JJF2006—20221通信用可調諧光濾波器校準規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于(1530~1610)nm波長范圍的通信用可調諧光濾波器的校準。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:YD/T2154—2010可調諧光濾波器凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3概述通信用可調諧光濾波器在光纖通信和光纖傳感領域有著重要應用,主要用于無源光器件性能測量、密集波分復用系統(tǒng)中不同波長的光信號性能監(jiān)測,以及光纖光柵傳感系統(tǒng)中信號的解調與測試?？烧{諧光濾波器主要是基于光的干涉和衍射原理,基于干涉原理的可調諧光濾波器有多層介質膜型、F-P腔型和馬赫-曾得爾型等;基于衍射原理的可調諧光濾波器有陣列波導光柵型和聲光型等。通信用可調諧光濾波器(以下簡稱可調諧光濾波器)主要利用干涉原理,以F-P腔型可調諧光濾波器為例,其基本結構如圖1所示,主要由F-P腔和準直鏡兩個部分組成。光波經(jīng)過準直鏡準直后進入F-P腔,通過改變F-P腔的腔長來控制波長的選擇,進而實現(xiàn)濾波功能。圖1F-P腔型可調諧光濾波器的基本結構圖JJF2006—202224計量特性4.1光波長示值最大允許誤差:±0.1nm。4.2帶寬-3dB帶寬:≤0.5nm;-20dB帶寬:≤5.0nm。4.3插入損耗≤4.0dB。注:以上技術指標不適用于合格性判別,僅供參考。5校準條件5.1環(huán)境條件5.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃。5.1.2相對濕度:≤80%。5.1.3電源:AC(220±11)V,(50±1)Hz。5.1.4實驗室應無劇烈震動和影響測量結果的電磁干擾。5.2校準用設備5.2.1寬帶光源a)光譜范圍:(1520~1620)nm;b)光譜寬度:≥80nm(-3dB);c)光譜平坦度:±0.2dB(5nm范圍內);e)輸出功率:≥+2dBm;f)輸出功率穩(wěn)定度:±0.01dB/15min。5.2.2光波長計a)測量范圍:(1520~1620)nm;b)測量分辨力:≤0.001nm;c)最大允許誤差:±0.005nm。5.2.3光譜分析儀a)波長測量范圍:(1520~1620)nm;b)功率測量范圍:(-50~+18)dBm;c)波長最大允許誤差:±0.3nm;d)分辨率帶寬:≤0.06nm;e)功率非線性:±0.05dB;f)功率測量分辨力:≤0.01dB;g)功率最大允許誤差:±0.35dB。5.2.4光纖活動連接器:建議采用FC/PC型或FC/APC型。5.2.5法蘭盤:建議采用FC型,插入損耗:≤0.1dB,重復性:≤0.05dB。36校準項目和校準方法6.1外觀及工作正常性檢查a)被校儀器應有型號、出廠編號及制造廠名等;b)被校儀器應帶有必要的附件;c)被校儀器各部件應安裝牢固,能確保正常工作;d)被校儀器開機后顯示功能和操作功能等正常;e)所有校準用設備和被校儀器均置于平穩(wěn)的工作平臺上并進行預熱。各段連接光纖的位置在整個校準過程中應保持固定,光纖接頭應保持清潔,光纖連接器應保持可靠連接。6.2光波長示值校準a)按圖2連接設備。圖2光波長校準連接圖b)設置可調諧光濾波器的中心波長λx,將由可調諧光濾波器輸出的光接入光波長計,利用光波長計進行三次測量,記錄三次測量值λs1、λs2、λs3,計算三次測量平均值作為參考波長值λs,按公式(1)計算光波長示值誤差,原始記錄推薦格式見附錄A。Δ=λx-λs(1)c)其他待校波長點按b)的校準步驟進行,在可調諧光濾波器的波長調諧范圍內,選取波長范圍的上限和下限作為波長校準點,并按10nm間隔選取其他波長校準點。6.3帶寬校準a)按圖3連接設備,設置光譜分析儀的分辨率帶寬為最小值。