RU2271522C1 - Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission - Google Patents
Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission Download PDFInfo
- Publication number
- RU2271522C1 RU2271522C1 RU2004126117/28A RU2004126117A RU2271522C1 RU 2271522 C1 RU2271522 C1 RU 2271522C1 RU 2004126117/28 A RU2004126117/28 A RU 2004126117/28A RU 2004126117 A RU2004126117 A RU 2004126117A RU 2271522 C1 RU2271522 C1 RU 2271522C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- connector
- fiber
- output
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике в части создания эталонных устройств для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волонно-оптических системах передачи (ВОСП) и может быть использовано в ранге рабочего эталона средней мощности в ВОСП в рамках "Государственной поверочной схемы для средств измерений средней мощности оптического излучения в ВОСП" - МИ 2558-99.The invention relates to measuring technique in terms of creating reference devices for transmitting the size of a unit of average optical radiation power, verification and calibration of means of measuring the average optical radiation power, optical attenuators and optical radiation sources in fiber-optic transmission systems (FOTS) and can be used in the rank working standard of average power in VOSP in the framework of the "State calibration scheme for measuring average power of optical radiation in VOSP" - MI 2558-99.
В настоящее время в различных областях практической деятельности получили широкое распространение ВОСП. При этом имеется устойчивая тенденция к их дальнейшему интенсивному развитию. Эта тенденция нашла свое отражение в развитии системы метрологического обеспечения ВОСП, в том числе и в области измерений средней мощности оптического излучения. К средствам измерений средней мощности принято относить ваттметры средней мощности, источники оптического излучения, оптические тестеры (приборы, состоящие из ваттметра и источника). Поверке и калибровке подлежат также оптические ослабители мощности - аттенюаторы.Currently, in various areas of practical activity are widely used FOTS. At the same time, there is a steady tendency towards their further intensive development. This trend is reflected in the development of the metrological support system for FOTS, including in the field of measuring the average power of optical radiation. It is customary to include medium power wattmeters, optical radiation sources, optical testers (instruments consisting of a wattmeter and a source) as measuring instruments of average power. Optical power attenuators - attenuators are also subject to verification and calibration.
Известно эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи, содержащее стабилизированный источник лазерного излучения, снабженный выходным волоконно-оптическим разъемом, регулируемый волоконно-оптический аттенюатор с входным и выходным волоконно-оптическими разъемами, эталонный ваттметр со входным оптическим разъемом, кроме того устройство снабжено четырьмя выходными волоконно-оптическими разъемами, два из которых предназначены для связи с поверяемым оптическим аттенюатором, один - с поверяемым источником оптического излучения и один - с поверяемым ваттметром, оптическая связь между указанными элементами устройства осуществлена тремя волоконно-оптическими кабелями, каждый из которых имеет на своих концах соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы, при этом входной разъем первого из кабелей соединен с выходным разъемом стабилизированного источника, а выходной разъем первого кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со входным разъемом регулируемого аттенюатора, а во втором положении - с одним из двух выходных разъемов устройства для связи с поверяемым аттенюатором, выходной разъем второго кабеля предназначен для соединения со входным разъемом эталонного ваттметра, а входной разъем второго кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со вторым из двух выходных разъемов устройства для связи с поверяемым аттенюатором, во втором положении - для соединения с выходным разъемом устройства для связи с поверяемым источником, при этом третий кабель своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом регулируемого аттенюатора, а выходной разъем третьего кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для связи со входным разъемом эталонного ваттметра, а во втором - для связи с поверяемым ваттметром [1].A reference device is known for transmitting the size of a unit of average optical power, verifying and calibrating means for measuring the average power of optical radiation, optical attenuators and optical radiation sources in fiber-optic transmission systems, comprising a stabilized laser radiation source equipped with an output fiber-optic connector, adjustable fiber optical attenuator with input and output fiber optic connectors, a reference wattmeter with an input optical with a plug, in addition, the device is equipped with four output fiber-optic connectors, two of which are designed for communication with a verified optical attenuator, one - with a verified optical radiation source and one - with a verified wattmeter, optical communication between these elements of the device is carried out by three fiber-optical cables , each of which has at its ends, respectively, input and output fiber optic connectors, while the input connector of the first of the cables is connected to the output connector with a tabulated source, and the output connector of the first cable is designed to be connected in its two positions: in the first position - to connect to the input connector of the adjustable attenuator, and in the second position - to one of the two output connectors of the device for communication with the verified attenuator, the output connector of the second cable is designed to connect to the input connector of the reference wattmeter, and the input connector of the second cable is designed to connect in its two positions: in the first position - to connect to the second of the two one of the connectors of the device for communication with the verified attenuator, in the second position - for connecting to the output connector of the device for communication with the verified source, while the third cable with its input connector is designed to connect to the output connector of the adjustable attenuator, and the output connector of the third cable is designed to connect its two positions: in the first position - for communication with the input connector of the reference wattmeter, and in the second - for communication with the verified wattmeter [1].
Недостатком известного устройства является то, что в нем не обеспечена возможность отслеживать форму импульсов поверяемых источников оптического излучения, при этом целый ряд поверяемых источников работает в режиме модулированного сигнала, что исключает возможность их поверки в данной эталонной установке. Таким образом, диапазон применения этого устройства ограничен работой с источниками оптического излучения, работающих в режиме непрерывного сигнала.A disadvantage of the known device is that it does not provide the ability to track the shape of the pulses of verified sources of optical radiation, while a number of verified sources operates in a modulated signal mode, which excludes the possibility of verification in this reference installation. Thus, the range of application of this device is limited to working with optical radiation sources operating in the continuous signal mode.
Также известно эталонное устройство, являющееся наиболее близким к описываемому, для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи, содержащее стабилизированный источник лазерного излучения, снабженный выходным волоконно-оптическим разъемом, регулируемый волоконно-оптический аттенюатор с входным и выходным волоконно-оптическими разъемами, эталонный ваттметр со входным оптическим разъемом, измерительный преобразователь, оптический вход которого снабжен волоконно-оптическим разъемом, а электрический выход подсоединен к осциллографу, кроме того устройство снабжено четырьмя выходными волоконно-оптическими разъемами, два из которых предназначены для связи с поверяемым оптическим аттенюатором, один - с поверяемым источником оптического излучения и один - с поверяемым ваттметром, оптическая связь между указанными элементами устройства осуществлена четырьмя волоконно-оптическими кабелями, каждый из которых имеет на своих концах соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы, при этом входной разъем первого из кабелей соединен с выходным разъемом стабилизированного источника, а выходной разъем первого кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со входным разъемом регулируемого аттенюатора, а во втором положении - с одним из двух выходных разъемов устройства для связи с поверяемым аттенюатором, выходной разъем второго кабеля предназначен для соединения со входным разъемом эталонного ваттметра, а входной разъем второго кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со вторым из двух выходных разъемов устройства для связи с поверяемым аттенюатором, во втором положении - для соединения с выходным разъемом устройства для связи с поверяемым источником, при этом третий кабель своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом регулируемого аттенюатора, а выходной разъем третьего кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для связи со входным разъемом эталонного ваттметра, а во втором - для связи с поверяемым ваттметром, четвертый кабель своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом устройства для связи с поверяемым источником, выходной разъем четвертого кабеля предназначен для соединения с оптическим разъемом измерительного преобразователя [2].Also known is the reference device, which is closest to the described one, for transmitting the size of a unit of average optical radiation power, checking and calibrating means for measuring the average optical radiation power, optical attenuators and optical radiation sources in fiber-optic transmission systems, containing a stabilized laser radiation source equipped with output fiber optic connector, adjustable fiber optic attenuator with input and output fiber optic connectors a reference wattmeter with an input optical connector, a measuring transducer, the optical input of which is equipped with a fiber-optic connector, and the electrical output is connected to an oscilloscope, in addition, the device is equipped with four output fiber-optic connectors, two of which are used for communication with a verified optical attenuator, one - with a verifiable optical radiation source and one - with a verifiable wattmeter, the optical connection between these elements of the device is carried out by four fibers o-optical cables, each of which has input and output fiber-optic connectors at its ends, while the input connector of the first cable is connected to the output connector of a stabilized source, and the output connector of the first cable is designed to connect in two of its positions: in the first position - for connecting to the input connector of the adjustable attenuator, and in the second position - with one of the two output connectors of the device for communication with the verified attenuator, the output connector of the second cable is intended started to connect to the input connector of the reference wattmeter, and the input connector of the second cable is designed to connect in its two positions: in the first position - to connect to the second of the two output connectors of the device for communication with the attenuator being verified, in the second position - to connect to the output connector devices for communication with a verified source, while the third cable with its input connector is designed to connect to the output connector of an adjustable attenuator, and the output connector of the third cable is designed to connection in its two positions: in the first position - for communication with the input connector of the reference wattmeter, and in the second - for communication with the verified wattmeter, the fourth cable with its input connector is designed to connect to the output connector of the device for communication with the verified source, the output connector of the fourth cable it is intended for connection with the optical connector of the measuring transducer [2].
