资料介绍
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF 1197—2008
光纤色散测试仪校准规范
2008-03-25发布 2008-06-25实施
国家 质量 监督 检验 检疫 总局 发布
光纤色散测试仪校准规范 Calibration Specification ofOpticalFiber
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本规范经国家质量监督检验检疫总局于 2008年 3 月 25 日批准 , 并自2008年 6月 25 日起施行。
归口 单位 : 全国光学计量技术委员会
主要起草单位 : 中国电子科技集团公司第二十三研究所
本规范委托全国光学计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人 :
武勇生 (中国电子科技集团公司第二十三研究所)参加起草人 :
马磊 (中国电子科技集团公司第二十三研究所)怀向芳 (中国电子科技集团公司第二十三研究所)
目录
1 范围
本规范适用于光纤色散测试仪的校准。光纤色散测试仪的型式评价中有关计量性能的要求 , 参照本规范执行。
2 引用文献
JJF 1071—2000 《国家计量校准规范编写规则》
JJF 1059—1999 《测量不确定度评定与表示》
GB/T 15972.4—1998 《光纤总规范第 4部分 :传输特性和光学特性试验方法》 IEC 61744—2005Calibration offibre optic chromatic dispersion testsets
JJG(YD) 060—2002 《光纤色散分析仪检定规程》
使用本规范时 , 应注意使用上述引用文献的现行有效版本。
3 术语
3.1 零色散波长 (zero dispersion wavelength)色散为零的波长 , 用单位 nm 表示。
3.2 色散系数 (dispersion coefficient)
每单位光纤长度的色散 , 用单位 ps/(nm ·km)表示。
式中 : τ— 群时延 , ps;
L— 光纤长度 , km。
3.3 零色散波长斜率 (slope of the zero dispersion wavelength)
在零色散波长处 , 色散系数对波长曲线的斜率值 , 用单位 ps/(nm2 ·km)表示。
式中 : D(λ) — 色散系数 , ps/(nm ·km) ;
λ0— 零色散波长 , nm。
4 概述
光纤色散是光纤传输特性之一 , 是由于不同波长和不同模式的光在光纤中传播的群速度不同而引起的光信号的时延差。单模光纤中主要是材料色散和波导色散 , 材料色散和波导色散的综合效应称为色度色散 (以下简称色散)。
光纤色散测试仪是用于测量光纤色散的仪器 , 主要测量光纤的零色散波长、零色散波长斜率。测量方法为相移法。原理示意图见图 1。
图 1 光纤色散测试仪原理示意图
5 计量特性
5.1 测量范围
测量范围为 : (1270~1350) nm, (1460~1630) nm。
零色散波长斜率 : 0.0060 ps/(nm2 ·km) ;
色散系数 : 0.20 ps/(nm ·km)。
注 : 以上技术指标不是用于合格性判别 , 仅提供参考。
6 校准条件
6.1 环境条件
6.1.1 环境温度 : (23±5)℃。
6.1.2 校准期间内温度最大变化 : ±1 ℃。
6.1.3 相对湿度 : ≤80 %。
6.1.4 实验室应保持环境整洁。周围应无剧烈震动、强电磁和电流等干扰 , 并避免阳光直射。测量时保持端面洁净。
6.1.5 光纤色散测试仪输入/出端口的连接 , 建议采用 FC型光纤连接器。
6.2 校准用设备
6.2.1 色散标准光纤
a) 类型 : 单模 ;
