15 aprile 2020
Nelle comunicazioni in fibra e nei sistemi fotovoltaici, tutto dipende dalla luce. Se un segnale può essere ricevuto correttamente è determinato interamente dalla potenza ottica. Il misuratore di potenza ottica (OPM) è lo strumento più basilare per misurare la potenza del segnale ottico: senza di esso, testare il collegamento in fibra è come sentire un impulso nel buio.
Nelle comunicazioni in fibra e nei sistemi fotovoltaici, tutta la trasmissione del segnale dipende dalla luce. E la forza di quella luce determina direttamente se il segnale può essere ricevuto correttamente. Il misuratore di potenza ottica (OPM) è lo strumento più basilare per misurare la potenza del segnale ottico: senza di esso, testare il collegamento in fibra è come bendarsi e tirare a indovinare.
Il principio fondamentale non è complesso: un fotorilevatore (tipicamente un fotodiodo InGaAs o al germanio) converte i segnali ottici incidenti in segnali elettrici e il circuito li converte in letture di potenza espresse in dBm (decibel-milliwatt) o μW (microwatt). dBm è un'unità logaritmica: 0 dBm = 1 mW, -10 dBm = 0,1 mW, -30 dBm = 0,001 W. Il valore di dBm è che mantiene le letture leggibili anche quando la potenza ottica copre ordini di grandezza: un collegamento in fibra con potenza di trasmissione di 0 dBm e potenza di ricezione di -25 dBm ha 25 dB di attenuazione, il che significa 300 volte meno potenza al ricevitore, ma espresso come un singolo numero: 25.
L’OPM è indispensabile e non facoltativo perché svolge tre funzioni irriducibili. Innanzitutto, misura la potenza di uscita sul lato trasmissione per confermare che la sorgente luminosa funziona secondo le specifiche. In secondo luogo, misura la potenza in ingresso sul lato di ricezione per confermare che il segnale è superiore alla soglia di sensibilità del ricevitore. In terzo luogo, sottraendo i due rendimenti si ottiene la perdita di collegamento, il singolo parametro più importante per giudicare la qualità del collegamento in fibra. Insieme, queste tre funzioni costituiscono un esame fisico completo di ogni collegamento in fibra.
Un malinteso comune è che gli OPM siano solo per i laboratori. In realtà, gli ingegneri sul campo li utilizzano quotidianamente: per l’accettazione del backhaul in fibra presso le stazioni base delle telecomunicazioni, per i test di interconnessione in fibra nei data center e per i controlli dei collegamenti di comunicazione in fibra negli impianti fotovoltaici. Il PK56A è progettato specificamente per l'uso sul campo, bilanciando la precisione di laboratorio con la portabilità portatile.
Quando si seleziona un OPM, tre parametri sono decisivi. Se sbagli qualcuno, i risultati del test non saranno validi.
Primo: lunghezza d'onda. La luce nella fibra non è luce bianca: è luce laser o LED a lunghezze d'onda specifiche. Le lunghezze d'onda comuni per la comunicazione in fibra includono 850 nm (multimodale), 1310 nm (monomodale), 1550 nm (monomodale) e 1625 nm (per i test del sistema DWDM). L'OPM deve essere calibrato alla lunghezza d'onda corretta perché la risposta del rilevatore varia con la lunghezza d'onda: lo stesso rilevatore può essere due volte più sensibile a 850 nm che a 1550 nm. Utilizzando la curva di calibrazione da 850 nm per misurare la luce da 1550 nm è possibile produrre letture sbagliate del 20% o più. Il PK56A supporta sette impostazioni di lunghezza d'onda che coprono da 850 nm a 1625 nm, corrispondenti alle lunghezze d'onda di comunicazione tradizionali: nessuna discrepanza di lunghezze d'onda di cui preoccuparsi sul campo.
Secondo: range di potenza. La portata determina la potenza del segnale luminoso che l'OPM può misurare. Una portata troppo piccola rischia di distruggere il rilevatore con una luce forte; un intervallo troppo ampio non può misurare la luce debole. La potenza ottica del test sul campo varia tipicamente da -70 dBm a +10 dBm. -70dBm è il limite inferiore di sensibilità della maggior parte dei ricevitori; +10 dBm è l'emissione massima della maggior parte delle sorgenti luminose. La gamma PK56A copre da -70 dBm a +10 dBm, adattandosi alla maggior parte degli scenari sul campo.
Terzo: precisione. La precisione OPM è generalmente espressa da ±0,1 dB a ±0,3 dB. ±0,1 dB significa errore entro il 2%: grado premium. ±0,3 dB significa circa il 7% di errore: adeguato per la maggior parte delle accettazioni ingegneristiche. La precisione è importante perché se un OPM ha una precisione di ±0,3 dB e le specifiche tecniche richiedono un errore di perdita del collegamento entro ±0,5 dB, l'OPM da solo rappresenta il 60% del budget di errore consentito, lasciando poco margine per il collegamento stesso.
I test tradizionali sulle fibre richiedevano più dispositivi: un OPM per l'alimentazione, una penna a luce rossa per la localizzazione dei guasti e una sorgente luminosa per l'iniezione del segnale di test. Il PK56A li integra tutti e tre in un unico dispositivo portatile e il suo valore fondamentale è l'all-in-one.
Il corpo principale del PK56A è un OPM che supporta sette lunghezze d'onda e un intervallo compreso tra -70 dBm e +10 dBm. Oltre a ciò, dispone di una sorgente di luce rossa integrata (650 nm) che inietta luce rossa nella fibra tramite adattatori FC/UPC o SC/UPC. La luce rossa ha uno scopo di visualizzazione: quando la luce rossa viene iniettata in una fibra, se c'è un'interruzione nel mezzo, la luce rossa fuoriesce dall'interruzione e diventa visibile ad occhio nudo. Ciò è particolarmente utile per la risoluzione dei problemi dei ponticelli in fibra: non è necessario un OTDR (riflettometro ottico nel dominio del tempo, un dispositivo che costa decine di migliaia di yuan). Solo un PK56A determina rapidamente se un ponticello è buono.
