光功率测试仪原理及设计
光功率计设计
专业课程设计报告电子科学与技术教研室一、设计题目：光功率计的制作二、设计要求：1．利用LD激光二极管作为光源，设计电路测其光功率值大小2．用数码管显示数值3．根据数码管显示数值，通过分析，计算光功率值4．分析实验中存在误差，尽量的克服和消除。
5．制作成电路板形式，并经指导老师验证6．记录实验数据，与LD激光二极管光功率真实值大小对照并分析误差等7．书写实习报告等三、分析设计1：光功率计设计分析过程：(a) LD激光二极管发出光信号通过光电接收器（PIN）转化为电信号（电流）。
其中光功率P与电流I存在如下关系：I=RP （R光电检测器的响应度，为LD输出光功率值）（b）刚开始以为用LED,由于光检测器（PIN）形成的是小信号电流，所以必须设计放大电路对小信号进行放大，以达到模数转换芯片所能正常工作所需电压幅值的要求.但最后由于使用LD的功率较大，所以最终没用到放大电路，对于直流信号只需加电阻放大即可。
(c) 把此电压U的正负两端分别与数码管的31，30管脚相连，经过ICL7107A/D模数转换，用数码管将放大的电压电信号显示出来。
(d) 当光信号发生变化时，数码管所显示的数值随放大电路参数的改变而成比例变化，即设计基本正确；数码管所显示的电压值就是此时输入的光功率值的代换值。
即:P=U/（R1*R）其中R：光电检测器响应度2:光功率计的设计思想:测量光功率是光纤通信测量一个重要步骤，测量光功率有热学法和光电法和其他的特殊方法。
由于我们所学知识的限制，我们通过自己所熟悉的光电法来实现功率计的制作。
光电法就是用光电检测器检测光功率，设计中使用PIN光电二极管作为光电检测器。
实质上是测量PIN在受光辐射后产生的微弱电流，根据光功率P与PIN生成电流I的关系式;I=RP此电流与入射到光敏面上的光功率成正比，R为光电检测器的响应度。
检测到的电流经过基本的滤噪电路的去噪后，再经过A/D转换模块，把模拟的电信号转化成数字信号通过数码管显示出来。
光功率计的设计说明
一、设计题目光功率计的功能完善二、设计要求1、设计一光电转换电路,将所收到的光信号转变为可测量的电信号。
2、测试转换后的电信号,并显示电压值。
3、使光功率计的量程、精度等方面得到完善三、分析设计1、工作原理光功率计主要用于测量光信号的强弱，其部原理如图1.1所示，光探头就是光敏感面面积较大（直径为1.10mm）的半导体ＰＩＮ光电二极管，加上Ｉ层的ＰＮ结二极管可以提高探测灵敏度和响应速度。
被测光通过光纤接口投射到光探头的光敏面上时，半导体中的价带电子激发到导带，偏置电路中便会出现光电流，通过负载电阻实现I/V变换，此电压信号再经滤波放大后，最后由数字式显示器显示。
光电流的大小是随输入射光的强度变化的，也就是说负载上电压信号的大小就反应了光强变化，所以显示器可以直接读出光功率的大小。
图1.1光功率计原理框图2、模块介绍与功能（1）光电转换、I/V变换放大将一定功率的光信号经过光电二极管转化为电流信号，再经过滤波通过一个变阻器转化为电压信号，再经过运放变为符合数模转化的电压信号。
图1.2 数字光功率计的光电转换电路图（2）模数转换与显示ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。
它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
图1.3 ADC0809的管脚图AT89C51单片机是Atmel公司的生产的一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机，部除CPU外，还包括128字节RAM，4个8位并行I/O口，5个中断优先级，2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器，片集成4K字节可改变程序Flash存储器，具有低功耗，速度快，程序擦写方便等优点，完全满足本系统设计需要。
单片机P0口作为ADC0804转换数据的输入端，P3.0接ADC0809的EOC端检测数据转换是否结束。
P0.0～P0.3则作为４个数码管的位选信号控制。
P3口有特殊的功能，P3.1用于控制ADC0804的启动，P2用于控制读取ADC0804的转换结果。
光功率计测量原理
光功率计测量原理光功率计就像是光世界里的“小侦探”，专门负责搞清楚光的能量到底有多少。