b) 测量范围 : (1270~1350) nm, (1460~1630) nm;
c) 长度 : ≥10km;
环境中 , 避免阳光照射。外出计量的运输过程中要避免震动。
6.2.2 参考用的光纤连接线
a) 类型 : 建议采用 FC型 ;
b) 长度 : (1~2) m。
7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表 1。
表 1 校准项目
7.2 校准方法
7.2.1 外观检查
通过目视和手动结合的方法检查 , 光纤色散测试仪上应有制造厂名 (或厂标)、型号、 出厂日期等标志 , 仪器工作正常。
7.2.2 零色散波长
a) 被校光纤色散测试仪预热 30 min或按仪器说明书的要求。
b) 将参考测量用 的光 纤连 接线 , 两端 分别 接入 光纤 色散 测试 仪的 输出 端和 输入端 , 见图 2。
c) 按规定 (溯源时得到的) 设置折射率及各测量所需的设置值 , 进行色散和长度的参考测量。
d) 参考测量结束后 , 取下参考测量用的光纤连接线 , 将色散标准光纤两端的 FC型光纤连接线 , 接入光纤色散测试仪的输出端和输入端 , 见图 3, 保持设置状态不变 ,重复测量 n次 , 建议 n≥6, 测量结果记为 d1 , d2 , … , dn。
图 2 图 3
e) 示值误差
测量平均值 D 按公式 (3) 计算求出 :
D = (d1 +d2 + … +dn)/n (3)
注 : 零色散波长示值的温度修.标。称值
f) 测量不确定度
测量不确定度 , 按附录 C 的方法进行评定。
g) 计算结果和测量不确定度均填入校准记录表 (参见附录 A)。
7.2.3 零色散波长斜率
校准方法和数据处理及不确定度评定参照 7.2.2零色散波长进行。
7.2.4 色散系数
8 校准结果及处理
根据校准项目进行计量校准 , 校准数据和计算结果记录于附录 A 中的相应表格中。
9 复校时间间隔
建议光纤色散测试仪的复校时间间隔为 1年。送检单位可根据实际使用情况自主决定。
附录 A
校准原始记录格式
编号 :
校准/日期 : 核验/日期 : 共页 第页
附录 B
校准证书内页格式
校准 结果
证书编号 :
1. 零色散波长(nm)
扩展不确定度(k= 2) :
2. 零色散波长斜率[ps/(nm2 · km)]
3. 色散系数[ps/(nm · km)]
附录 C
测量不确定度评定实例
选用一台 CD400光纤色散测试仪 , 对校准结果的测量不确定度做评定实例分析。
环境温度为 23 ℃ , 相对 湿度 为 60% , 校准 过程 约 10 min , 校准 期间 温度 变化为 0 ℃。
C.1 零色散波长
C.1.1 数学模型
y=x1
C.1.2 不确定度来源分析
光纤色散测试仪零色散波长的测量不确定度 , 其主要来源包括 : 被校仪器的测量重复性引入的不确定度分量 ua1 ; 标准光纤零色散波长的温度变化率为 +0.03 nm/℃ , 由温度测量引入的不确定度分量 ub11 ; 标准光纤溯源引入的不确定度分量 ub12 ; 被校仪器分辨率引入的不确定度分量 ub13 ; 以上分量彼此无关。 因环境相对湿度对示值的影响很小 , 且无其他如振动、强电流等引起的干扰 , 故由这些变化引起的不确定度分量可忽略不计。
C.1.3 A类标准不确定度的评定
对光纤色散测试仪重复测量 n次 , 建议 n≥6, 按公式(C.1)计算 , 得到 A 类标准不确定度 ua1 :
ua (C.1)
实测示 值为 : 1315.80, 1315.71, 1315.70, 1315.75, 1315.72, 1315.66 nm,
平均值= 1315.72 nm, ua1 =0.019 nm。
C.1.4 B类标准不确定度的评定
C.1.4.1 校准期间温度变化区间为 ΔT=0.5 ℃或 ΔT为零 (温度计分辨力为 0.5 ℃) ,