Il PK56A supporta anche interfacce in fibra universali. FC, SC, ST, LC e altri tipi di interfaccia sono supportati modificando gli adattatori: non sono necessari dispositivi separati per tipo di interfaccia. Sul campo, sistemi diversi utilizzano interfacce diverse (SC nelle telecomunicazioni, LC nei data center, FC nella CATV) e il supporto multi-interfaccia del PK56A significa che un unico dispositivo gestisce tutti gli scenari.
In pratica, il PK56A aggiunge valore attraverso la semplicità operativa. Il suo display mostra simultaneamente le letture dBm e μW e indica direttamente se il risultato del test rientra nelle specifiche (PASSATO / AVVISO / FALLITO) - non è necessaria alcuna ricerca manuale nella tabella. Memorizza i risultati dei test per il confronto con i dati storici.
Nella pratica dei test sulle fibre sul campo, diversi errori ricorrenti causano perdite inutili. Comprenderli previene problemi reali. Il primo errore è non controllare l'impostazione della lunghezza d'onda prima della misurazione. Come discusso, le curve di calibrazione OPM variano in base alla lunghezza d'onda. L'impostazione della lunghezza d'onda errata produce letture sbagliate dal 10% al 20%. Molti membri del personale sul campo, per evitare problemi, utilizzano la stessa lunghezza d'onda per tutte le misurazioni: questa può deviare dal 10% al 20% quando si misura la fibra monomodale da 1310 nm e 1550 nm.
Il secondo errore è ignorare la pulizia delle superfici terminali delle fibre. Polvere, olio o graffi sull'estremità della fibra (estremità del connettore) causano ulteriori perdite di inserimento e riflessi e i risultati dei test possono attribuire erroneamente la contaminazione dell'estremità come problemi di qualità del collegamento in fibra. Un semplice metodo di autocontrollo: prima del test, ispezionare la superficie terminale con una lente di ingrandimento. Se sporco, pulire con l'apposito bastoncino per la pulizia delle fibre e alcol anidro prima della misurazione. Molti errori di "perdita di collegamento superiore alle specifiche" si risolvono da soli dopo la pulizia della parte finale.
Il terzo errore è testare solo una fibra. In un collegamento in fibra, in genere sono presenti due fibre: una per la trasmissione (Tx), una per la ricezione (Rx). La perdita di collegamento può differire tra i due. Testarne solo uno e trarre conclusioni potrebbe far perdere i problemi con l'altro. L’approccio corretto è testare entrambi e confrontare la differenza di perdita. Se la differenza supera i 3 dB, una fibra potrebbe presentare problemi di piegatura, schiacciamento o terminazione.
Il quarto errore è non riuscire a registrare i dati del test. I dati OPM (potenza di trasmissione, potenza di ricezione, perdita di collegamento) costituiscono la “cartella clinica” di un collegamento in fibra. Se i dati non vengono registrati dopo il test, quando si verificano futuri problemi di collegamento, non c’è modo di determinare se “prima andava bene” o “prima aveva problemi”. L'approccio corretto è registrare tutti i dati dopo ogni test, archiviati per numero di collegamento, creando un record di test in serie temporale.
I test completi sulle fibre vanno oltre la semplice misurazione della potenza. Un flusso di lavoro completo per l'accettazione del collegamento in fibra dovrebbe includere: test di potenza sul lato trasmissione (conferma che l'uscita della sorgente luminosa rientra nelle specifiche), test di potenza sul lato ricezione (conferma che il segnale è superiore alla sensibilità del ricevitore), calcolo della perdita di collegamento (sottraendo i due e confrontandoli con i valori di progettazione), ispezione dell'estremità della fibra (pulizia e integrità) e verifica della continuità al semaforo rosso (escludendo rapidamente guasti ai ponticelli).
Quando si selezionano le apparecchiature di prova, il prezzo da solo non dovrebbe essere il fattore decisivo. Un dispositivo integrato con OPM e sorgente di luce rossa (come il PK56A) è più economico, più affidabile e richiede molto meno tempo rispetto all'acquisto separato di un OPM e di una penna a luce rossa. Il valore fondamentale di un dispositivo come il PK56A non è la precisione della misurazione, ma la capacità di completare una valutazione completa del collegamento in fibra in 10 minuti invece di trasportare tre dispositivi, cambiare tre interfacce e consultare tre tabelle.
Gli acquirenti dovrebbero inoltre prestare attenzione ai dettagli facilmente trascurati nei materiali di marketing: se il dispositivo supporta l'esportazione dei dati (per l'integrazione con i sistemi di gestione della progettazione); se gli adattatori in fibra coprono i tipi di interfaccia utilizzati sul campo; se sono supportate lunghezze d'onda lunghe (1625 nm, per test fuori banda del sistema DW); e se la durata della batteria soddisfa un'intera giornata di utilizzo sul campo. Questi dettagli determinano se il dispositivo verrà effettivamente utilizzato o finirà dimenticato in un cassetto. View the PV Test Instruments Collection
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Ottieni un preventivo gratuitoPK56A optical power meter, PK56B-E integrated OPM + red light source (2mW/5mW/10mW/20mW) — five series covering the complete needs from basic optical power testing to long-distance red-light fault location. Seven-wavelength coverage, multi-interface compatibility, wide-temperature design — designed for field testing and acceptance at PV plants, telecom base stations, and data centers.
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