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Los medidores de potencia óptica para probar componentes de fibra óptica utilizan fotodiodos semiconductores como detectores para generar una corriente eléctrica proporcional a la potencia óptica incidente. Esta fotocorriente se mide, generalmente con un amplificador de transimpedancia y un convertidor analógico-digital, para determinar dicha potencia. Esto requiere el factor de conversión de corriente mA a potencia mW, que depende de la longitud de onda de la luz y combina las contribuciones de las propiedades del detector y de cualquier sistema óptico utilizado para captar la luz. Por lo tanto, la calibración del medidor de potencia implica la medición y el registro de forma trazable de la responsividad dependiente de la longitud de onda, e incorporando estos datos al instrumento.
Esta capacidad de respuesta es uno de los factores clave a considerar al elegir un medidor de potencia óptica para una aplicación específica. En primer lugar, el instrumento debe calibrarse a la longitud de onda de la luz para determinar con precisión el nivel de potencia absoluta. Si solo se medirá la variación relativa de la potencia, como para determinar la atenuación de un componente óptico pasivo, este factor de calibración no es necesario. Sin embargo, sí es necesario que el detector tenga suficiente capacidad de respuesta para esta longitud de onda. Para medir luz distribuida en un rango de longitudes de onda o para la cual no se conoce con precisión la longitud de onda, también es importante que la variación de la capacidad de respuesta a lo largo de la longitud de onda no sea demasiado grande.
En la Fig. 1 se muestran ejemplos de espectros de responsividad para medidores de potencia óptica basados en tres materiales semiconductores de uso común. Estos son datos de calibración reales de instrumentos individuales y las curvas pueden variar ligeramente entre unidades, pero las formas espectrales están determinadas principalmente por el material del detector. Los valores mostrados en el eje y corresponden aproximadamente a la eficiencia de conversión en mA/mW. Para longitudes de onda admitidas por fibra monomodo estándar de aproximadamente 1250 nm a 1650 nm, el detector InGaAs (como el utilizado aquí en el cabezal óptico 81624B de fiber-mart.com) ofrece el máximo rendimiento con alta responsividad y una dependencia de la longitud de onda relativamente baja. El InGaAs (en realidad, una abreviatura de la fórmula química de la aleación InxGa₁-xAs), como semiconductor de separación directa, también suele proporcionar el nivel de ruido más bajo, lo que permite mediciones de potencia en el rango dinámico más amplio.
El detector de germanio es útil en un rango de longitud de onda aún más amplio y es más económico, por lo que constituye una buena opción para medidores de potencia de uso general. Sin embargo, la marcada dependencia de la longitud de onda por encima de aproximadamente 1545 nm hace que las mediciones sean más sensibles a la incertidumbre o inestabilidad de la longitud de onda.
Medición de potencia óptica de 850 nm
Los enlaces de fibra para transmisión a cortas distancias, como dentro de edificios y centros de datos, utilizan predominantemente fibra multimodo y señales a 850 nm. Otra longitud de onda menos común utilizada con esta fibra es 1300 nm. La longitud de onda aquí es un valor nominal y la longitud de onda real puede variar sustancialmente. Por ejemplo, el estándar IEEE 802.3 requiere que la longitud de onda central esté entre 840 nm y 860 nm. Otras aplicaciones pueden tolerar una variación más amplia de la longitud de onda. Si la longitud de onda real de dichas fuentes no se utiliza para realizar la medición de potencia óptica, esta variación contribuye a la incertidumbre de la medición. Con esto en consideración, el detector de silicio tiene claras ventajas. La capacidad de respuesta es aproximadamente cinco veces más fuerte que para el germanio, que a su vez es más fuerte que para el detector InGaAs. Pero más importante para medir niveles de señal moderados como 1 mW es la dependencia de la longitud de onda, como se muestra expandido para esta longitud de onda.
Funcionalidad adicional de los medidores de potencia óptica
Los medidores de potencia óptica de fiber-mart.com admiten un comando de programación para leer los datos de calibración de la responsividad de la longitud de onda (como se utiliza en los gráficos de este documento). Esto se puede usar, por ejemplo, en el posprocesamiento para obtener valores de potencia absoluta calibrados sin necesidad de cambiar la configuración de la longitud de onda del medidor cada vez que se modifica la longitud de onda de la señal. Esto resulta especialmente útil cuando la función de registro del medidor de potencia óptica se utiliza para registrar una serie de muestras, durante las cuales no se puede cambiar la configuración de la longitud de onda. Al combinarse con un láser sintonizable, esto puede proporcionar la potencia de entrada a un dispositivo bajo prueba mientras se barre la longitud de onda. Esto es importante, por ejemplo, para medir dispositivos de conversión O/E. También se puede utilizar para normalizar una medición de referencia realizada en un puerto del medidor de potencia óptica para usarla como referencia en otros puertos conectados al dispositivo.
Además de las sencillas mediciones de potencia óptica, los medidores de potencia óptica de fiber-mart.com ofrecen una mayor funcionalidad, incluyendo especialmente la función de registro mencionada anteriormente y funciones flexibles de disparo interno y externo para la sincronización con otros instrumentos o con el propio DUT. Los modelos de cabezales ópticos mencionados tienen memoria para hasta 20 000 muestras con tiempos de promediado individuales seleccionables entre 100 µs y 10 s de duración. Otros modelos admiten el registro de hasta 1 000 muestras y tiempos de promediado de hasta 1µs. Los cabezales ópticos también proporcionan una señal de salida analógica con un voltaje proporcional a la potencia óptica de entrada. Combinado especialmente con la amplia área del detector de 5 mm de diámetro, esto permite diversos procedimientos de alineación automatizados. Los cabezales pueden utilizarse para medir haces abiertos y disponen de una selección de adaptadores de fibra. Como cabezales externos conectados a la unidad central mediante un cable, pueden ubicarse cómodamente en mesas ópticas o bancos de trabajo.
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