设为均匀分布 , k= 3 , 按 ub11 = [ΔT/(2 3 )] × 0.03, 得到 B类标准不确定度ub11 =
[0.5/(2 3)] × 0.03=0.004 nm。
C.1.4.2 标准光纤溯 源 , 经计 量校 准所 给定 的扩 展不 确定 度 Ucd1 = 0.10 nm, k= 2,
为正态分布 , 得到 B类标准不确定度 ub12 =0.10/2=0.05 nm。
C.1.4.3 被校仪器的分辨率 δ1 =0.01 nm, 设为均匀分布 , k= 3, 得到 B类标准不确定度 ub13=0.01/(2 3)=0.003 nm。
C.1.4.4 不确定度分量一览表各不确定度分量见表 C.1。
表 C.1 不确定度分量一览表
C.1.5 合成标准不确定度的评定
将 A类标准不确定度各分量和 B类标准不确定度各分量按公式(C.2)合成 , 可得合成标准不确定度 uc1 :
uc1 = u1 + u11 + u12 + u13 (C.2)
C.1.6 扩展不确定度
按公式(C.3) , 可得扩展不确定度 :
注 : 标准光纤是不 ,0.质.1m、性能稳(k光) 纤。 (C.3)
C.2 零色散波长斜率
C.2.1 数学模型
y=x2
C.2.2 不确定度来源分析
零色散波长斜率的测量不确定度 , 其主要来源包括 : 被校仪器的测量重复性引入的不确定度分量 ua2 ; 标准光纤溯源引入的不确定度分量 ub21 ; 被校仪器分辨率引入的不确定度分量 ub22 ; 以上分量彼此无关。 因环境相对湿度对示值的影响很小 , 且无其他如振动、强电流等引起的干扰 , 故由这些变化引起的不确定度分量可忽略不计。
C.2.3 A类标准不确定度的评定
对光纤色散测试仪重复测量 n次 , 建议 n≥6, 按公式(C.4)计算 , 得到 A 类标准不确定度 ua2 :
ua (C.4)
C.2.4 B类标准不确定度的评定
C.2.4.1 标准光纤溯源 , 经计量校准所给定的扩展不确定度为 Ucd2 , k= 2, 为正态分
C.2.4.2 被校仪 器的 分辨 率 δ2 , 设为 均匀 分布 , k= 3 , 得到 B 类标 准不 确定 度
b2=5δ2)准。不确定度的评定
将 A类标准不确定度分量和 B类标准不确定度分量按公式(C.5)合成 , 可得合成标
准不确定度 uc2 :
C.2.6 扩展不确定度
按公式(C.6) , 可得扩展不确定度
U2 =kuc2 = 0.0010 ps/(nm2 ·km) (k= 2) (C.6)
y=x3
色散系数的测量不确定度 , 其主要来源包括 : 被校仪器的测量重复性引入的不确定度分量 ua3 ; 标准光纤溯源引入的不确定度分量 ub31 ; 被校仪器分辨率引入的不确定度分量 ub32 ; 以上分量彼此无关。 因环境相对湿度对示值的影响很小 , 且无其他如振动、强电流等引起的干扰 , 故由这些变化引起的不确定度分量可忽略不计。
C.3.3 A类标准不确定度的评定
对光纤色散测试仪重复测量 n次 , 建议 n≥6, 按公式(C.7)计算 , 得到 A 类标准不确定度 ua3 :
ua (C.7) C.3.4 B类标准不确定度的评定
...,b31c3准。所给定的扩展不确定度 Ucd3 , k=2, 为正态分布 ,
C.3.4.2 被校仪 器的 分辨 率 δ3 , 设为 均匀 分布 , k= 3 , 得到 B 类标 准不 确定 度
b3=5δ3)准。不确定度的评定
将 A类标准不确定度分量和 B类标准不确定度分量按公式(C.8)合成 , 可得合成标准不确定度 uc3 :
C.3.6 扩展不确定度
按公式(C.9) , 可得扩展不确定度 :
U3 =kuc3 = 0.020 ps/(nm ·km) (k= 2) (C.9)
该测量不确定度评定方法可用于光纤色散测试仪测量不确定度评定。