想象一下，光就像一群调皮的小精灵，在光纤里欢快地奔跑。
而光功率计呢，就是那个能抓住这些小精灵，并且算出它们有多少能量的神器。
那它到底是怎么做到的呢？其实啊，光功率计的核心部件就是一个特别灵敏的探测器。
这个探测器就像是一个超级厉害的“光能量捕捉器”。
当光照射到这个探测器上的时候，探测器里面的材料会和光发生神奇的反应。
就好像探测器对光说：“你来啦，快让我感受感受你的力量！”然后，根据光的强度不同，探测器产生的电信号也不一样。
你可以把这个过程想象成，光越强，探测器就被“打得”越疼，疼得叫得就越大声，也就是产生的电信号越强。
而且哦，光功率计可不傻，它不是随便测测就算了。
它有自己的一套校准标准呢！在出厂之前，厂家会用各种精确的光源来给它做“特训”，让它知道什么样的光对应什么样的能量值。
比如说，给它照一束非常标准的强光，告诉它：“记住啦，这样的光就是 10 瓦的能量！”然后再换一束弱一点的光，又说：“这个呢，是 5 瓦的能量。
”经过这样反复的训练，光功率计就变得很聪明啦，能够准确地测量出各种光的功率。
还有哦，光功率计的测量范围也是有讲究的。
就像我们的尺子有长度限制一样，光功率计也有它能测量的光功率的大小范围。
如果光太弱了，就好像是一只小蚂蚁在轻轻地碰探测器，探测器可能都感觉不出来，也就没办法准确测量啦。
反过来，如果光太强了，那探测器可能会被“打晕”，给出错误的结果。
所以啊，在使用光功率计的时候，我们得先了解它的测量范围，就像我们知道自己的鞋子尺码一样，这样才能选到合适的工具，测出准确的结果。
另外，光功率计的精度也很重要呢！比如说，我们测一个光功率是 5 瓦的光源，如果光功率计的精度不够高，可能测出来是 4.5 瓦，或者 5.5 瓦，这误差可就大了。
所以，为了能得到更准确的测量结果，厂家在制造光功率计的时候，会想尽办法提高它的精度，用更好的材料，更先进的技术。
光功率计原理
光功率计原理
光功率计原理是测量光源的辐射功率的仪器。
其原理是利用光电效应，将光能转化为电能来进行测量。
光功率计的核心部件是光电传感器，其中最常用的是光电二极管（Photodiode）。
光电二极管是一种能够将光转换为电流的
半导体器件。
当光照射到光电二极管上时，光子的能量激发了半导体中的电子，使其从价带跃迁到导带，从而产生电流。
光电二极管的输出电流与入射光功率成正比。
在光功率计中，光电二极管通常被放置在一个光学系统中，该系统能够将待测光束聚焦或集束到光电二极管上。
为了准确测量光源的功率，通常还需要配备一个滤光片或其他类型的光学元件，以确保仅对待测光束进行测量。
光功率计的工作原理简单明了：首先将待测光束经过光学系统聚焦到光电二极管上；然后光电二极管将光能转化为电能，产生一个电流信号；最后，该电流信号经过放大、滤波等处理后，通过电子显示屏或其他形式的输出来显示光源的功率。
需要注意的是，为了确保测量的准确性和可靠性，光功率计在使用前需要进行校准。
校准通常是将光功率计与已知功率的标准光源相连，通过比较光功率计的读数与标准值来确定准确的测量参数。
光功率计具有广泛的应用领域，如光通信、光纤传感、医疗器械等。
通过测量光源的功率，光功率计不仅可以帮助我们了解
光源的特性和性能，还可以进行光学元件的性能测试和质量控制。
光功率计使用说明
光功率计使用说明设置按键一次则显示另一个设置波长,ON/OFF 为关闭或接通电源入/Select dBm和dBm波长可往复顺序循环。
W/dBm 主机开机后以为单位显示,按键后在W ...为单位显示。
Ref 按Ref键,将测量值转换成相对差值以dB之间转换。
就用一DB,光功率计的使用要和光源配合使用，要想知道光源发出的光是多少个端连接光功率计计，显示在光功率计的数值，就是光端链接光源B条尾纤的A DB 左右。
源发出的光是多少个DB，一般光源发出的光是7个值得注意的是光源和光功率计要选择同样的波长测试，例如：光源选择的是 1310nm,光功率计要选择同样的。
测试，需要注意设发生故障时，因设备还在发光，一般不要用OTDR但若要光缆毁坏，要用光功率计测试，OTDR发出的同样的光，有可能把设备或者OTDR备与一般测试备用纤芯，因为主要还要看在用纤芯的好坏，就需要先把一条尾OTDR 纤连接光功率计与在用纤芯，看是否能受到光，收到光是多少个DB。
个就要10直放站一般基站小于36DB或者更小，就达到最大值了，若是一般的左右。
