Grunnleggende om fibertesting: Den optiske kraftmåleren - hvorfor den er uunnværlig for hver fiberkobling

Artikkel

15. april 2020

I fiberkommunikasjon og solcelleanlegg er alt avhengig av lys. Hvorvidt et signal kan mottas riktig, bestemmes helt av optisk kraft. Den optiske strømmåleren (OPM) er det mest grunnleggende verktøyet for å måle optisk signalstyrke - uten det er fiberlinktesting som å føle etter en puls i mørket.

Den optiske strømmåleren: Det første prinsippet for fibertesting

I fiberkommunikasjon og solcelleanlegg er all signaloverføring avhengig av lys. Og styrken til det lyset avgjør direkte om signalet kan mottas riktig. Den optiske strømmåleren (OPM) er det mest grunnleggende verktøyet for å måle optisk signalstyrke - uten det er fiberlinktesting som å binde øynene for deg selv og gjette.

Kjerneprinsippet er ikke komplekst: en fotodetektor (vanligvis en InGaAs eller germanium fotodiode) konverterer innfallende optiske signaler til elektriske signaler, og kretsene konverterer disse til effektavlesninger uttrykt i dBm (desibel-milliwatt) eller μW (mikrowatt). dBm er en logaritmisk enhet: 0dBm = 1mW, -10dBm = 0,1mW, -30dBm = 0,001W. Verdien av dBm er at den holder avlesningene lesbare selv når optisk effekt spenner over størrelsesordener - en fiberlink med 0dBm sendeeffekt og -25dBm mottakseffekt har 25dB dempning, noe som betyr 300 ganger mindre effekt ved mottakeren, men uttrykt som et enkelt tall: 25.

OPM er uunnværlig i stedet for valgfritt fordi den har tre irreduserbare funksjoner. Først måler den utgangseffekten på sendesiden for å bekrefte at lyskilden fungerer innenfor spesifikasjonene. For det andre måler den inngangseffekten på mottakssiden for å bekrefte at signalet er over mottakerens følsomhetsterskel. For det tredje, subtrahering av de to gir koblingstap - den viktigste enkeltverdien for å bedømme fiberlinkkvalitet. Sammen utgjør disse tre funksjonene en fullstendig fysisk undersøkelse av hver fiberforbindelse.

En vanlig misforståelse er at OPM-er kun er for laboratorier. I virkeligheten bruker feltingeniører dem daglig - for aksept av fiberbackhaul ved telekombasestasjoner, testing av fiberforbindelser ved datasentre og kontroller av fiberkommunikasjonskoblinger ved PV-anlegg. PK56A er designet spesielt for feltbruk, og balanserer laboratoriepresisjon med håndholdt portabilitet.

Nøkkelspesifikasjoner: Bølgelengde, rekkevidde og presisjon — Ingen kan være feil

Ved valg av OPM er tre parametere avgjørende. Ta en feil og testresultatene er ugyldige.

Først: bølgelengde. Lys i fiber er ikke hvitt lys - det er laser- eller LED-lys ved bestemte bølgelengder. Vanlige fiberkommunikasjonsbølgelengder inkluderer 850nm (multimode), 1310nm (single-mode), 1550nm (single-mode) og 1625nm (for DWDM-systemtesting). OPM må kalibreres til riktig bølgelengde, fordi detektorresponsen varierer med bølgelengden - den samme detektoren kan være dobbelt så følsom ved 850nm som ved 1550nm. Bruk av 850nm kalibreringskurven for å måle 1550nm lys kan gi avlesninger med 20 % eller mer. PK56A støtter syv bølgelengdeinnstillinger som dekker 850nm til 1625nm, som matcher mainstream kommunikasjonsbølgelengder – ingen bølgelengdemismatch å bekymre seg for i felten.

For det andre: effektområde. Rekkevidden bestemmer hvor sterkt lyssignal OPM kan måle. For liten rekkevidde risikerer å ødelegge detektoren med sterkt lys; for stort område kan ikke måle svakt lys. Felttest optisk kraft strekker seg vanligvis fra -70dBm til +10dBm. -70dBm er den nedre følsomhetsgrensen for de fleste mottakere; +10dBm er maksimal effekt for de fleste lyskilder. PK56A-serien dekker -70dBm til +10dBm, og matcher de fleste feltscenarier.

For det tredje: presisjon. OPM-presisjon uttrykkes vanligvis som ±0,1dB til ±0,3dB. ±0,1dB betyr innenfor 2 % feil – premium karakter. ±0,3dB betyr omtrent 7 % feil – tilstrekkelig for de fleste tekniske aksepter. Presisjon er viktig fordi hvis en OPM har ±0,3dB nøyaktighet og tekniske spesifikasjoner krever koblingstapfeil innenfor ±0,5dB, står OPM alene for 60 % av det tillatte feilbudsjettet, og gir liten margin for selve koblingen.

PK56A: Én enhet dekker hele arbeidsflyten for fibertesting

Tradisjonell fibertesting krevde flere enheter: en OPM for strøm, en rødt lyspenn for feilplassering og en lyskilde for testsignalinjeksjon. PK56A integrerer alle tre i en enkelt håndholdt enhet, og kjerneverdien er alt-i-ett.

