15. April 2020
In Glasfaserkommunikations- und Photovoltaikanlagen hängt alles vom Licht ab. Ob ein Signal korrekt empfangen werden kann, hängt ausschließlich von der optischen Leistung ab. Der optische Leistungsmesser (OPM) ist das grundlegendste Werkzeug zur Messung der optischen Signalstärke – ohne ihn ist das Testen von Glasfaserverbindungen wie das Ertasten eines Pulses im Dunkeln.
In Glasfaserkommunikations- und Photovoltaiksystemen hängt die gesamte Signalübertragung vom Licht ab. Und die Stärke dieses Lichts bestimmt direkt, ob das Signal korrekt empfangen werden kann. Der optische Leistungsmesser (OPM) ist das grundlegendste Werkzeug zur Messung der optischen Signalstärke – ohne ihn ist das Testen von Glasfaserverbindungen so, als würde man sich die Augen verbinden und raten.
Das Grundprinzip ist nicht komplex: Ein Fotodetektor (normalerweise eine InGaAs- oder Germanium-Fotodiode) wandelt einfallende optische Signale in elektrische Signale um, und die Schaltung wandelt diese in Leistungswerte um, ausgedrückt in dBm (Dezibel-Milliwatt) oder μW (Mikrowatt). dBm ist eine logarithmische Einheit: 0 dBm = 1 mW, -10 dBm = 0,1 mW, -30 dBm = 0,001 W. Der Wert von dBm besteht darin, dass die Messwerte auch dann lesbar bleiben, wenn die optische Leistung mehrere Größenordnungen umfasst – eine Glasfaserverbindung mit einer Sendeleistung von 0 dBm und einer Empfangsleistung von -25 dBm hat eine Dämpfung von 25 dB, was 300-mal weniger Leistung am Empfänger bedeutet, aber in einer einzigen Zahl ausgedrückt wird: 25.
Das OPM ist eher unverzichtbar als optional, da es drei irreduzible Funktionen erfüllt. Zunächst misst es die sendeseitige Ausgangsleistung, um zu bestätigen, dass die Lichtquelle innerhalb der Spezifikation arbeitet. Zweitens misst es die Eingangsleistung auf der Empfangsseite, um zu bestätigen, dass das Signal über der Empfindlichkeitsschwelle des Empfängers liegt. Drittens ergibt die Subtraktion der beiden Ergebnisse einen Verbindungsverlust – die wichtigste Kennzahl zur Beurteilung der Qualität einer Glasfaserverbindung. Zusammen bilden diese drei Funktionen eine vollständige physikalische Untersuchung jeder Glasfaserverbindung.
Ein weit verbreitetes Missverständnis ist, dass OPMs nur für Labore gedacht sind. In Wirklichkeit nutzen Außendiensttechniker sie täglich – für die Akzeptanz von Glasfaser-Backhaul an Telekommunikations-Basisstationen, für Glasfaser-Verbindungstests in Rechenzentren und für die Prüfung von Glasfaser-Kommunikationsverbindungen in PV-Anlagen. Der PK56A wurde speziell für den Feldeinsatz entwickelt und vereint Präzision in Laborqualität mit handlicher Tragbarkeit.
Bei der Auswahl eines OPM sind drei Parameter entscheidend. Wenn Sie etwas falsch machen, sind die Testergebnisse ungültig.
Erstens: Wellenlänge. Licht in Fasern ist kein weißes Licht, sondern Laser- oder LED-Licht mit bestimmten Wellenlängen. Zu den gängigen Wellenlängen für die Glasfaserkommunikation gehören 850 nm (Multimode), 1310 nm (Singlemode), 1550 nm (Singlemode) und 1625 nm (für DWDM-Systemtests). Das OPM muss auf die richtige Wellenlänge kalibriert werden, da die Empfindlichkeit des Detektors mit der Wellenlänge variiert – derselbe Detektor kann bei 850 nm doppelt so empfindlich sein wie bei 1550 nm. Die Verwendung der 850-nm-Kalibrierungskurve zur Messung von 1550-nm-Licht kann zu Messwertabweichungen von 20 % oder mehr führen. Der PK56A unterstützt sieben Wellenlängeneinstellungen von 850 nm bis 1625 nm und passt damit zu den gängigen Kommunikationswellenlängen – keine Wellenlängeninkongruenz, über die man sich vor Ort Sorgen machen muss.