DB 上网等一般需要数据的，还要更小，因为怕丢数据。
若是监控、光纤如果购买光源光功率计的话，建议购买3M的。
光功率计使用说明书一、概述本仪器测量精度高，稳定可靠。
是一种智能化的、高性能的通用光功率计。
采用了精确的软件校准技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。
是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。
二．技术条件2．1 性能指标a．光波长范围：850 ～1550 nmb．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBmc．显示分辨率：0.01 dBd．准确度：±5％（－70 ～＋3 dBm ）非线性：≤4％（－70 ～＋3 dBm ）e．环境条件：工作温度0 ～55℃工作湿度≤85％f．电源：AC 220伏／50Hz ±10％2．基本功能a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）;b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量;波长校准, 处理三．原理转换器、微处理器以及控, 即光探測器、程控放大器和程控滤波器、A/D 光功率计由五部分组成1）：制面板与数码显示器。
光功率计的原理和测量实验报告
光功率计的原理和测量实验报告一、实验目的1.掌握光功率计的工作原理；2.学会使用光功率计测量光源的光功率。
二、仪器设备1.光功率计2.激光器3.光纤三、实验原理光功率计是一种用于测量光源输出光功率的仪器。
其原理基于光电效应，即光线通过光电探测器被吸收后，会使电子从受激态跃迁到导体的自由态，从而产生电流信号。
这个电流信号与光源的光功率成正比。
具体的工作原理如下：1.光线通过光纤进入光功率计的光敏探头；2.光敏探头中的光敏电流由光源的光强决定；3.光敏电流经过放大和转换，被计算机或显示器转化为可读取的光功率值。
四、实验步骤1.将激光器的输出端连接至光纤的一端，另一端连接至光功率计的光敏探头；2.打开激光器和光功率计；3.调整激光器的功率，使其保持稳定；4.读取光功率计的光功率值。
五、实验结果通过实验测量，得到不同激光器功率下的光功率值如下表所示：激光器功率(mW)，光功率(mW)---------------，---------------10，8.520，16.230，25.1六、实验分析根据实验结果可知，激光器的功率与光功率计测得的光功率之间存在一定的误差。
这可能是由于光纤的损耗或光敏探头的非线性等因素造成的，也有可能是仪器本身的误差。
为了减小误差，我们可以校准光功率计，并使用较高质量的光纤和光敏探头。
另外，在实验过程中需要注意激光的安全性。
由于激光器输出的光线是聚焦为高强度光束，对人眼和皮肤有一定的危害。
因此，必须戴上合适的安全眼镜，并避免直接接触激光。
七、实验总结。
光电仪器的原理和应用有哪些
光电仪器的原理和应用1. 光电仪器的原理光电仪器是利用光电效应进行测量和控制的设备。
光电效应是指光与物质相互作用后产生的电子运动现象。
光电仪器的原理主要包括以下几个方面：•光电元件：光电仪器中的关键部件是光电元件，常见的光电元件包括光电二极管、光电三极管和光电二极管阵列等。
这些元件能够将光信号转化为电信号或者将电信号转化为光信号。
•光电效应：光电仪器的工作原理基于光电效应。
光电效应是指材料受到光照后，光子与材料内的电子发生相互作用，使电子从材料中解离，并形成电子流。
光电效应与光的波粒二象性密切相关，可以用波动理论和粒子理论解释。
•光源和检测器：光电仪器需要光源来提供光信号，通常采用激光、LED或者光纤光源等。
同时，光电仪器需要检测器来接收和测量光信号，常见的检测器包括光电二极管和光电三极管等。
•信号处理：光电仪器测量到的光信号需要进行信号处理，常见的信号处理方法包括放大、滤波和数字化等。
信号处理可以提高测量的准确性和稳定性。
2. 光电仪器的应用光电仪器广泛应用于科学研究、工业生产和生活中的各个领域。
以下列举了一些光电仪器的应用场景：•光电传感器：光电传感器通过测量光信号的强度或者频率来感知目标物体的存在或特征。
光电传感器在自动化控制系统中广泛应用，如光电开关、光电编码器和光电测距传感器等。