Это устройство за счет введения цепи с измерительным преобразователем и осциллографом обеспечивает возможность контроля формы импульсов поверяемых источников оптического излучения, работающих как в режиме непрерывного, так и модулированного сигнала, что расширяет диапазон его применения.This device, due to the introduction of a circuit with a measuring transducer and an oscilloscope, provides the ability to control the shape of the pulses of verified sources of optical radiation, operating both in continuous and modulated signals, which extends the range of its application.
Недостатком этого устройства является то, что в нем не обеспечена возможность определения относительной спектральной характеристики поверяемых средств непосредственно в процессе поверки и калибровки, так как поверка, калибровка и передача размера единицы производится только на фиксированных длинах волн стабилизированного источника, хотя реально поверяемые средства являются селективными. Это в ряде случаев существенно снижает точность поверки и калибровки (Из-за неравномерности спектральной характеристики поверяемых средств на разных длинах волн погрешность при поверке может достигать 50%. Так, например, в тестерах, работающих на длине волны 0,85 мкм, неравномерность спектральной чувствительности более 1 нм, что в диапазоне 100 нм дает разброс измеряемого сигнала ~ в 2 раза).The disadvantage of this device is that it does not provide the ability to determine the relative spectral characteristics of the instruments being calibrated directly during verification and calibration, since the verification, calibration and transfer of unit size is carried out only at fixed wavelengths of a stabilized source, although the instruments being verified are actually selective. In some cases, this significantly reduces the accuracy of verification and calibration (Due to the non-uniformity of the spectral characteristics of the instruments under test at different wavelengths, the error during verification can reach 50%. For example, in testers operating at a wavelength of 0.85 μm, the unevenness of spectral sensitivity more than 1 nm, which in the range of 100 nm gives a scatter of the measured signal ~ 2 times).
Целью изобретения является повышение точности поверки и калибровки за счет обеспечения возможности определения относительной спектральной характеристики поверяемых средств в широком спектральном диапазоне непосредственно в процессе поверки и калибровки.The aim of the invention is to increase the accuracy of verification and calibration by providing the ability to determine the relative spectral characteristics of the instruments to be verified in a wide spectral range directly in the process of verification and calibration.
Также целью изобретения является дополнительное повышение точности поверки и калибровки за счет исключения оптических потерь при передаче оптического излучения от монохроматора в волоконно-оптический кабель.Another objective of the invention is to further increase the accuracy of verification and calibration by eliminating optical losses during the transmission of optical radiation from a monochromator into a fiber optic cable.
Поставленная цель достигается тем, что в эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи, содержащее стабилизированный источник лазерного излучения, снабженный выходным волоконно-оптическим разъемом, регулируемый волоконно-оптический аттенюатор с входным и выходным волоконно-оптическими разъемами, эталонный ваттметр со входным оптическим разъемом, измерительный преобразователь, оптический вход которого снабжен волоконно-оптическим разъемом, а электрический выход подсоединен к осциллографу, кроме того устройство снабжено четырьмя выходными волоконно-оптическими разъемами, два из которых предназначены для связи с поверяемым оптическим аттенюатором, один - с поверяемым источником оптического излучения и один - с поверяемым ваттметром, оптическая связь между указанными элементами устройства осуществлена четырьмя волоконно-оптическими кабелями, каждый из которых имеет на своих концах соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы, при этом входной разъем первого из кабелей соединен с выходным разъемом стабилизированного источника, а выходной разъем первого кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со входным разъемом регулируемого аттенюатора, а во втором положении - с одним из двух выходных разъемов устройства для связи с поверяемым аттенюатором, выходной разъем второго кабеля предназначен для соединения со входным разъемом эталонного ваттметра, а входной разъем второго кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для связи с поверяемым аттенюатором, во втором положении - для соединения с выходным разъемом устройств для связи с поверяемым источником, при этом третий кабель своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом регулируемого аттенюатора, а выходной разъем третьего кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для связи со входным разъемом эталонного ваттметра, а во втором - для связи с поверяемым ваттметром, четвертый кабель своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом устройства для связи с поверяемым источником, выходной разъем четвертого кабеля предназначен в своем первом положении для соединения с оптическим разъемом измерительного преобразователя, согласно изобретению в устройство дополнительно введены оптически связанные осветитель и монохроматор, а также пятый волоконно-оптический кабель, имеющий соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы на своих концах, при этом монохроматор со стороны осветителя снабжен съемным волоконно-оптическим разъемом, а выходное окно со щелью монохроматора оптически связано со входным разъемом пятого волоконно-оптического кабеля, причем между этим окном и этим разъемом размещен оптический юстировочный элемент для фокусировки излучения от монохроматора на торец оптического волокна пятого волоконно-оптического кабеля, выходной разъем которого предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении - для соединения со входным разъемом эталонного ваттметра, во втором - для соединения с выходным разъемом устройства для связи с поверяемым ваттметром, при этом упомянутый съемный оптический разъем монохроматора со стороны осветителя предназначен для соединения с выходным разъемом четвертого кабеля в его втором положении.This goal is achieved by the fact that in a reference device for transmitting the size of a unit of average optical radiation power, verification and calibration of measuring means of average optical radiation power, optical attenuators and optical radiation sources in fiber-optic transmission systems, containing a stabilized laser radiation source equipped with an output fiber optical connector, adjustable fiber optic attenuator with input and output fiber optic connectors, reference a meter with an input optical connector, a measuring transducer, the optical input of which is equipped with a fiber-optic connector, and the electrical output is connected to an oscilloscope, in addition, the device is equipped with four output fiber-optic connectors, two of which are used for communication with a verified optical attenuator, one with a verifiable source of optical radiation and one with a verifiable wattmeter, the optical connection between these elements of the device is carried out by four fiber-optic cables holes, each of which has input and output fiber-optic connectors at its ends, while the input connector of the first cable is connected to the output connector of a stabilized source, and the output connector of the first cable is designed to connect in its two positions: in the first position, for connection to the input connector of the adjustable attenuator, and in the second position, to one of the two output connectors of the device for communication with the verified attenuator, the output connector of the second cable is designed to connect I am with the input connector of the reference wattmeter, and the input connector of the second cable is designed for connection in its two positions: in the first position - for communication with the calibrated attenuator, in the second position - for connection with the output connector of devices for communication with the calibrated source, while the third cable its input connector is designed to connect to the output connector of an adjustable attenuator, and the output connector of the third cable is designed to connect in its two positions: in the first position - to communicate with the input connector the reference wattmeter, and in the second for communication with the verified wattmeter, the fourth cable with its input connector is designed to connect to the output connector of the device for communication with the verified source, the output connector of the fourth cable is designed in its first position for connection with the optical connector of the transmitter, according to the invention additionally optically coupled illuminator and monochromator, as well as a fifth fiber-optic cable having input and output ports respectively there are lock-optical connectors at their ends, while the monochromator on the illuminator side is equipped with a removable fiber-optic connector, and the output window with the monochromator slit is optically connected to the input connector of the fifth fiber-optic cable, and an optical alignment element is placed between this window and this connector focusing the radiation from the monochromator onto the end of the optical fiber of the fifth fiber-optic cable, the output connector of which is designed to be connected in its two positions: in the first position, for I connect to the input connector of the reference wattmeter, in the second - to connect to the output connector of the device for communication with the verified wattmeter, while the aforementioned removable optical connector of the monochromator on the illuminator side is designed to connect to the output connector of the fourth cable in its second position.