Zweitens: Leistungsbereich. Die Reichweite bestimmt, wie stark ein Lichtsignal das OPM messen kann. Bei einem zu kleinen Bereich besteht die Gefahr, dass der Detektor durch starkes Licht zerstört wird. Ein zu großer Bereich kann schwaches Licht nicht messen. Die optische Leistung von Feldtests reicht typischerweise von -70 dBm bis +10 dBm. -70 dBm ist die untere Empfindlichkeitsgrenze der meisten Empfänger; +10 dBm ist die maximale Leistung der meisten Lichtquellen. Die PK56A-Reihe deckt -70 dBm bis +10 dBm ab und ist für die meisten Einsatzszenarien geeignet.
Drittens: Präzision. Die OPM-Präzision wird typischerweise mit ±0,1 dB bis ±0,3 dB ausgedrückt. ±0,1 dB bedeutet innerhalb von 2 % Fehler – Premiumklasse. ±0,3 dB bedeutet etwa 7 % Fehler – ausreichend für die meisten technischen Anforderungen. Präzision ist wichtig, denn wenn ein OPM eine Genauigkeit von ±0,3 dB hat und die technischen Spezifikationen einen Verbindungsverlustfehler innerhalb von ±0,5 dB erfordern, macht das OPM allein 60 % des zulässigen Fehlerbudgets aus, sodass nur wenig Spielraum für die Verbindung selbst bleibt.
Herkömmliche Glasfasertests erforderten mehrere Geräte: ein OPM zur Stromversorgung, einen Rotlichtstift zur Fehlerortung und eine Lichtquelle zur Testsignaleinspeisung. Der PK56A integriert alle drei in einem einzigen Handheld-Gerät und sein Kernwert ist die All-in-One-Funktion.
Das Hauptgehäuse des PK56A ist ein OPM, das sieben Wellenlängen und einen Bereich von -70 dBm bis +10 dBm unterstützt. Darüber hinaus verfügt es über eine integrierte Rotlichtquelle (650 nm), die über FC/UPC- oder SC/UPC-Adapter rotes Licht in die Faser einspeist. Das rote Licht dient der Visualisierung: Wenn rotes Licht in eine Faser eingespeist wird und sich in deren Mitte ein Bruch befindet, tritt am Bruch rotes Licht aus und wird mit bloßem Auge sichtbar. Dies ist besonders nützlich für die Fehlerbehebung bei Glasfaserbrücken – ein OTDR (optisches Zeitbereichsreflektometer, ein Gerät, das Zehntausende Yuan kostet) ist nicht erforderlich. Mit nur einem PK56A lässt sich schnell feststellen, ob ein Jumper gut ist.
Der PK56A unterstützt auch universelle Glasfaserschnittstellen. FC, SC, ST, LC und andere Schnittstellentypen werden durch den Austausch von Adaptern unterstützt – es sind keine separaten Geräte pro Schnittstellentyp erforderlich. Im Feld nutzen verschiedene Systeme unterschiedliche Schnittstellen – SC in der Telekommunikation, LC in Rechenzentren, FC in CATV – und die Multi-Interface-Unterstützung des PK56A bedeutet, dass ein Gerät alle Szenarien abdeckt.
In der Praxis bietet der PK56A einen Mehrwert durch einfache Bedienung. Das Display zeigt gleichzeitig dBm- und μW-Messwerte an und zeigt direkt an, ob das Testergebnis innerhalb der Spezifikation liegt (PASS/WARNUNG/FAIL) – eine manuelle Tabellensuche ist nicht erforderlich. Es speichert Testergebnisse zum Vergleich mit historischen Daten.
In der Praxis der Glasfaserprüfung vor Ort verursachen mehrere wiederkehrende Fehler unnötige Verluste. Sie zu verstehen verhindert echte Probleme. Der erste Fehler besteht darin, die Wellenlängeneinstellung vor der Messung nicht zu überprüfen. Wie bereits erwähnt, variieren die OPM-Kalibrierungskurven je nach Wellenlänge. Die Einstellung der falschen Wellenlänge führt zu Abweichungen von den Messwerten um 10 bis 20 %. Um Ärger zu vermeiden, verwenden viele Außendienstmitarbeiter für alle Messungen dieselbe Wellenlänge – diese kann bei der Messung von 1310-nm- und 1550-nm-Singlemode-Fasern um 10 bis 20 % abweichen.
