光功率计(Optical power meter)
1. 基本概念
- 光功率计(OPM):是用于测量光信号中的功率的装置,它通常指用于测试光的平均功率(Average Power)
- dB:表示相对功率
P(dB) = 10 log(P/Pref) - dBm:表示绝对功率
P(dBm) = 10 log (P/1mW)
0dBm:表示1mW
40dBm:表示10000mW(10W) - 光电二极管
- 当光照PN结,并在半导体加有反向电压时,产生的反向电流将随光照强度和光波长的改变而变化,这种半导体器件叫做光电二极管
- 这一转变过程是光信号变成电信号,也是一个吸收过程。
- 雪崩光电二极管(APD)
- 在硅(或锗)光电二级管PN结上加反向偏压后,射入光被PN结吸收形成光电流,当加大反向偏压时会产生“雪崩”(即光电流成倍地激增)的现象,称为“雪崩光电二极管”
- 具有三高(响应度、信噪比、响应速度)等特点,广泛应用于微光信号检测、长距离光纤通信、激光测距、激光制导等光电信息传输和光电对抗系统
2. 脉冲功率测量(Pulse power measurement)
- 光功率计通常显示平均功率。 因此,对于脉冲测量,必须知道信号占空比(signal duty cycle)以计算峰值功率值。 但是,瞬时峰值功率( instantaneous peak power)必须小于最大仪表读数,否则检测器可能会饱和,导致平均读数错误。
3. 平均和峰值功率(Average and Peak Power)
- 假设每个周期的能量EEE是一个常量
- 重复率(repetition rate):
f=1/T" role="presentation">f=1/Tf=1/T
f=1/T
- 峰值功率(Peak Power)
Ppeak=EΔtPpeak=EΔt
P_{peak} = \frac {E}{\Delta t}
- 平均功率(Average Power)
Pavg=ET=EfPavg=ET=Ef
P_{avg} = \frac {E}{T} =Ef
- 方程
Ppeak⋅Δt=Pavg⋅TPpeak⋅Δt=Pavg⋅T
P_{peak} \cdot \Delta t = P_{avg} \cdot T
- 占空比(Duty Cycle)
DutyCycle≡ΔtT=PavgPpeakDutyCycle≡ΔtT=PavgPpeak
Duty Cycle ≡ \frac {\Delta t}{T} = \frac {P_{avg}}{P_{peak}}
Ppeak=PavgDutyCyclePpeak=PavgDutyCycleP_{peak} = \frac {P_{avg}}{Duty Cycle}
参考:
- http://hank.uoregon.edu/experiments/modelocked-fiberlaser/20063.pdf
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