•光谱仪：光谱仪是一种用于分析光信号的仪器，可以测量光的强度、波长和频率等参数。
光谱仪广泛应用于化学、生物学、物理学和天文学等领域，用于分析物质的成分和性质。
•光学显微镜：光学显微镜利用光学系统和光电元件，将被观察样本的显微图像放大和显示。
光学显微镜广泛应用于生物学、医学和材料科学等领域，用于观察细胞、组织和材料的微观结构。
•光电测量仪器：光电测量仪器用于测量光的强度、波长和频率等参数。
常见的光电测量仪器包括光功率计、光谱辐射计和光电流计等。
这些仪器广泛应用于光通信、光伏和光学材料等领域。
•光电医疗设备：光电医疗设备利用光电仪器的原理和技术，用于医疗诊断和治疗。
光功率计的原理及应用
光功率计的原理及应用1.引言1.1 概述光功率计是一种用于测量光信号功率的精密仪器，广泛应用于光通信、光纤传感等领域。
随着光通信技术的快速发展，对光功率计的需求也日益增加。
本文旨在介绍光功率计的原理及其在实际应用中的重要性。
概述部分将从整体上对光功率计进行简要介绍，包括其基本概念、工作原理和使用范围。
首先，我们将简要解释光功率计是什么，它的作用是什么。
简单来说，光功率计是一种测量光信号输出功率的仪器，可以衡量光功率的大小。
光功率是指光信号每秒传输的能量，单位通常为瓦特（W）或分贝（dBm）。
光功率的准确测量对于光纤通信和光电器件的性能评估具有重要意义。
接下来，我们将探讨光功率计的工作原理。
光功率计的核心组成部分是光电探测器和信号处理电路。
光电探测器将光信号转换为电信号，并经过信号处理电路后输出对应的数字或模拟信号。
根据不同的工作原理，光功率计可分为热释电型、光电二极管型和光纤型等。
每种类型的光功率计都有其独特的优势和适用场景。
最后，我们将探讨光功率计的应用范围。
光功率计广泛应用于光通信、光纤传感、医疗、科研等领域。
在光通信中，光功率计可以用于光纤连接的检测和监控，确保光信号的质量和稳定性。
在光纤传感中，光功率计可以用于测量光纤传感器的输出信号，评估传感器的性能。
在医疗领域，光功率计可用于激光治疗设备的功率监测和控制。
在科研中，光功率计被广泛应用于光学实验室中的光功率测量和光学元件的性能测试等方面。
总之，光功率计作为一种重要的测量仪器，在光通信、光纤传感、医疗和科研领域发挥着重要的作用。
了解光功率计的原理及其在实际应用中的重要性是我们深入了解光学技术的基础。
接下来，我们将详细介绍光功率计的原理和具体应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构是指整篇文章的组织方式和框架，它对于读者来说非常重要，可以帮助读者更好地理解和掌握文章的内容。
本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要介绍了本文所要讨论的主题——光功率计的原理及应用，并对这一主题进行概述。
光功率计使用说明书
光功率计使用说明书一、概述本仪器测量精度高，稳定可靠。
是一种智能化的、高性能的通用光功率计。
采用了精确的软件校准技术，可测量不同波长的光功率，具有好的性价比。
是光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的测量，以及光纤通信系统工程建設和维护的必备测量工具。
二．技术条件2．1 性能指标a．光波长范围： 850 ～ 1550 nmb．光功率测量范围：－70 ～＋10 dBmc．显示分辨率： 0.01 dBd．准确度：± 5％（－70 ～＋3 dBm ）非线性：≤ 4％（－70 ～＋3 dBm ）e．环境条件：工作温度 0 ～ 55℃工作湿度≤ 85％f．电源： AC 220伏／50Hz ±10％2．基本功能a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）;b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量处理, 波长校准;三．原理光功率计由五部分组成, 即光探測器、程控放大器和程控滤波器、A/D转换器、微处理器以及控制面板与数码显示器。
