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광섬유 부품 테스트용 광 파워 미터는 반도체 포토다이오드를 검출기로 사용하여 입사 광 파워에 비례하는 전류를 생성합니다. 이 광전류는 일반적으로 트랜스임피던스 증폭기와 아날로그-디지털 변환기를 통해 측정되어 전력을 결정합니다. 이때 mA 전류를 mW 전력으로 변환하는 변환 계수가 필요한데, 이 계수는 빛의 파장에 따라 달라지며 검출기의 특성과 빛을 수집하는 데 사용되는 광학 부품의 특성이 모두 포함됩니다. 따라서 광 파워 미터의 교정은 파장에 따른 응답도를 추적 가능하게 측정하고 기록하여 이 데이터를 기기에 포함시키는 과정을 포함합니다.
광 파워 미터를 특정 용도에 맞게 선택할 때 가장 중요한 고려 사항 중 하나는 바로 감응도입니다. 먼저, 절대 파워 레벨을 정확하게 측정하려면 해당 파장에서 기기를 교정해야 합니다. 수동 광학 부품의 감쇠를 측정하는 것처럼 상대적인 파워 변화만 측정하는 경우에는 이 교정 계수가 실제로 필요하지 않습니다. 하지만 검출기가 해당 파장에 대해 충분한 감응도를 가져야 한다는 점은 여전히 중요합니다. 파장 범위가 넓거나 파장을 정확히 알 수 없는 빛을 측정하는 경우에는 파장에 따른 감응도의 변화가 너무 크지 않아야 한다는 점도 중요합니다.
그림 1은 일반적으로 사용되는 세 가지 반도체 재료를 기반으로 하는 광 파워 미터의 응답 스펙트럼 예시를 보여줍니다. 이는 개별 기기의 실제 교정 데이터이며, 곡선은 기기마다 다소 차이가 있을 수 있지만, 스펙트럼 형태는 주로 검출기 재료에 의해 결정됩니다. y축에 표시된 값은 대략 mA/mW 단위의 변환 효율에 해당합니다. 약 1250nm에서 1650nm까지의 표준 단일 모드 광섬유에서 지원되는 파장 범위에서 InGaAs 검출기(여기서 fiber-mart.com 81624B 광 헤드에 사용된 것과 같은)는 높은 응답성과 상대적으로 낮은 파장 의존성을 제공하여 최고의 성능을 발휘합니다. 직접 밴드갭 반도체인 InGaAs(실제로는 합금 화학식 InxGa1-xAs의 약칭)는 일반적으로 가장 낮은 잡음 수준을 제공하여 가장 넓은 동적 범위에서 전력 측정을 가능하게 합니다.
게르마늄 검출기는 훨씬 더 넓은 파장 범위에서 유용하며 가격도 저렴하기 때문에 범용 전력계로 적합합니다. 그러나 약 1545nm 이상에서 파장 의존성이 급격하게 나타나므로 파장 불확실성이나 불안정성에 대한 측정값이 더 민감해집니다.
850nm 광 출력 측정
건물 내부나 데이터 센터와 같은 단거리 전송용 광섬유 링크는 주로 멀티모드 광섬유와 850nm 신호를 사용합니다. 이 광섬유에서 사용되는 또 다른 흔하지 않은 파장은 1300nm입니다. 여기서 파장은 명목상의 값이며 실제 파장은 상당한 차이를 보일 수 있습니다. 예를 들어 IEEE 802.3 표준은 중심 파장이 840nm에서 860nm 사이여야 한다고 규정하고 있습니다. 다른 응용 분야에서는 더 넓은 파장 변동을 허용할 수도 있습니다. 이러한 광원의 실제 파장을 사용하지 않고 광 출력을 측정하면 이러한 변동이 측정 불확실성에 영향을 미칩니다. 이러한 점을 고려할 때 실리콘 검출기는 분명한 이점을 제공합니다. 실리콘 검출기의 응답성은 게르마늄 검출기보다 약 5배 강하며, 게르마늄 검출기 자체도 InGaAs 검출기보다 응답성이 강합니다. 하지만 1mW와 같은 중간 정도의 신호 레벨을 측정하는 데 더 중요한 것은 파장에 대한 의존성인데, 이는 이 파장에 대해 확대하여 나타낸 그림에서 확인할 수 있습니다.
광 파워 미터의 추가 기능
fiber-mart.com의 광 파워 미터는 파장 응답도 교정 데이터(본 문서의 그래프에 사용된 것과 같은)를 읽어내는 프로그래밍 명령을 지원합니다. 예를 들어, 후처리 과정에서 신호의 파장이 변경될 때마다 파워 미터의 파장 설정을 변경할 필요 없이 교정된 절대 전력 값을 얻는 데 사용할 수 있습니다. 이는 특히 광 파워 미터의 로깅 기능을 사용하여 일련의 샘플을 기록하는 동안 파장 설정을 변경할 수 없는 경우에 유용합니다. 튜너블 레이저와 함께 사용하면 파장을 스윕하는 동안 테스트 대상 장치에 입력 전력을 제공할 수 있습니다. 이는 예를 들어 O/E 변환 장치를 측정하는 데 중요합니다. 또한 광 파워 미터의 한 포트에서 측정한 기준값을 장치에 연결된 다른 파워 미터 포트의 기준값으로 사용하기 위해 정규화하는 데에도 사용할 수 있습니다.
fiber-mart.com의 광 파워 미터는 단순한 광 파워 측정 외에도, 앞서 언급한 로깅 기능과 다른 장비 또는 DUT(테스트 대상 장치)와의 동기화를 위한 유연한 내부 및 외부 트리거링 기능을 포함한 다양한 기능을 제공합니다. 위에 언급된 광 헤드 모델은 최대 20,000개의 샘플을 저장할 수 있으며, 개별 평균화 시간은 100µs에서 10초까지 선택 가능합니다. 다른 모델은 최대 100만 개의 샘플 로깅과 1µs까지의 평균화 시간을 지원합니다. 또한, 광 헤드는 입력 광 파워에 비례하는 전압의 아날로그 출력 신호를 제공합니다. 특히 5mm 직경의 넓은 검출기 영역과 결합하여 다양한 자동 정렬 절차를 지원합니다. 이 헤드는 개방형 빔 측정에 사용할 수 있으며 다양한 광섬유 커넥터 어댑터를 선택할 수 있습니다. 케이블로 본체에 연결되는 외부 헤드이므로 광 테이블이나 작업대에 편리하게 설치할 수 있습니다.
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