Der zweite Fehler besteht darin, die Sauberkeit der Faserendflächen zu ignorieren. Staub, Öl oder Kratzer auf der Faserendfläche (Steckerendfläche) verursachen zusätzliche Einfügungsdämpfung und Reflexion, und Testergebnisse können eine Endflächenverunreinigung fälschlicherweise als Qualitätsprobleme der Glasfaserverbindung interpretieren. Eine einfache Methode zur Selbstprüfung: Überprüfen Sie vor dem Testen die Endfläche mit einer Lupe. Bei Verschmutzung vor der Messung mit einem speziellen Faserreinigungsstäbchen und wasserfreiem Alkohol reinigen. Viele „Verbindungsverlust überschreitet Spezifikation“-Fehler beheben sich nach der Endflächenreinigung von selbst.
Der dritte Fehler besteht darin, nur eine Faser zu testen. In einer Glasfaserverbindung gibt es typischerweise zwei Fasern – eine zum Senden (Tx), eine zum Empfangen (Rx). Der Verbindungsverlust kann zwischen beiden unterschiedlich sein. Wenn Sie nur das eine testen und daraus Schlussfolgerungen ziehen, übersehen Sie möglicherweise Probleme mit dem anderen. Der richtige Ansatz besteht darin, beide zu testen und die Verlustdifferenz zu vergleichen. Wenn der Unterschied 3 dB überschreitet, kann es bei einer Faser zu Biege-, Quetsch- oder Anschlussproblemen kommen.
Der vierte Fehler besteht darin, dass Testdaten nicht aufgezeichnet wurden. OPM-Daten – Sendeleistung, Empfangsleistung, Verbindungsverlust – bilden die „Gesundheitsaufzeichnung“ einer Glasfaserverbindung. Wenn die Daten nach dem Testen nicht aufgezeichnet werden, gibt es bei zukünftigen Verbindungsproblemen keine Möglichkeit festzustellen, ob „es vorher gut war“ oder „es vorher Probleme gab“. Der richtige Ansatz besteht darin, alle Daten nach jedem Test aufzuzeichnen, nach Linknummer zu archivieren und so einen Zeitreihen-Testdatensatz zu erstellen.
Umfassende Glasfasertests gehen über die bloße Messung der Leistung hinaus. Ein vollständiger Arbeitsablauf zur Abnahme einer Glasfaserverbindung sollte Folgendes umfassen: Leistungstest auf der Sendeseite (Bestätigung, dass die Lichtquellenausgabe innerhalb der Spezifikation liegt), Leistungstest auf der Empfangsseite (Bestätigung, dass das Signal über der Empfindlichkeit des Empfängers liegt), Berechnung des Verbindungsverlusts (Subtraktion der beiden und Vergleich mit Designwerten), Inspektion der Faserendfläche (Sauberkeit und Integrität) und Überprüfung der Rotlichtkontinuität (schneller Ausschluss von Jumper-Fehlern).
Bei der Auswahl von Prüfgeräten sollte nicht allein der Preis ausschlaggebend sein. Ein integriertes Gerät mit OPM und Rotlichtquelle (wie der PK56A) ist günstiger, zuverlässiger und weitaus weniger zeitaufwändig als der separate Kauf eines OPM und eines Rotlichtstifts. Der Kernwert eines Geräts wie des PK56A ist nicht die Messgenauigkeit – es ist die Fähigkeit, eine vollständige Glasfaserverbindungsbewertung in 10 Minuten durchzuführen, anstatt drei Geräte mit sich herumzutragen, drei Schnittstellen zu wechseln und drei Tabellen nachzuschlagen.
Käufer sollten auch auf Details achten, die in Marketingmaterialien leicht übersehen werden: ob das Gerät den Datenexport unterstützt (für die Integration in technische Managementsysteme); ob Glasfaseradapter die im Feld verwendeten Schnittstellentypen abdecken; ob lange Wellenlängen (1625 nm, für Out-of-Band-Tests von DW-Systemen) unterstützt werden; und ob die Akkulaufzeit einem ganzen Tag Feldeinsatz entspricht. Diese Angaben entscheiden darüber, ob das Gerät tatsächlich genutzt wird oder vergessen in der Schublade landet. View the PV Test Instruments Collection
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