圖3帶寬校準連接圖b)利用光譜分析儀測量可調諧光濾波器輸出光譜的-3dB帶寬,即從中心波長峰值下降3dB的波長間隔,重復進行三次測量并記錄,計算三次測量平均值作為校準結果,原始記錄推薦格式見附錄A。c)利用光譜分析儀測量可調諧光濾波器輸出光譜的-20dB帶寬,即從中心波長峰值下降20dB的波長間隔,重復進行三次測量并記錄,計算三次測量平均值作為校準結果,原始記錄推薦格式見附錄A。6.4插入損耗校準a)按圖4虛線連接設備,將寬帶光源輸出端直接接入光譜分析儀,測量被校可調諧光濾波器中心波長處的光功率值P1,單位為dBm,并記錄。JJF2006—20224圖4插入損耗校準連接圖b)按圖4實線連接設備,將被校可調諧光濾波器接至寬帶光源和光譜分析儀之間,利用光譜分析儀測量可調諧光濾波器輸出光譜中心波長處的功率值P2,單位為dBm,按公式(2)計算插入損耗值,重復進行三次測量并記錄,計算三次測量平均值作為校準結果,原始記錄推薦格式見附錄A。IL=P1-P2(2)7校準結果表達校準結果應在校準證書上反映,推薦校準證書內頁格式見附錄B。校準證書應準確、客觀地報告校準結果。校準結果用校準數(shù)據(jù)的形式給出,并給出測量不確定度,不確定度評定示例見附錄C。校準證書應至少包括以下信息:a)標題:“校準證書”;b)實驗室名稱和地址;c)進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同);d)證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數(shù)的標識;e)客戶的名稱和地址;f)被校對象的描述和明確標識;g)進行校準的日期,如果與校準結果的有效性或應用有關時,應說明被校對象的接收日期;h)如果與校準結果的有效性或應用有關時,應對被校樣品的抽樣程序進行說明;i)校準所依據(jù)的技術規(guī)范的標識,包括名稱及代號;j)本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明;k)校準環(huán)境的描述;l)校準結果及其測量不確定度的說明;m)校準證書校準人、審核人和簽發(fā)人的簽名,以及簽發(fā)日期;n)校準結果僅對被校對象有效的聲明;o)未經(jīng)實驗室書面批準,不得部分復制證書的聲明。8復校時間間隔由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質量等諸因素所決定的,因此送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔,建議不超過1年。更換重要部件、維修或對儀器性能有懷疑時,應及時校準。JJF2006—20225附錄A校準原始記錄推薦格式證書編號:一、外觀及工作正常性檢查外觀工作正常性檢查二、光波長示值波長設置值λx/nm參考波長值/nm示值誤差(λx-λs)/nm第一次第二次第三次平均值λs-3dB帶寬/nm第一次第二次第三次平均值-20dB帶寬/nm第一次第二次第三次平均值四、插入損耗次數(shù)第一次第二次第三次輸入功率P1/dB可調諧光濾波器輸出功率P2/dB插入損耗IL/dB插入損耗平均值/dB6測量結果的不確定度(k=2)光波長示值:nm,帶寬:nm,測量結果的不確定度(k=2)溫度℃相對濕度%電源電壓V校準日期校準人(簽名)核驗人(簽名)7附錄B校準證書內頁推薦格式證書編號:一、光波長示值設置值λx/nm標準值λs/nm示值誤差(λx-λs)/nm-3dB帶寬:nm-20dB帶寬:nm三、插入損耗光波長示值:dBnm,帶寬:nm,帶寬:nm,插入損耗:dBJJF2006—20228附錄C通信用可調諧光濾波器不確定度評定示例依據(jù)可調諧光濾波器校準規(guī)范的各校準項目的計量特性、校準條件及校準方法的規(guī)定,對可調諧光濾波器進行了校準,并對測量結果的不確定度進行了評定。C.1光波長示值校準C.1.1光波長示值測量模型Δ=λx-λs(C.1)Δ—光波長示值誤差,nm;λx—光波長設置值,nm;λs—光波長三次測量平均值,nm。