При этом в эталонном устройстве упомянутый юстировочный элемент содержит полую цилиндрическую оправку, внутренний диаметр которой соответствует длине щели монохроматора, расположенный в корпусе микрообъектив и насадку на микрообъектив с волоконно-оптическим разъемом, при этом на одном из торцов оправки выполнено кольцевое посадочное углубление, с помощью которого оправка установлена на выходном окне со щелью монохроматора, в центральном отверстии оправки частью своей наружной поверхности закреплен корпус микрообъектива, насадка на микрообъектив выполнена в форме полого стакана, надетого на свободную от оправки часть поверхности корпуса микрообъектива с возможностью осевого перемещения вдоль него в направлении, перпендикулярном плоскости щели монохроматора, при этом волоконно-оптический разъем насадки расположен на дне стакана по его оси со стороны, противоположной окну со щелью монохроматора, а поверх разъема насадки концентрично ему укреплен входной разъем пятого волоконно-оптического кабеля.Moreover, in the reference device, said alignment element comprises a hollow cylindrical mandrel, the inner diameter of which corresponds to the length of the slit of the monochromator, located in the body of the micro-lens and the nozzle on the micro-lens with a fiber optic connector, while on one of the ends of the mandrel is made an annular landing recess, with which the mandrel is mounted on the exit window with a slit of the monochromator; in the central hole of the mandrel, a part of its outer surface is fixed to a micro-lens housing, the nozzle the micro lens is made in the form of a hollow glass, put on a part of the surface of the micro lens body that is free from the mandrel and can axially move along it in the direction perpendicular to the plane of the slit of the monochromator, while the fiber-optic connector of the nozzle is located on the bottom of the glass along its axis from the side opposite to the window with monochromator slit, and on top of the nozzle connector, the input connector of the fifth fiber optic cable is concentrically fixed to it.
Суть изобретения состоит в том, что за счет введения в устройство оптически связанных осветителя и монохроматора, который на входе снабжен съемным волоконно-оптическим разъемом, а на выходе оптическим юстировочным элементом для фокусировки излучения от монохроматора на торец оптического волокна дополнительного волоконно-оптического кабеля, который осуществляет связь монохроматора с эталонным и поверяемым ваттметрами, при этом упомянутый съемный разъем предназначен для связи с поверяемым источником, в устройстве непосредственно в процессе поверки и калибровки обеспечена возможность определения относительной спектральной характеристики поверяемых средств измерений средней мощности оптического излучения и источников оптического излучения, что повышает точность поверки и калибровки. При этом за счет описанного выполнения юстировочного элемента, обеспечивающего возможность легко осуществляемого перемещения торца оптического волокна дополнительного волоконно-оптического кабеля вдоль оптической оси микрообъектива, закрепленного по ходу излучения из щели монохроматора, в устройстве практически исключены оптические потери при передаче оптического излучения от монохроматора в волоконно-оптический кабель, что дополнительно повышает точность поверки и калибровки.The essence of the invention lies in the fact that due to the introduction into the device of optically coupled illuminator and a monochromator, which at the input is equipped with a removable fiber-optic connector, and at the output of the optical alignment element for focusing radiation from the monochromator to the end of the optical fiber, an additional fiber-optic cable, which communicates the monochromator with a reference and verifiable power meters, while the said removable connector is designed to communicate with a verified source, in the device directly in otsesse verification and calibration possible to determine the relative spectral characteristic means the average power calibrated measurements of optical radiation and optical radiation sources, which increases the accuracy of testing and calibration. At the same time, due to the described embodiment of the adjustment element, which makes it possible to easily move the end of the optical fiber of the additional fiber optic cable along the optical axis of the micro-lens, fixed along the radiation from the slit of the monochromator, the device practically eliminates optical losses during the transmission of optical radiation from the monochromator to fiber optical cable, which further increases the accuracy of verification and calibration.
На чертеже представлена принципиальная схема эталонного устройства. Элементы на чертеже изображены условно.The drawing shows a schematic diagram of a reference device. Elements in the drawing are depicted conditionally.
Эталонное устройство для передачи размера единицы средней мощности оптического излучения, поверки и калибровки средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения в волоконно-оптических системах передачи содержит стабилизированный источник 1 лазерного излучения, снабженный выходным волоконно-оптическим разъемом 2, регулируемый волоконно-оптический аттенюатор 3 с входным 4 и выходным 5 волоконно-оптическими разъемами, эталонный ваттметр 6 со входным оптическим разъемом 7, измерительный преобразователь 8, оптический вход которого снабжен волоконно-оптическим разъемом 9, а электрический выход 10 подсоединен к осциллографу 11. Кроме того устройство снабжено четырьмя выходными волоконно-оптическим разъемами, два из которых 12 и 13 предназначены для связи с поверяемым оптическим аттенюатором, один 14 - с поверяемым источником оптического излучения и один 15 - с поверяемым ваттметром. Оптическая связь между указанными элементами устройства осуществлена четырьмя волоконно-оптическими кабелями 16, 17, 18 и 19, каждый из которых имеет на своих концах соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы (на чертеже для наглядности входной и выходной разъемы каждого из кабелей 16...19 не имеют нумерации, а снабжены стрелками, соответствующими направлению излучения в этом разъеме). При этом входной разъем первого 16 из кабелей соединен с выходным разъемом 2 стабилизированного источника 1, а выходной разъем первого кабеля 16 предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении 16-I - для соединения со входным разъемом 4 регулируемого аттенюатора 3, а во втором положении 16-II - с одним из двух выходных разъемов - разъемом 12 устройства для связи с поверяемым аттенюатором. Выходной разъем второго 17 кабеля предназначен для соединения со входным разъемом 7 эталонного ваттметра 6, а входной разъем второго кабеля 17 предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении 17-I - для соединения со вторым из двух выходных разъемов разъемом 13 устройства для связи с поверяемым аттенюатором, во втором положении 17-II - для соединения с выходным разъемом 14 устройства для связи с поверяемым источником. При этом третий кабель 18 своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом 5 регулируемого аттенюатора 3, а выходной разъем третьего кабеля предназначен для соединения в двух его положениях: в первом 18-I положении - для связи со входным разъемом 7 эталонного ваттметра 6, а во втором 18-II - для связи с поверяемым ваттметром через разъем 15. Четвертый кабель 19 своим входным разъемом предназначен для соединения с выходным разъемом 14 устройства для связи с поверяемым источником, выходной разъем четвертого кабеля 19 предназначен в своем первом положении 19-I для соединения с оптическим разъемом 9 измерительного преобразователя 8. В устройство дополнительно введены оптически связанные осветитель 20 и монохроматор 21, а также пятый волоконно-оптический кабель 22, имеющий, соответственно входной и выходной волоконно-оптические разъемы на своих концах. При этом монохроматор 21 со стороны осветителя 20 снабжен съемным волоконно-оптическим разъемом 23, а выходное окно со щелью 24 монохроматора 21 оптически связано со входным разъемом 25 пятого волоконно-оптического кабеля 22. Причем между этим окном со щелью 24 и этим разъемом 25 размещен оптический юстировочный элемент 26 для фокусировки излучения от монохроматора 21 на торец оптического волокна пятого волоконно-оптического кабеля 22, выходной разъем которого предназначен для соединения в двух его положениях: в первом положении 22-I - для соединения со входным разъемом 7 эталонного ваттметра 6, во втором 22-II - для соединения с выходным разъемом 15 устройства для связи с поверяемым ваттметром. При этом упомянутый съемный оптический разъем 23 монохроматора 21 со стороны осветителя 20 предназначен для соединения с выходным разъемом четвертого кабеля 19 в его втором положении 19-II.The reference device for transmitting the size of a unit of average optical power, verification and calibration of means for measuring the average power of optical radiation, optical attenuators and optical radiation sources in fiber-optic transmission systems contains a stabilized source of laser radiation 1, equipped with an output fiber-optic connector 2, adjustable fiber optical attenuator 3 with input 4 and output 5 fiber-optic connectors, reference wattmeter 6 with an input optical connector 7, a measuring transducer 8, the optical input of which is equipped with a fiber-optic connector 9, and the electrical output 10 is connected to an oscilloscope 11. In addition, the device is equipped with four output fiber-optic connectors, two of which 12 and 13 are designed for communication with a verified optical attenuator, one 14 - with a verifiable source of optical radiation and one 15 - with a verifiable wattmeter. The optical connection between these elements of the device is carried out by four fiber-optic cables 16, 17, 18 and 19, each of which has input and output fiber-optic connectors at their ends, respectively (in the drawing, the input and output connectors of each cable 16 are shown for illustration purposes .. .19 are not numbered, but are equipped with arrows corresponding to the direction of radiation in this connector). In this case, the input connector of the first 16 of the cables is connected to the output connector 2 of the stabilized source 1, and the output connector of the first cable 16 is designed to be connected in its two positions: in the first position 16-I - to connect to the input connector 4 of the adjustable attenuator 3, and in the second position 16-II - with one of the two output connectors - connector 12 of the device for communication with the verified attenuator. The output connector of the second cable 17 is designed to connect to the input connector 7 of the reference wattmeter 6, and the input connector of the second cable 17 is designed to connect in its two positions: in the first position 17-I - to connect to the second of the two output connectors connector 13 of the communication device with a verified attenuator, in the second position 17-II - for connection with the output connector 14 of the device for communication with the verified source. At the same time, the third cable 18 with its input connector is designed to connect to the output connector 5 of the adjustable attenuator 3, and the output connector of the third cable is designed to connect in its two positions: in the first 18-I position - for communication with the input connector 7 of the reference wattmeter 6, and in the second 18-II, for communication with the verified wattmeter through connector 15. The fourth cable 19, with its input connector, is used to connect to the output connector 14 of the device for communication with the verified source, the output connector of the fourth cable 19 is in its first position 19-I for connecting with the optical connector 9 of the measuring transducer 8. Optically coupled illuminator 20 and a monochromator 21, as well as a fifth fiber-optic cable 22, having their input and output fiber connectors on their ends. In this case, the monochromator 21 from the illuminator 20 is equipped with a removable fiber-optic connector 23, and the output window with a slit 24 of the monochromator 21 is optically connected to the input connector 25 of the fifth fiber-optic cable 22. Moreover, between this window with the slot 24 and this connector 25 is placed an optical an adjustment element 26 for focusing the radiation from the monochromator 21 onto the end of the optical fiber of the fifth fiber optic cable 22, the output connector of which is designed to be connected in its two positions: in the first position 22-I - to connect with the input connector 7 of the reference wattmeter 6, in the second 22-II - for connection with the output connector 15 of the device for communication with the verified wattmeter. Moreover, the said removable optical connector 23 of the monochromator 21 from the side of the illuminator 20 is designed to connect to the output connector of the fourth cable 19 in its second position 19-II.
