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穩(wěn)定光源是指輸出的光功率、波長及光譜寬度等特性都是穩(wěn)定不變的光源。穩(wěn)定光源是對光系統(tǒng)發(fā)射已知功率和波長的光,其與光功率計(jì)結(jié)合在一起,可以測量光纖系統(tǒng)的光損耗。對現(xiàn)成的光纖系統(tǒng),通常也可把系統(tǒng)的發(fā)射端機(jī)當(dāng)作穩(wěn)定光源。如果端機(jī)無法工作或沒有端機(jī),則需要單獨(dú)的穩(wěn)定光源。穩(wěn)定光源的波長應(yīng)與系統(tǒng)端機(jī)的波長盡可能一致。在系統(tǒng)安裝完畢后,經(jīng)常需要測量端到端損耗,以便確定連接損耗是否滿足設(shè)計(jì)要求。

穩(wěn)定光源的主要技術(shù)指標(biāo)有:波長、譜寬(指光譜的半幅值寬度)、輸出光功率、穩(wěn)定性等。下面以日本安立公司MG一921A型穩(wěn)定光源為例,說明其技術(shù)指標(biāo):

①型號:MG一921A。

②發(fā)光元件:LD。

③波長:(1.3±0.02)μm。

④譜寬:0.005μm以下。

⑤輸出光功率:連接2m多模光纖(50/125μm,NA:0.2)時(shí)為-6 dBm以上。連接2m單模光纖(10/125μm,NA:0.1)時(shí)為-6 dBm以上。

⑥輸出穩(wěn)定性:1 dB以下(纖維輸出)。

⑦瞬時(shí)穩(wěn)定性:0.05 dB以下((20±10℃)情況下恒定溫度時(shí),1分鐘的功率變化)。

⑧連接器型號:FC型。

⑨調(diào)制:內(nèi)調(diào)制,(270±1%)Hz、占空比50%、峰一峰幅度(6±1)Vp-p。(高阻抗監(jiān)視器測量)的矩形波,輸入連接器為BNC型。

在光通信技術(shù)中光纖損耗測量、連接損耗測量及光接收機(jī)靈敏度的測鼙等都要用到光源。發(fā)光器件一般為半導(dǎo)體激光器或半導(dǎo)體發(fā)光二極管,利用一個光電極管監(jiān)測激光管的背向光,測是其輸出功率的大小,并以此控制激光器的偏置電流,這樣構(gòu)成一個負(fù)反饋環(huán)路的自動功率控制(APC)電路,達(dá)到穩(wěn)定功率的H的。同時(shí)利用熱敏電阻和致冷器構(gòu)成自動溫度控制(ATC)電路,達(dá)到穩(wěn)定溫度的目的。

ATC電路

一般半導(dǎo)體激光器(LD)和發(fā)光二極管(LED)等發(fā)光器件都有溫度特性,隨著溫度的變化(包括環(huán)境溫度的變化和光源本身因工作而發(fā)熱所引起的溫度變化)其輸出功率亦在改變。因此,穩(wěn)定光源都設(shè)有自動溫度控制電路(ATC),控制發(fā)光器件的環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)。一般常見的ATC電路是利用微型(半導(dǎo)體)致冷器,再用溫度傳感器(如熱敏電阻)將溫度的變化信息傳遞給控制電路,以用來控制致冷器的電流,以改變其致冷量,從而保持發(fā)光器件周圍的溫度恒定。

APC電路

自動(光)功率控制電路是直接控制發(fā)光器件的輸出光功率大小的一種有效措施。因?yàn)榘l(fā)光器件輸出光功率的大小與其調(diào)制和驅(qū)動信號的強(qiáng)度有關(guān)(主要指的是調(diào)制信號和偏置電流),因此如果設(shè)法對這些信號加以有目的地控制,就可以從另一方面控制發(fā)光器件輸出光功率的大小。常見的方法是利用監(jiān)測探測器,對發(fā)光器件的輸出光功率的大小加以監(jiān)測,再將監(jiān)測到的信息反饋到發(fā)光器件驅(qū)動電路的輸入端,去控制驅(qū)動電路信號的強(qiáng)弱,類似于電子電路中的負(fù)反饋原理。一般發(fā)光器件前向輸出光功率的同時(shí),背向也會有光輻射船出來,而且兩者的強(qiáng)弱保持一定的比例,也就是說背向光也反映了發(fā)光器件輸出光功率的大小。監(jiān)測探測器只要將背向光接收下來再反饋至驅(qū)動電路輸入端,就可以達(dá)到控制功率的目的。例如,如果輸出光功率有增加的趨勢,則背向光亦增強(qiáng),于是監(jiān)測控制器輸出信號也會增強(qiáng),此信號控制放大器增益下降,從而使驅(qū)動信號的幅度下降,這樣,發(fā)光器件輸出光功率的增加趨勢立即得到抵制,反之亦然。最后使輸出光功率保持穩(wěn)定。

電路調(diào)制

一般穩(wěn)定光源輸出的光功率有兩種形式,一種是連續(xù)光,也就是通常稱的CW光,它是由直流信號驅(qū)動的,另一種是由調(diào)制信號驅(qū)動的。這種調(diào)制信號可以是機(jī)內(nèi)振蕩器產(chǎn)生的,稱為內(nèi)調(diào)制信號,也可以用外部調(diào)制信號(外調(diào)制),內(nèi)調(diào)制信號一般是270Hz左右的一定幅度的方波,而外調(diào)制信號則根據(jù)需要選擇,但其幅度和頻率一定要符合原機(jī)要求。

輸出方式

穩(wěn)定光源一般以活動連接器的形式輸出,其接口裝在面板上,只要用另一支同規(guī)格的活動連接器即可將其引出使用。

使用穩(wěn)定光源時(shí),必須弄清楚技術(shù)指標(biāo),根據(jù)自己的需要選用合適的光源:

1、注意使用的波長,穩(wěn)定光源波長應(yīng)與之相符。

2、發(fā)光元件、輸出光功率和輸出穩(wěn)定性這三者往往要綜合考慮,一般激光器光源輸出光功率較大,譜線窄(這對某些對光譜寬度有嚴(yán)格要求的場合特別重要),但穩(wěn)定性稍差。而發(fā)光二極管光源輸出光功率較小,光譜寬度要比LD光源大十倍以上乃至數(shù)十倍,但穩(wěn)定性一般都比LD光源好。應(yīng)根據(jù)使用的場合全面考慮。

3、一般光源都是用光纖耦合輸出的,因此要注意連接光纖的特性(是單模還是多模),連接器的型號等問題。同時(shí)要注意連接器必須保持清潔,不用時(shí)必需蓋上防塵罩,這也是所有光學(xué)儀表均應(yīng)注意的問題。

4、同時(shí)應(yīng)注意穩(wěn)定光源的調(diào)制方式,以便使用外調(diào)制時(shí)選擇適合的調(diào)制信號。