C.1.2測量不確定度來源1)光波長計測量波長引入的不確定度;2)光波長計分辨力引入的不確定度;3)被?？烧{諧光濾波器波長設置重復性引入的不確定度;4)測量重復性引入的不確定度。C.1.3測量不確定度評定C.1.3.1光波長計測量波長引入的不確定度分量λx=1550.00nm,則光波長計其波長測量相對不確定度為5×10-7,包含因子k=2,λx=1550.00nm,則≈0.0004nm(C.2)C.1.3.2光波長計分辨力引入的不確定度分量光波長計分辨力為0.001nm,則a2=0.0005nm,按均勻分布,取包含因子k2=3,則≈0.00029nm(C.3)C.1.3.3被校可調諧光濾波器波長設置重復性引入的不確定度分量被?？烧{諧光濾波器波長設置重復性為±0.05nm,區(qū)間半寬度a3=0.05nm,按均勻分布,取包含因子k3=3,則≈0.029nmC.1.3.4測量重復性引入的不確定度分量設置可調諧光濾波器的中心波長為1550.00nm,用標準光波長計進行三次重復測量。1550.50nm中心波長處重復測量三次結果見表C.1。JJF2006—20229表C.1光波長示值測量數(shù)據(jù)測量次數(shù)123測量值/nm1550.5101550.5201550.518平均測量值/nm1550.52采用極差法得到單個測量值的實驗標準差為s=(λmax-λmin)/dn,查表得測量次數(shù)n=3時,dn=1.69,則=0.0035nm(C.5)C.1.4標準不確定度的合成C.1.4.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.2。表C.2標準不確定度評定表ui不確定度來源分布kiui/nm評定方法u1標準波長計測量波長正態(tài)20.0004Bu2光波長計分辨力均勻 30.00029Bu3可調諧光濾波器波長設置重復性均勻 30.029Bu4測量重復性正態(tài)—0.0035AC.1.4.2合成標準不確定度以上各項標準不確定度分量之間不相關,合成標準不確定度為uc=u+u+u+u=0.030nmC.1.5擴展不確定度取包含因子k=2,則U=kuc=0.06nmC.2帶寬校準C.2.1測量不確定度來源1)光譜分析儀測量波長間隔引入的不確定度;2)光譜分析儀功率非線性引入的不確定度;3)測量重復性引入的不確定度。C.2.2測量不確定度評定C.2.2.1光譜分析儀測量波長間隔引入的不確定度分量光譜分析儀分辨率帶寬為0.06nm,按均勻分布,則≈0.0174nm(C.6)C.2.2.2光譜分析儀功率非線性引入的不確定度分量光譜分析儀功率非線性為±0.05dB,當-3dB帶寬測量結果為0.38nm時,-3dB功率點至峰值功率點的直線斜率為15.79dB/nm,-3dB功率點處的切線斜率進.量,按,勻分布,計算時取最大值,a2=0.0032nm,-3dB功率≈0.0026nm(C.7)C.2.2.3測量重復性引入的不確定度分量設置可調諧光濾波器的中心波長為1550.00nm,-3dB帶寬為0.4nm,用光譜分析儀進行三次重復測量,采用極差法得到標準偏差為s=(λmax-λmin)/dn,查表得測量次數(shù)n=3時,dn=1.69,則=0.011nm(C.8)重復測量三次結果見表C.3,=.據(jù)。測量次數(shù)123測量值/nm0.380.390.36平均測量值/nm0.38C.2.3標準不確定度的合成C.2.3.1標準不確定度評定表標準不確定度評定表見表C.4。表C.4標準不確定度評定表ui不確定度來源分布kiui/nm評定方法u1光譜分析儀測量波長間隔均勻 30.0174Bu2光譜分析儀功率非線性均勻 30.0026Bu3測量重復性正態(tài)—0.011AC.2.3.2合成標準不確定度以上各項標準不確定度分量之間不相關,合成標準不確定度為uc=u+u+u=0.021nmC.2.4擴展不確定度C.3.1測量不確定度來源1)光譜分析儀功率非線性引入的不確定度;2)測量重復性引入的不確定度。C.3.2測量不確定度評定C.3.2.1光譜分析儀功率非線性引入的不確定度分量