Упомянутый юстировочный элемент 26 содержит полую цилиндрическую оправку 27, внутренний диаметр которой соответствует длине щели 24 монохроматора 21, расположенный в корпусе 28 микрообъектив 29 и насадку 30 на микрообъектив с волоконно-оптическим разъемом 31. При этом на одном из торцов оправки 27 выполнено кольцевое посадочное углубление 32, с помощью которого оправка 27 установлена на выходном окне со щелью 24 монохроматора 21. В центральном отверстии 33 оправки 27 частью своей наружной поверхности закреплен корпус 28 микрообъектива, насадка 30 на микрообъектив выполнена в форме полого стакана, надетого на свободную от оправки 27 часть поверхности корпуса 28 микрообъектива с возможностью осевого перемещения вдоль него в направлении, перпендикулярном плоскости щели 24 монохроматора 21. При этом волоконно-оптический разъем 31 насадки 30 расположен на дне стакана по его оси со стороны, противоположной окну со щелью 24 монохроматора, а поверх разъема 31 насадки 30, концентрично ему укреплен входной разъем 25 пятого волоконно-оптического кабеля 22.Said adjustment element 26 comprises a hollow cylindrical mandrel 27, the inner diameter of which corresponds to the length of the slit 24 of the monochromator 21 located in the housing 28 of the micro lens 29 and the nozzle 30 on the micro lens with a fiber optic connector 31. An annular landing recess is made at one of the ends of the mandrel 27 32, with which the mandrel 27 is mounted on the exit window with a slit 24 of the monochromator 21. In the central hole 33 of the mandrel 27, a micro lens body 28, a nozzle 30 on a mic the lens is made in the form of a hollow glass, put on a part of the surface of the micro-lens body 28 that is free from the mandrel 27 and can be axially moved along it in the direction perpendicular to the plane of the slit 24 of the monochromator 21. In this case, the fiber-optic connector 31 of the nozzle 30 is located on the bottom of the glass along its axis from the side opposite to the window with the slit 24 of the monochromator, and over the connector 31 of the nozzle 30, the input connector 25 of the fifth fiber optic cable 22 is concentrically strengthened to it.
Далее описаны стабилизированный источник 1 лазерного излучения, эталонный ваттметр 6, регулируемый волоконно-оптический аттенюатор 3 и измерительный преобразователь 8 в авторском варианте выполнения. Осциллограф 11, осветитель 20 и монохроматор 21, а также все волоконно-оптические разъемы и кабели являются типовыми устройствами и не детализированы в описании. Можно отметить, что оптические разъемы у всех кабелей одинаковы, первые четыре кабеля 16, 17, 18 и 19 имеют одинаковое сечение, а пятый кабель 22 имеет большее сечение для обеспечения прохождения большего выходного сигнала.The following describes a stabilized source of laser radiation 1, a reference power meter 6, an adjustable fiber optic attenuator 3, and a measuring transducer 8 in the inventive embodiment. The oscilloscope 11, illuminator 20 and monochromator 21, as well as all fiber-optic connectors and cables are typical devices and are not detailed in the description. It can be noted that the optical connectors for all cables are the same, the first four cables 16, 17, 18 and 19 have the same cross-section, and the fifth cable 22 has a larger cross-section to allow the passage of a larger output signal.
Стабилизированный источник 1 лазерного излучения выполнен в корпусе (позиция 1 на чертеже), рассчитанном на два полупроводниковых лазера 34 и 35, на разные длины волн: лазер 34 - это лазеры на 1510 и 1550 нм, а лазер 35 - на 850 нм, при этом в лазер 35 при необходимости может быть установлен дополнительный лазер (например, на 1625 нм, 1060 нм, 980 нм, 1480 нм). Конструктивно лазеры 34 и 35 выполнены одинаково и состоят из полупроводникового лазерного кристалла 36, датчика температуры 37, микрохолодильника 38, выполненного на элементе Пельтье, фотодиода 39 обратной связи. Излучение лазера съюстировано на входной торец оптического волокна 40, выходной конец которого заканчивается стандартным одномодовым оптическим разъемом (на чертеже не показан). Оптические разъемы лазеров 34 и 35 соединены с выходным разъемом 2 источника 1. Излучение с заднего зеркала кристалла 36 оптически связано с фотодиодом 39 обратной связи, который связан с блоком 41 стабилизации мощности схемы 42 управления лазером соответственно 34 или 35, для управления их током накачки. Схема 42 содержит также блок 43 термостабилизации, связанный с датчиком температуры 37 и микрохолодильником 38 для обеспечения стабильности длины волны излучения лазера и уменьшения нестабильности выходной мощности за счет постоянства температуры кристалла лазера. Схема 42 управления лазером имеет связь с внешней модуляцией (на чертеже не показана) для обеспечения непрерывного режима работы источника 1, модуляции с частотами 270 и 1000 Гц и внешней модуляции. Схема 42 связана также с блоком питания 44, имеющим входное напряжения ~220 В. Взаимоувязанную работу всех узлов источника 1 обеспечивает микропроцессорное управляющее устройство 45, связанное также с жидкокристаллическим дисплеем 46 и имеющее выход на ЭВМ.The stabilized source of laser radiation 1 is made in the housing (position 1 in the drawing), designed for two semiconductor lasers 34 and 35, for different wavelengths: laser 34 are lasers at 1510 and 1550 nm, and laser 35 at 850 nm, while if necessary, an additional laser can be installed in the laser 35 (for example, at 1625 nm, 1060 nm, 980 nm, 1480 nm). Structurally, the lasers 34 and 35 are made in the same way and consist of a semiconductor laser crystal 36, a temperature sensor 37, a micro refrigerator 38 made on a Peltier element, and a feedback photodiode 39. Laser radiation is aligned at the input end of the optical fiber 40, the output end of which ends with a standard single-mode optical connector (not shown in the drawing). The optical connectors of the lasers 34 and 35 are connected to the output connector 2 of the source 1. The radiation from the rear mirror of the crystal 36 is optically coupled to a feedback photodiode 39, which is connected to the power stabilization unit 41 of the laser control circuit 42, respectively 34 or 35, to control their pump current. The circuit 42 also includes a thermal stabilization unit 43 connected to the temperature sensor 37 and the micro-refrigerator 38 to ensure stability of the laser radiation wavelength and reduce the instability of the output power due to the constancy of the temperature of the laser crystal. The laser control circuit 42 is coupled to external modulation (not shown in the drawing) to provide continuous operation of source 1, modulation at frequencies of 270 and 1000 Hz, and external modulation. The circuit 42 is also connected to a power supply 44 having an input voltage of ~ 220 V. The interconnected operation of all nodes of the source 1 is provided by a microprocessor control device 45, also connected to a liquid crystal display 46 and having a computer output.