Hoveddelen til PK56A er en OPM som støtter syv bølgelengder og -70dBm til +10dBm rekkevidde. På toppen av det har den en innebygd rød lyskilde (650nm) som injiserer rødt lys i fiberen gjennom FC/UPC- eller SC/UPC-adaptere. Det røde lyset tjener et visualiseringsformål: når rødt lys injiseres i en fiber, hvis det er et brudd i midten, lekker rødt lys ut ved bruddet og blir synlig for det blotte øye. Dette er spesielt nyttig for feilsøking av fiberhoppere – ikke behov for et OTDR (optisk tidsdomenereflektometer, en enhet som koster titusenvis av yuan). Bare én PK56A avgjør raskt om en jumper er god.

PK56A støtter også universelle fibergrensesnitt. FC, SC, ST, LC og andre grensesnitttyper støttes ved å bytte adaptere – ikke behov for separate enheter per grensesnitttype. I felten bruker forskjellige systemer forskjellige grensesnitt - SC i telekom, LC i datasentre, FC i CATV - og PK56As multi-grensesnittstøtte betyr at én enhet håndterer alle scenarier.

I praksis tilfører PK56A verdi gjennom operativ enkelhet. Displayet viser både dBm- og μW-avlesninger samtidig, og indikerer direkte om testresultatet er innenfor spesifikasjonene (PASS / ADVARSEL / FAIL) - ingen manuelle tabelloppslag kreves. Den lagrer testresultater for sammenligning med historiske data.

Fire vanlige felttestingsfeil

I praksis med feltfibertesting forårsaker flere tilbakevendende feil unødvendige tap. Å forstå dem forhindrer reelle problemer. Den første feilen er å ikke sjekke bølgelengdeinnstillingen før måling. Som diskutert varierer OPM-kalibreringskurver etter bølgelengde. Innstilling av feil bølgelengde gir avlesninger med 10 % til 20 %. Mange feltansatte, for å spare trøbbel, bruker samme bølgelengde for alle målinger - dette kan avvike 10 % til 20 % ved måling av 1310nm og 1550nm enkeltmodusfiber.

Den andre feilen er å ignorere renslighet av fiberende ansikter. Støv, olje eller riper på fiberendeflaten (koplingsenden) forårsaker ekstra innføringstap og refleksjon, og testresultater kan feilattributte endeflatens forurensning som problemer med fiberlinkkvaliteten. En enkel selvsjekkmetode: inspiser endeflaten med en forstørrelseslinse før testing. Hvis det er skittent, rengjør med en dedikert fiberrensepinne og vannfri alkohol før du måler. Mange "koblingstap overskrider spesifikasjoner"-feil løser seg selv etter rengjøring av endeflaten.

Den tredje feilen er å teste bare én fiber. I en fiberlink er det typisk to fibre - en for overføring (Tx), en for mottak (Rx). Linktap kan variere mellom de to. Å teste bare den ene og trekke konklusjoner kan gå glipp av problemer med den andre. Den riktige tilnærmingen er å teste begge og sammenligne tapsforskjellen. Hvis forskjellen overstiger 3dB, kan en fiber ha problemer med bøying, knusing eller terminering.

Den fjerde feilen er å ikke registrere testdata. OPM-data – sendekraft, mottaksstrøm, koblingstap – utgjør "helseposten" til en fiberlink. Hvis data ikke registreres etter testing, når fremtidige koblingsproblemer oppstår, er det ingen måte å avgjøre om "det var bra før" eller "det hadde problemer før." Den riktige tilnærmingen er å registrere alle data etter hver test, arkivert etter lenkenummer, og bygge en tidsserietestpost.

Praktiske råd for ingeniørgodkjennings- og vedlikeholdsteam

Omfattende fibertesting går utover bare å måle kraft. En fullstendig arbeidsflyt for aksept av fiberlink bør inkludere: effekttest på sendesiden (bekrefter at lyskildens utgang er innenfor spesifikasjonen), effekttest på mottakssiden (bekrefter at signalet er over mottakerens følsomhet), beregning av koblingstap (trekker fra de to og sammenligner med designverdier), inspeksjon av fiberendesiden (renslighet og integritet), og kontinuitetsverifisering av rødt lys (raskere feiluttak).

Når du velger testutstyr, bør ikke prisen alene være avgjørende. En integrert enhet med både OPM og rød lyskilde (som PK56A) er billigere, mer pålitelig og langt mindre tidkrevende enn å kjøpe en OPM og rødt lyspenn separat. Kjerneverdien til en enhet som PK56A er ikke målenøyaktighet – det er muligheten til å fullføre en fullstendig fiberlinkvurdering på 10 minutter i stedet for å bære tre enheter, endre tre grensesnitt og slå opp tre tabeller.

Kjøpere bør også ta hensyn til detaljer som lett overses i markedsføringsmateriell: om enheten støtter dataeksport (for integrasjon med tekniske styringssystemer); om fiberadaptere dekker grensesnitttypene som brukes i feltet; om lange bølgelengder (1625nm, for DW-system utenfor båndet) støttes; og om batterilevetiden møter en hel dag med feltbruk. Disse detaljene avgjør om enheten faktisk blir brukt eller havner glemt i en skuff. View the PV Test Instruments Collection