭く、ほぼ単色光、つまり単一波長です。 LED と比較すると、そのスペクトル帯域 (5nm 未満) を通過するレーザー光は連続的ではありません。また、中心波長の両側にいくつかの低いピーク波長も放射します。 LED 光源と比較すると、レーザー光源はより多くの電力を供給しますが、LED よりも高価です。レーザー管は、損失が 10dB を超える長距離シングルモード システムでよく使用されます。レーザー光源を使用したマルチモードファイバーの測定はできるだけ避けてください。発光ダイオード (LED): LED は LD よりも広いスペクトルを持ち、通常は 50 ～ 200nm の範囲にあります。また、LEDライトは非干渉光であるため、出力電力がより安定しています。 LED 光源は LD 光源よりもはるかに安価ですが、最悪の場合の損失測定では電力が不足しているようです。 LED 光源は通常、短距離ネットワークやマルチモード光ファイバー ローカル エリア ネットワーク LAN で使用されます。 LEDはレーザー光源シングルモードシステムの正確な損失測定に使用できますが、その前提として十分な出力が必要です。光マルチメータ 光パワーメータと安定した光源を組み合わせたものを光マルチメータと呼びます。光マルチメータは、光ファイバリンクの光パワー損失を測定するために使用されます。これらのメーターは、2 つの別個のメーターにすることも、単一の統合ユニットにすることもできます。つまり、2 種類の光マルチメータの測定精度は同じです。通常、違いはコストとパフォーマンスです。集積型光マルチメータは、成熟した機能とさまざまな性能を備えているものが多いですが、価格が比較的高価です。技術的な観点からさまざまな光マルチメータ構成を評価するには、基本的な光パワーメータと安定した光源規格が引き続き適用されます。正しい光源の種類、使用波長、光パワーメータープローブ、およびダイナミックレンジの選択に注意してください。光タイムドメイン反射率計および障害探知装置 OTDR は、最も古典的な光ファイバ計測機器であり、テスト中に関連する光ファイバに関するほとんどの情報を提供します。 OTDR 自体は 1 次元閉ループ光レーダーであり、測定には光ファイバーの一端のみが必要です。高速光プローブが戻り信号を記録しながら、高強度で狭い光パルスを光ファイバーに発射します。本器は光リンクについて視覚的に説明します。 OTDR 曲線は、接続点、コネクタ、障害点の位置、および損失のサイズを反映します。 OTDR の評価プロセスには、光マルチメータと多くの類似点があります。実際、OTDR は非常に専門的なテスト機器の組み合わせとみなすことができます。安定した高速パルス ソースと高速光プローブで構成されます。
OTDR 選択プロセスでは、次の属性に焦点を当てることができます。
1. 使用波長、ファイバーの種類、コネクターのインターフェースを確認します。
2. 予想される接続損失とスキャンされる範囲。
3. 空間解像度。
障害探知装置は主に手持ち式の機器であり、マルチモードおよびシングルモードの光ファイバー システムに適しています。 OTDR (Optical Time Domain Reflectometer) テクノロジーを使用して、ファイバーの障害点を特定するために使用され、テスト距離は主に 20 キロメートル以内です。機器は障害点までの距離を直接デジタル表示します。適した用途: ワイド エリア ネットワーク (WAN)、20 km 範囲の通信システム、光ファイバー (FTTC)、シングルモードおよびマルチモード光ファイバー ケーブルの設置とメンテナンス、軍事システム。シングルモードおよびマルチモードの光ファイバ ケーブル システムでは、障害のあるコネクタや不良なスプライスを特定するために、障害ロケータは優れたツールです。故障探知機能はキー操作 1 つで簡単に操作でき、最大 7 つの複数のイベントを検出できます。
スペクトラムアナライザーのテクニカル指標
(1) 入力周波数範囲 スペクトラムアナライザが正常に動作できる最大の周波数範囲を指します。範囲の上限と下限は HZ で表され、走査局部発振器の周波数範囲によって決まります。最新のスペクトラム アナライザの周波数範囲は、通常、低周波数帯域から無線周波数帯域、さらには 1KHz から 4GHz などのマイクロ波帯域にまで及びます。ここでの周波数とは中心周波数、つまり表示スペクトル幅の中心の周波数を指します。