Эталонный ваттметр 6 содержит последовательно соединенные сетевой адаптер 47, блок питания 48, жидкокристаллический дисплей 49. Блок 48 параллельно соединен с последовательно соединенными между собой фотоприемником 50 (на базе двух фотодиодов: при работе на длинах волн 1310 нм и 1550 нм используется JnP/GaIn/AsP фотодиод, при работе на 850 нм - кремниевый фотодиод), преобразователем 51 "ток - напряжение", аналого-цифровым преобразователем 52 и микропроцессорным управляющим устройством 53, связанным с дисплеем 49 и имеющим выход на ЭВМ. Оптическая мощность, измеряемая ваттметром 6, поступает в ваттметр через входной оптический разъем 7, связанный с оптическим входом фотоприемника 50. Эталонный ваттметр на этапе его метрологической аттестации получает размер единицы средней мощности оптического излучения от установки высшей точности (в соответствии с Государственной поверочной схемой) на длинах волн стабилизированного источника 1, а также измеряется его относительная спектральная характеристика в его рабочем спектральном диапазоне.The reference wattmeter 6 contains a series-connected network adapter 47, a power supply 48, a liquid crystal display 49. Block 48 is connected in parallel with a photodetector 50 connected in series (based on two photodiodes: JnP / GaIn / is used for operation at wavelengths of 1310 nm and 1550 nm) AsP photodiode, when operating at 850 nm - a silicon photodiode), a current-voltage converter 51, an analog-to-digital converter 52, and a microprocessor control device 53 connected to the display 49 and having a computer output. The optical power measured by the wattmeter 6 is supplied to the wattmeter through the input optical connector 7, connected to the optical input of the photodetector 50. The reference wattmeter, at the stage of its metrological certification, receives the size of the average optical power unit from the highest accuracy setting (in accordance with the State verification scheme) to the wavelengths of the stabilized source 1, and its relative spectral characteristic is measured in its working spectral range.
Регулируемый волоконно-оптический аттенюатор 3 содержит входной 4 и выходной 5 волоконно-оптические разъемы, каждый из которых имеет шариковую линзу 54, формирующую параллельный пучок излучения. В этом параллельном пучке установлены: ступенчатые ослабители 55 (приблизительно на 3 дБ, 7 дБ, 10 дБ, 20 дБ и 30 дБ), заслонка 56 на три положения (полное пропускание излучения, полное перекрытие и ослабление на 30 дБ) и плавный ослабитель 57 (обеспечивающий ослабление оптического сигнала в диапазоне приблизительно 0...17 дБ). Аттенюатор 3 обеспечивает диапазон регулировки вносимого затухания до 77дБ.The adjustable fiber optic attenuator 3 comprises input 4 and output 5 fiber optic connectors, each of which has a ball lens 54 forming a parallel radiation beam. This parallel beam contains: step attenuators 55 (approximately 3 dB, 7 dB, 10 dB, 20 dB and 30 dB), a damper 56 into three positions (full radiation transmission, total overlap and attenuation by 30 dB) and a smooth attenuator 57 (providing attenuation of the optical signal in the range of approximately 0 ... 17 dB). Attenuator 3 provides an insertion attenuation adjustment range of up to 77dB.
Измерительный преобразователь 8 состоит из двух фотодиодов 58 и 59: Jn-As-Ca 58 (1,3 мкм 1,5 мкм) и Si 59 (0,85 мкм) в волоконно-оптических разъемах, являющихся оптическим входом 9 преобразователя 8. Питание фотодиодов 58 и 59 осуществляется от батареи 60. Каждый фотодиод электрически связан со своим разъемом 61 или 62 соответственно, который связан с осциллографом 11 коаксиальным кабелем через коаксиальный тройник, являющийся электрическим выходом 10 устройства. К тройнику подключается согласованная нагрузка Rн 50 Ом (при контроле формы оптических сигналов малой мощности с низкочастотной модуляцией можно использовать нагрузку 1000 Ом).The measuring transducer 8 consists of two photodiodes 58 and 59: Jn-As-Ca 58 (1.3 μm 1.5 μm) and Si 59 (0.85 μm) in the fiber-optic connectors, which are the optical input 9 of the converter 8. Power photodiodes 58 and 59 are provided by battery 60. Each photodiode is electrically connected to its connector 61 or 62, respectively, which is connected to the oscilloscope 11 by a coaxial cable through a coaxial tee, which is the electrical output 10 of the device. A matched load of R n 50 Ohms is connected to the tee (when controlling the shape of optical signals of low power with low-frequency modulation, a load of 1000 Ohms can be used).
Перед описанием работы устройства можно указать, что понятие "поверка" относится только к приборам, внесенным в Госреестр, и проводится по утвержденной методике поверки (МИ 2505-98). Понятие "калибровка" включает в себя определение фактических значений метрологических характеристик приборов, не включенных в Госреестр.Before describing the operation of the device, you can indicate that the concept of “verification” refers only to devices entered in the State Register and is carried out according to the approved verification methodology (MI 2505-98). The concept of “calibration” includes determining the actual values of the metrological characteristics of devices not included in the State Register.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Описываемое устройство предназначено для работы в ранге Рабочего эталона единицы средней мощности в ВОСП в рамках Государственной поверочной схемы и обеспечивает:The described device is designed to work in the rank of the Working standard of the unit of average power in FOTS within the framework of the State verification scheme and provides:
- передачу размера единицы средней мощности рабочему средству измерений средней мощности в ВОСП - поверяемым ваттметрам;- transferring the size of a unit of average power to a medium-power measuring instrument in FOTS - verified wattmeters;
- поверку и калибровку поверяемого ваттметра по мощности во всем его динамическом диапазоне;- verification and calibration of the calibrated power meter for power in its entire dynamic range;
- поверку и калибровку поверяемого источника по уровню выходной мощности, нестабильности мощности во времени;- verification and calibration of the verified source according to the level of output power, power instability in time;
- определение временных характеристик импульсного излучения поверяемого источника, работающего в модулированном режиме;- determination of the temporal characteristics of pulsed radiation of a verified source operating in a modulated mode;
- определение длины волны излучения поверяемого источника;- determination of the radiation wavelength of the verified source;
- поверку и калибровку поверяемого аттенюатора по затуханию оптического сигнала на длинах волн калибровки.- verification and calibration of the attenuator being verified by attenuation of the optical signal at calibration wavelengths.
Передача размера единицы средней мощности рабочему средству средней мощности - поверяемому ваттметру, а также его поверка и калибровка осуществляется следующим образом. Волоконно-оптический кабель 16 своим выходным разъемом устанавливается в положение 1, кабель 18 своим выходным разъемом - также в положение I. Поверяемый ваттметр (на чертеже не показан) подключается своим оптическим входом к выходному волоконно-оптическому разъему 15 устройства. Подключаются к питанию сетевые адаптеры: блок питания 44 стабилизированного источника 1, адаптер 47 эталонного ваттметра, а также адаптер поверяемого ваттметра, длина волны излучений источника 1 выбирается соответствующая рабочей длине волны поверяемого ваттметра путем подключения соответствующего лазера 34 или 35 к оптическому выходу 2 источника 1. Принцип передачи размера единицы средней мощности, так же как и принцип поверки и калибровки поверяемого ваттметра по мощности во всем его динамическом диапазоне, основан на сличении поверяемого прибора с эталонным ваттметром 6. При этом при передаче размера единицы достаточно единичного сличение в одной точке динамического диапазона работы поверяемого ваттметра, а при поверке и калибровке сличение осуществляется на рабочих длинах волн стабилизированного источника 1 во всем динамическом диапазоне поверяемого прибора, при этом регулировка оптической мощности производится регулируемым аттенюатором 3 (с помощью его регулирующих элементов: ступенчатых 55 и плавного 57 ослабителей и заслонки 56). В данном положении I оптических выходных разъемов кабелей 16 и 18 в устройстве создана оптическая связь: стабилизированный источник 1, регулируемый аттенюатор 3, эталонный ваттметр 6. При этом оптическая мощность источника 1 на определенной длине волны измеряется эталонным ваттметром 6. Затем выходной разъем кабеля 18 устанавливается в положение II, то есть к источнику 1 через аттенюатор 3 подключается через выходной разъем 15 устройства поверяемый ваттметр. Значение мощности оптического излучения, зарегистрированное при этом поверяемым ваттметром на той же длине волны источника 1, сличается со значением мощности, зарегистрированной эталонным ваттметром 6. На основании сличения поверяемому ваттметру передан размер единицы средней мощности оптического излучения и рассчитывается, в случае необходимости, соответствующая сличению его погрешность, необходимая для дальнейшей его работы в качестве самостоятельного ваттметра. При поверке и калибровке данного поверяемого ваттметра необходимо провести цикл описанных операций во всем динамическом диапазоне этого ваттметра, регулируя в процессе последовательных сличений оптическую мощность стабилизированного источника 1 с помощью аттенюатора 3 с интервалами, задаваемыми методикой поверки. Для обеспечения данного процесса сличений целесообразно использовать ЭВМ, с которой имеют связь источник 1 и эталонный ваттметр 6 и в программы которой заложены данные методики поверки МИ 2505-98.The transfer of the size of a unit of average power to the medium-power tool — the verified wattmeter, as well as its verification and calibration are carried out as follows. Fiber optic cable 16 is set to position 1 with its output connector, cable 18 with its output connector is also set to I. The verifiable wattmeter (not shown in the drawing) is connected by its optical input to the output fiber optic connector 15 of the device. Network adapters are connected to the power supply: the power supply unit 44 of the stabilized source 1, the adapter 47 of the reference wattmeter, and the adapter of the verified wattmeter, the radiation wavelength of source 1 is selected corresponding to the working wavelength of the verified wattmeter by connecting the corresponding laser 34 or 35 to the optical output 2 of source 1. The principle of transferring the size of a unit of average power, as well as the principle of verification and calibration of the verified wattmeter for power in its entire dynamic range, is based on the comparison of the verified about a device with a reference wattmeter 6. In this case, when transferring the unit size, a single comparison at one point in the dynamic range of the verified wattmeter is sufficient, and during verification and calibration, the comparison is carried out at the operating wavelengths of the stabilized source 1 in the entire dynamic range of the verified device, while adjusting the optical power is produced by an adjustable attenuator 3 (with the help of its regulating elements: stepwise 55 and smooth 57 attenuators and damper 56). In this position I of the optical output connectors of the cables 16 and 18, an optical connection is created in the device: a stabilized source 1, an adjustable attenuator 3, a reference wattmeter 6. In this case, the optical power of a source 1 at a certain wavelength is measured by a reference wattmeter 6. Then, the output connector of the cable 18 is installed in position II, that is, to the source 1 through the attenuator 3 is connected through the output connector 15 of the device verifiable wattmeter. The value of the optical radiation power recorded in this case by the verified wattmeter at the same wavelength of the source 1 is compared with the value of the power recorded by the reference wattmeter 6. Based on the comparison, the size of the average optical power unit transmitted to the verified wattmeter is calculated and, if necessary, calculated corresponding to its comparison the error necessary for its further work as an independent wattmeter. When checking and calibrating this verified power meter, it is necessary to carry out a cycle of the described operations in the entire dynamic range of this power meter, adjusting the optical power of the stabilized source 1 using attenuator 3 at intervals specified by the calibration procedure during successive comparisons. To ensure this process of comparisons, it is advisable to use a computer with which source 1 and reference power meter 6 are connected and whose programs contain data from the MI 2505-98 verification methodology.
Определение относительной спектральной характеристики поверяемого ваттметра в его рабочем спектральном диапазоне осуществляется путем сравнения мощности излучения от монохроматора 21 на заданной им длине волны (соответствующей рабочему спектральному диапазону длин волн поверяемого прибора), измеренной эталонным ваттметром 6, и той же мощности излучения по показанию поверяемого ваттметра. Для этого сначала выходной разъем пятого кабеля 22 устанавливается в положение I, то есть на оптический вход эталонного ваттметра 6. При этом излучение от осветителя 20 попадает в монохроматор 21, на заданной им длине волны выходит через выходное окно со щелью 24 монохроматора и фокусируется с помощью микрообъектива 29, закрепленного в корпусе 28, установленном в оправке 27 в упомянутом выходном окне монохроматора 21, на торце оптического волокна во входном разъеме 25 кабеля 22, сочлененном с выходным разъемом 31 на насадке 30. При этом фокусировка легко осуществляется за счет обеспечения возможности перемещения стаканообразной насадки 30 по наружной поверхности корпуса 28 микрообъектива 29. Совместно с насадкой вдоль оптической оси микрообъектива перемещается и закрепленный на дне насадки упомянутый торец волокна. Такая юстировка практически исключает оптические потери при передаче излучения от монохроматора в волоконно-оптический кабель, что повышает точность измерений. Оптическая мощность излучения, прошедшего через монохроматор 21 на определенной длине волны, измеряется эталонным ваттметром 6. Затем операция последовательно проводится во всем спектральном диапазоне длин волн поверяемого ваттметра и задаваемом монохроматором. Затем выходной разъем кабеля 22 устанавливается в положение II, то есть подключается через выходной разъем 15 устройства к оптическому входу поверяемого ваттметра. На тех же длинах волн излучение осветителя 20, прошедшее через монохроматор 21, измеряется поверяемым ваттметром. Показания обоих ваттметров на каждой из длин волн сравниваются и тем самым определяется фактическая относительная спектральная характеристика поверяемого ваттметра во всем ее рабочем спектральном диапазоне. При этом в устройстве по сравнению в прототипом повышена точность поверки и калибровки за счет обеспечения возможности определения относительной спектральной характеристики поверяемых средств в широком спектральном диапазоне непосредственно в процессе поверки и калибровки, когда в качестве компаратора во всех режимах поверки и калибровки использован один и тот же компаратор - эталонный ваттметр. Это позволило уменьшить погрешность поверки в прототипе ~50%, обусловленную неравномерностью спектральной характеристики поверяемых средств на разных длинах волн, до ~5% в описанном устройстве.The relative spectral characteristics of the calibrated wattmeter in its working spectral range are determined by comparing the radiation power from the monochromator 21 at a given wavelength (corresponding to the working spectral wavelength range of the calibrated device), measured with a reference wattmeter 6, and the same radiation power as measured by the calibrated wattmeter. To do this, first, the output connector of the fifth cable 22 is set to position I, that is, to the optical input of the reference wattmeter 6. In this case, the radiation from the illuminator 20 enters the monochromator 21, at a given wavelength it exits through the output window with a slit 24 of the monochromator and focuses using a micro lens 29 mounted in a housing 28 mounted in a mandrel 27 in said output window of the monochromator 21, at the end of the optical fiber in the input connector 25 of the cable 22, articulated with the output connector 31 on the nozzle 30. In this case, focusing carried out due to permit movement of the cup-shaped nozzle 30 to the outer surface of the housing 29. Together the microlens 28 with a nozzle along the optical axis of the microlens is moved and fixed to the bottom nozzle end of said fiber. Such an adjustment virtually eliminates optical losses during the transmission of radiation from a monochromator to a fiber optic cable, which increases the accuracy of measurements. The optical power of the radiation transmitted through the monochromator 21 at a specific wavelength is measured by a reference wattmeter 6. Then, the operation is sequentially performed in the entire spectral wavelength range of the verified wattmeter and set by the monochromator. Then, the output connector of the cable 22 is set to position II, that is, it is connected through the output connector 15 of the device to the optical input of the verified wattmeter. At the same wavelengths, the radiation from the illuminator 20 passing through the monochromator 21 is measured by a calibrated wattmeter. The readings of both wattmeters at each wavelength are compared and thereby the actual relative spectral characteristic of the calibrated wattmeter is determined in its entire working spectral range. Moreover, in comparison with the prototype, in the device, the accuracy of verification and calibration is improved due to the possibility of determining the relative spectral characteristics of the instruments under test in a wide spectral range directly during verification and calibration, when the same comparator was used as a comparator in all verification and calibration modes - reference wattmeter. This allowed us to reduce the verification error in the prototype of ~ 50%, due to the non-uniformity of the spectral characteristics of the instruments being verified at different wavelengths, to ~ 5% in the described device.