(2) 分解能帯域幅は、分解スペクトル内の 2 つの隣接する成分間の最小スペクトル線間隔を指し、単位は HZ です。これは、指定された低点で互いに非常に近い 2 つの等しい振幅信号を区別するスペクトラム アナライザの能力を表します。スペクトラム・アナライザの画面に表示される測定信号のスペクトル線は、実際には狭帯域フィルタの動的な振幅周波数特性グラフ（ベルカーブに類似）であるため、分解能はこの振幅周波数生成の帯域幅に依存します。この狭帯域フィルタの振幅周波数特性を定義する 3dB 帯域幅が、スペクトラム アナライザの分解能帯域幅です。
(3) 感度とは、指定された分解能帯域幅、表示モード、その他の影響要因の下で最小信号レベルを表示するスペクトラム アナライザの能力を指し、dBm、dBu、dBv、V などの単位で表されます。 スーパーヘテロダインの感度スペクトラム アナライザは、機器の内部ノイズに依存します。小さな信号を測定する場合、信号スペクトルはノイズ スペクトルの上に表示されます。ノイズ スペクトルから信号スペクトルを簡単に確認するには、一般的な信号レベルが内部ノイズ レベルより 10dB 高い必要があります。さらに、感度は周波数掃引速度にも関係します。周波数掃引速度が速いほど、動的振幅周波数特性のピーク値が低くなり、感度と振幅差が小さくなります。
(4) ダイナミックレンジとは、指定された精度で測定できる、入力端子に同時に現れる 2 つの信号間の最大差を指します。ダイナミックレンジの上限は非線形歪みに制限されます。スペクトラム アナライザの振幅を表示するには、線形対数という 2 つの方法があります。対数表示の利点は、限られた画面の有効高さの範囲内で、より大きなダイナミック レンジが得られることです。スペクトラム アナライザのダイナミック レンジは通常 60dB を超え、場合によっては 100dB を超えることもあります。
(5) 周波数掃引幅（スパン） 解析スペクトル幅、スパン、周波数範囲、スペクトルスパンにはさまざまな名称があります。通常、スペクトラムアナライザの表示画面の左端と右端の縦目盛線内に表示できる応答信号の周波数範囲（スペクトル幅）を指します。テストのニーズに応じて自動的に調整することも、手動で設定することもできます。スイープ幅は、測定 (つまり、周波数スイープ) 中にスペクトラム アナライザによって表示される周波数範囲を示し、入力周波数範囲以下になる場合があります。スペクトル幅は通常 3 つのモードに分けられます。 ①全周波数スイープ スペクトラムアナライザは有効周波数範囲を一度にスキャンします。 ②グリッドごとの掃引周波数 スペクトラムアナライザは一度に指定された周波数範囲のみをスキャンします。各グリッドが表すスペクトルの幅を変更できます。 ③ゼロスイープ 周波数幅がゼロとなり、スペクトラムアナライザはスイープを行わず、同調受信機となります。
(6) 掃引時間 (掃引時間、ST と略記) は、全周波数範囲の掃引を実行して測定を完了するのに必要な時間であり、分析時間とも呼ばれます。一般にスキャン時間は短いほど良いですが、測定精度を確保するにはスキャン時間を適切にする必要があります。スキャン時間に関連する主な要因は、周波数スキャン範囲、解像度帯域幅、およびビデオ フィルタリングです。最新のスペクトラム・アナライザは通常、複数のスキャン時間を選択でき、最小スキャン時間は測定チャネルの回路応答時間によって決まります。
(7) 振幅測定精度には絶対振幅精度と相対振幅精度があり、どちらも多くの要因によって決まります。絶対振幅精度はフルスケール信号の指標であり、入力減衰、中間周波数ゲイン、分解能帯域幅、スケール忠実度、周波数応答、および校正信号自体の精度の総合的な影響によって影響を受けます。相対振幅精度は測定方法に関係します。理想的な条件では、誤差源は周波数応答と校正信号精度の 2 つだけであり、測定精度は非常に高くなります。機器は工場出荷前に校正する必要があります。さまざまな誤差が個別に記録され、測定データの補正に使用されます。表示される振幅精度が向上しました。