Поверка и калибровка поверяемого источника по уровню выходной мощности, а также нестабильности мощности во времени осуществляется путем измерения эталонным ваттметром 6 мощности поверяемого источника, подключенного к выходному разъему 14 устройства. В эталонном ваттметре предусмотрена установка фактического значения длины волны поверяемого источника. При поверке и калибровке выходной разъем второго волоконно-оптического кабеля 17 подключается ко входному оптическому разъему 7 эталонного ваттметра 6, а входной разъем кабеля 17 устанавливается в свое II положение для соединения с выходным разъемом 14 устройства. Поверку и калибровку источника, а также нестабильности его мощности во времени целесообразно проводить с привлечение ЭВМ, в программу которой заложена метрологическая методика МИ 2505-98 проведения данной поверки, где регламентируются количество включений поверяемого источника к эталонному ваттметру, время регистрации каждого показания ваттметра, за которое нормируется нестабильность источника и другое.Verification and calibration of the verified source according to the level of output power, as well as instability of power over time, is carried out by measuring the power of the verified source, connected to the output connector 14 of the device, with a reference wattmeter 6. In the reference wattmeter, the actual value of the wavelength of the source being verified is set. When checking and calibrating the output connector of the second fiber optic cable 17 is connected to the input optical connector 7 of the reference wattmeter 6, and the input connector of the cable 17 is installed in its II position for connection with the output connector 14 of the device. The verification and calibration of the source, as well as the instability of its power over time, is advisable to carry out using a computer, the program of which includes the metrological method MI 2505-98 for conducting this verification, which regulates the number of turns on the verified source to the reference wattmeter, the time of registration of each meter reading, for which instability of a source and another is normalized.
Определение временных характеристик импульсного излучения поверяемого источника, работающего в модулированном режиме, осуществляется путем сравнения паспортных данных поверяемого источника с картиной на экране осциллографа 11, где отображены реальные временные характеристики поверяемого источника. При этом обращается внимание на длительность импульса излучения, частоту повторения импульсов, отсутствие выбросов более 10% на переднем фронте оптического импульса, неравномерность плоской вершины импульса. Для получения этой информации входной разъем четвертого кабеля 19 устанавливается в выходном разъеме 14 устройства, с которым соединен поверяемый источник, а выходной разъем кабеля 19 устанавливается в положение I для связи с оптическим разъемом 9 измерительного преобразователя 8, преобразующего оптическое излучения на соответствующей длине волны поверяемого источника в электрические сигналы, наблюдаемые на экране осциллографа 11.The time characteristics of the pulsed radiation of a verified source operating in modulated mode are determined by comparing the passport data of the verified source with a picture on the screen of the oscilloscope 11, where the real time characteristics of the verified source are displayed. In this case, attention is drawn to the duration of the radiation pulse, the pulse repetition rate, the absence of emissions of more than 10% at the leading edge of the optical pulse, and the unevenness of the flat peak of the pulse. To obtain this information, the input connector of the fourth cable 19 is installed in the output connector 14 of the device to which the verified source is connected, and the output connector of the cable 19 is installed in position I for communication with the optical connector 9 of the measuring transducer 8, which converts the optical radiation at the corresponding wavelength of the verified source into the electrical signals observed on the screen of the oscilloscope 11.
Определение длины волны излучения поверяемого источника осуществляется с помощью монохроматора 21, пятого волоконно-оптического кабеля 22 с выходным разъемом в 1 положении и эталонного ваттметра 6. При этом выходной разъем четвертого кабеля 19 установлен в свое II положение на съемном оптическом разъеме 23 монохроматора со стороны осветителя 20. Съемный разъем 23 одет на вход монохроматора 21. Поскольку входной разъем четвертого кабеля 19 связан через выходной разъем 14 устройства с поверяемым источником, излучение от него поступает в монохроматор, а затем через пятый кабель 22 - на вход эталонного ваттметра 6 и измеряется им. Перестраивая длину волны монохроматора 21 в диапазоне его рабочих длин волн и выявив максимальное значение мощности в показаниях эталонного ваттметра, соответствующее конкретной длине волны монохроматора, приписывают поверяемому источнику это значение длины волны и соответствующее ей значение мощности излучения. При этом за счет того, что для определения этой спектральной характеристики в установке создана возможность подключения поверяемого источника через монохроматор к эталонному ваттметру, поверка и калибровка проводятся непосредственно в процессе общей поверки и калибровки поверяемого средства, когда в качестве индикатора мощности поверяемого источника при определении его длины волны излучения использован, как и на всех других этапах поверки, один и то же эталонный ваттметр, что повышает точность поверки и калибровки.The radiation wavelength of the verified source is determined using a monochromator 21, a fifth fiber-optic cable 22 with an output connector in 1 position and a reference wattmeter 6. The output connector of the fourth cable 19 is installed in its II position on a removable optical connector 23 of the monochromator from the illuminator side 20. The removable connector 23 is dressed at the input of the monochromator 21. Since the input connector of the fourth cable 19 is connected through the output connector 14 of the device with a verified source, the radiation from it enters the monochromator p, and then through the fifth cable 22 - to the input of a reference power meter 6 and measured them. By reconstructing the wavelength of the monochromator 21 in the range of its operating wavelengths and revealing the maximum power value in the readings of the reference wattmeter corresponding to the specific wavelength of the monochromator, this value of the wavelength and the corresponding radiation power value are assigned to the verified source. Moreover, due to the fact that, in order to determine this spectral characteristic, the installation made it possible to connect the verified source through a monochromator to a reference wattmeter, verification and calibration are carried out directly in the process of general verification and calibration of the verified means, when as an indicator of the power of the verified source when determining its length radiation waves used, as at all other stages of verification, the same reference wattmeter, which increases the accuracy of verification and calibration.
Поверка и калибровка поверяемого аттенюатора по затуханию оптического сигнала на длинах волн калибровки осуществляется путем установки выходного разъема первого кабеля 16 в положение II, то есть подсоединением его к выходному разъему 12 устройства, связанному со входом поверяемого аттенюатора. Кабель 17 своим входным разъемом устанавливается в I положение, то есть связывается с выходным разъемом 13 устройства, к которому подключен выход поверяемого аттенюатора. Выход кабеля 17 связан с оптическим входом 7 эталонного ваттметра 6. Входной разъем кабеля 16 соединен с выходным разъемом 2 стабилизированного излучателя 1. Поверка и калибровка состоят в том, что собственной регулировкой поверяемого аттенюатора устанавливается его минимальное затухание, затем по показанию эталонного ваттметра 6 выявляют максимальный сигнал, который соответствует этому минимальному затуханию, и принимают за нулевое значение эталонного ваттметра это его показание. Затем последовательно регулируется затухание поверяемого аттенюатора и сверяется каждый раз значение показания эталонного ваттметра со шкалой поверяемого аттенюатора, при этом каждому значению шкалы приписывается своя погрешность.Verification and calibration of the calibrated attenuator by attenuation of the optical signal at the calibration wavelengths is carried out by setting the output connector of the first cable 16 to position II, that is, connecting it to the output connector 12 of the device associated with the input of the calibrated attenuator. Cable 17 with its input connector is installed in the I position, that is, it is connected with the output connector 13 of the device to which the output of the attenuator being verified is connected. The output of the cable 17 is connected to the optical input 7 of the reference wattmeter 6. The input connector of the cable 16 is connected to the output connector 2 of the stabilized emitter 1. Verification and calibration consists in the fact that its attenuator is adjusted by its own adjustment to minimize attenuation, then the maximum wattmeter 6 determines the maximum attenuation a signal that corresponds to this minimum attenuation, and this reading is taken as the zero value of the reference wattmeter. Then the attenuation of the calibrated attenuator is sequentially adjusted and each time the value of the reference wattmeter reading is checked with the scale of the calibrated attenuator, and each error of the scale is assigned its own error.
Пример реализации устройстваDevice implementation example
Устройство разработки заявителя: "Рабочий эталон средней мощности в ВОСП". "РЭСМ-В" соответствует рангу рабочего эталона поверочной схемы МИ 2558-99.Applicant’s development device: “Medium Power Operating Standard in FOTS”. "RESM-V" corresponds to the rank of the working standard of the calibration scheme MI 2558-99.
Состав:Structure:
- Комплектующие изделия:- Components:
Осциллограф С 1-108; монохроматор с осветителем МДР-23; волоконно-оптические кабели 4 шт. одномодовые с разъемами FC/PC и один волоконно-оптический кабель диаметром 400 мкм с разъемами FC/PC; оптические разъемы типа FC; микрообъектив типа АПО 20; 065.Oscilloscope C 1-108; monochromator with illuminator MDR-23; fiber optic cables 4 pcs. single-mode with FC / PC connectors and one fiber optic cable with a diameter of 400 microns with FC / PC connectors; optical connectors type FC; a micro lens type APO 20; 065.
- Приборы, разработки заявителя:- Instruments developed by the applicant:
Стабилизированный источник оптического излучения.Stabilized source of optical radiation.
Основные технические характеристики:Main technical specifications:
- Нестабильность мощности не более, %- Instability of power no more,%
- Частота модуляции оптической мощности- Frequency modulation optical power
Использованы полупроводниковые лазеры на длинах волн 850 нм, 1310 нм и 1550 мм. Возможны лазеры на длинах волн 1625 нм; 1060 нм; 980 нм; 1480 нм;Semiconductor lasers at wavelengths of 850 nm, 1310 nm and 1550 mm were used. Lasers at wavelengths of 1625 nm are possible; 1060 nm; 980 nm; 1480 nm;
Использовано микропроцессорное управляющее устройство на основе PIC16C65 фирмы MIROCHIP.A microprocessor control device based on PIC16C65 from MIROCHIP was used.
Эталонный ваттметрReference wattmeter
Основные технические характеристики:Main technical specifications:
- Рабочие спектральные диапазоны, нм, в окнах- Working spectral ranges, nm, in windows
- Основные режимы работы:- The main operating modes:
измерение мощности (Вт и дБм);power measurement (W and dBm);
измерение относительных уровней мощности (дБ);measurement of relative power levels (dB);
передача управления ваттметром ЭВМ типа IBM PC через СОМ-портtransfer of control of an IBM PC type power meter through a COM port
Регулируемый аттенюатрAdjustable Attenuator
Основные технические характеристики:Main technical specifications:
- Диапазон плавной регулировки вносимого затухания,- Range of smooth adjustment of the introduced attenuation,
- Регулировка вносимого затухания- Adjustable insertion loss
- Полный диапазон регулировки вносимого- Full range adjustment
Измерительный преобразователь.Measuring transducer.
Метрологические характеристики устройства:Metrological characteristics of the device:
- Предел допускаемого значения основной относительной погрешности, %:- The limit of the permissible value of the main relative error,%:
измерение относительных уровней мощности вmeasurement of relative power levels in
При работе устройства при передаче размера единицы средней мощности оптического излучения, поверке и калибровке средств измерений средней мощности оптического излучения, оптических аттенюаторов и источников оптического излучения во всех описанных выше режимах поверки и калибровки предел допускаемых значений основной относительной погрешности измерений не был достигнут, что свидетельствует о высоких метрологических качествах описанного устройства, обладающего точностными параметрами, значительно превосходящими устройство-прототип. Что позволит использовать описанное устройство в одном из высших рангов Государственной поверочной схемы - ранге Рабочего эталона средней мощности в волоконно-оптических средствах передачи.When the device is operating when transmitting the size of a unit of average optical radiation power, calibration and calibration of measuring instruments of average optical radiation power, optical attenuators and optical radiation sources in all the calibration and calibration modes described above, the limit of permissible values of the main relative measurement error was not reached, which indicates high metrological qualities of the described device with accuracy parameters significantly superior to the proto device u. That will allow the use of the described device in one of the highest ranks of the State verification scheme - the rank of the working standard of medium power in fiber-optic transmission media.
Источники информацииInformation sources
1. Сертификат об утверждении типа средств измерений №8002/1. Тип "Установки для поверки средней мощности в ВОСП "УП СМ", зарегистрирован в Госреестре средств измерений под №19637-оо. Госстандарт России, 2002 г. Приложение к сертификату с. 2. - аналог.1. Certificate of type approval of measuring instruments No. 8002/1. The type "Installations for verification of average power in VOSP" UP SM "is registered in the State Register of Measuring Instruments under No. 19637-о. Gosstandart of Russia, 2002. Appendix to the certificate p. 2. - analog.
2. "Рабочий эталон единицы средней мощности в ВОСП", А.И.Глазов, А.Б.Светличный, С.В.Тихомиров и др. XIV Научно-техническая конференция "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение", Госстандарт России, ФГУП "ВНИИОФМ", Москва, 16-18 марта 2004 г., с.32-34 - прототип.2. "The working standard of an average power unit in the FOSP", A.I. Glazov, A.B.Svetlichny, S.V. Tikhomirov and others. XIV Scientific and Technical Conference "Photometry and its Metrological Support", Gosstandart of Russia, Federal State Unitary Enterprise " VNIIOFM ", Moscow, March 16-18, 2004, p.32-34 - prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126117/28A RU2271522C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126117/28A RU2271522C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2271522C1 true RU2271522C1 (en) | 2006-03-10 |
Family
ID=36116194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126117/28A RU2271522C1 (en) | 2004-08-30 | 2004-08-30 | Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2271522C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559988C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Method of accounting for instability effect of laser radiation when reproducing and transmitting power unit |
| RU2626064C1 (en) * | 2016-04-26 | 2017-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Secondary standard of laser radiation energy unit for calibration and inspection of laser joulemeters |
| RU2634370C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-10-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Secondary reference standard of laser emission energy unit for laser joulemeter calibration and checkout within extended spectral range |
-
2004
- 2004-08-30 RU RU2004126117/28A patent/RU2271522C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Рабочий эталон единицы средней мощности в ВОСП", А.И.Глазов, А.Б.Светличный, и др., XIV научно-техническая конференция, "Фотометрия и ее метрологическое обеспеченье", Госстандарт России, ФГУП "ВНИИОФМ", Москва, 16-18 марта 2004. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2559988C1 (en) * | 2014-02-11 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Method of accounting for instability effect of laser radiation when reproducing and transmitting power unit |
| RU2626064C1 (en) * | 2016-04-26 | 2017-07-21 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Secondary standard of laser radiation energy unit for calibration and inspection of laser joulemeters |
| RU2634370C1 (en) * | 2016-05-25 | 2017-10-26 | Федеральное государственное унитарное предприятие "ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОПТИКО-ФИЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ" (ФГУП "ВНИИОФИ") | Secondary reference standard of laser emission energy unit for laser joulemeter calibration and checkout within extended spectral range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100487396C (en) | Measurements of polarization-dependent loss (pdl) and degree of polarization (dop) using optical polarization controllers and method thereof | |
| CA1135547A (en) | Optical waveguide mode scrambler | |
| US6400450B1 (en) | Method of qualifying a multimode optical fiber for bandwidth performance | |
| EP0926479B1 (en) | Optical loss measurement | |
| AU592889B2 (en) | Method of measuring the refractive index profile of optical fibers | |
| CA2086046C (en) | Apparatus for measuring the effective refractive index in optical fibres | |
| US20090033919A1 (en) | Estimating Loss of Mechanical Splices Interconnecting Optical Fibers, and Connector Installation Tool | |
| RU2271522C1 (en) | Standard arrangement for transmission of dimension of a unit of an average power of optical emission, checking up and calibration of means of measuring of an average power of optical emission, optical attenuators of sources of optical emission in fiber-optical systems of transmission | |
| US5980120A (en) | Fiber array test method and apparatus | |
| CN108957209A (en) | A kind of broken string automatic detection device of telecommunication optical fiber optical cable production | |
| US6421117B1 (en) | Apparatus for optical time domain reflectometry on multi-mode optical fibers, a light source section thereof, and a process for producing the light source section | |
| CN113934011A (en) | Polarization controller, titanium diffusion straight waveguide tail fiber polarization crosstalk test system and method | |
| Biswas et al. | Lasercom test and evaluation station (LTES) development: an update | |
| US20110096563A1 (en) | Method, device, and system for controlling encircled flux | |
| US20240072889A1 (en) | Methods and apparatus for implementing a fiber optic reflectance standard | |
| US11788890B2 (en) | On-premises calibrator system for optical modules | |
| CN107543610B (en) | Sensitivity measuring device of visible optical fiber spectrometer | |
| CN116633429B (en) | Calibrating device for polarization dependent loss tester | |
| Çelikel et al. | Cryogenic radiometer based absolute spectral power responsivity calibration of integrating sphere radiometer to be used in power measurements at optical fiber communication wavelengths | |
| US20220231759A1 (en) | Method and apparatus for measurement of mode delay in optical fibers | |
| US6342947B1 (en) | Optical power high accuracy standard enhancement (OPHASE) system | |
| RU2033570C1 (en) | Imitator of illumination source | |
| Glazov et al. | Metrological support of measurements of the parameters of fiber-optic data transmission systems | |
| Brenci et al. | Problems and solutions in fiber-optic amplitude-modulated sensors | |
| Kim et al. | Measurement of far field radiation patterns from optical fibers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060831 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20091210 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100831 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120610 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170831 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180702 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200831 |