A／D变换器P I NI／V 程控放大器和滤波器C P U控制面板和显示器被測光由PIN光探测器检测转换为光电流，由后续斩波稳定程控放大器将电流信号转换成电压信号，即实现I／V转换并放大，经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后，送至A／D 转换器，变成相应于输入光功率电平的数字信号，由微处理器（CPU）进行数据处理，再由数码显示器显示其数据。
CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状态和滤波器状态，同时，可由面板输入指令（通过CPU）控制各部分完成指定工作。
不注入光的情况下，可指令仪器自动调零。
四．使用4．1 面板说明1）前面板(1)POWER 电源开关。
(2)W dBm 对数或线性测量方式转换开关按键每按一次此键，显示方式在“W”和“dBm”之间切换，并且数码显示窗右侧相应的指示器发光。
(3)dB(REL) 相对测量按键。
光发射机平均光功率测试实验报告
光发射机平均光功率测试实验报告实验名称：实验2光发射机平均光功率测试实验姓名：班级：学号：实验时间：指导教师：得分：序号：42实验2光发射机平均光功率测试实验一、实验目的1、了解数字光发射机平均光功率的指标要求。
2、掌握数字光发射机平均光功率的测试方法。
二、实验器材1、主控&信号源模块2、25号光收发模块3、23号光功率计模块三、实验内容四、实验原理光发送机的平均输出光功率被定义为当发送机送伪随机序列时，发送端输出的光功率值。
ITU-U在规范标准光接口时，为使成本最佳，同时适应运行条件变化，并考虑了活动连接器的磨损、制造和测量容差以及老化因素的影响后，给出了一个允许的范围。
其中比较重要的激光器劣化机理是有源层的劣化和横向漏电流的增加所导致的激励电流增加以及光谱特性随时间的变化。
通常，光发送机的发送功率需要有1～1、5dB的富余度。
本实验将带领大家测量本实验系统发射光功率。
五、实验步骤注：实验过程中，凡是涉及到测试连线改变时，都需先停止运行仿真，待连线调整完后，再开启仿真进行后续调节测试。
1、登录 e-Labim 仿真系统，创建仿真工作窗口，选择实验所需模块和示波器。
2、按如下说明进行连线及设置：（1）将信号源PN连至25号光收发模块的TH2(数字输入)。
（2）连接25号光收发模块的光发输出端和光收接入端，并将光收发模块的功能选择开关S1打到“光功率计”。
（3）将25号模块P4(光探测器输出)连至23号模块P1（光探测器输入）。
（4）将开关J1拨为“10”，即无APC控制状态。
开关S3拨为“数字”，即数字光发。
将25号光收发模块的电位器W4和W2顺时针旋至底，即设置光发射机输出光功率为最大状态。
3、运行仿真，开启所有模块的电源开关。
4、设置主控模块菜单，选择【主菜单】【光纤通信】→【光发射机平均光功率测试】，可以进入【光功率计】功能。
记录此时光功率计的读数，即为光发射机的平均光功率。
5、实验结果分析：光功率读数：870。
光功率计使用说明书详尽细致版
光功率计使用说明书一、概述光功率计是光纤通信系统工程建设和维护中测量光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的必备工具。
二．技术条件2．1 性能指标2．基本功能a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对测量（dB）;b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量处理, 波长校准;三．原理光功率计由五部分组成, 即光探测器、程控放大器和程控滤波器、A/D转换器、微处理器以及控制面板与数码显示器。
被测光由PIN光探测器检测转换为光电流，由后续斩波稳定程控放大器将电流信号转换成电压信号，即实现I／V转换并放大，经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后，送至A／D 转换器，变成相应于输入光功率电平的数字信号，由微处理器（CPU）进行数据处理，再由数码显示器显示其数据。
CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状态和滤波器状态，同时，可由面板输入指令（通过CPU）控制各部分完成指定工作。
不注入光的情况下，可指令仪器自动调零。
四．使用4．1 面板说明1）前面板(1)POWER 电源开关。
(2)W dBm 对数或线性测量方式转换开关按键每按一次此键，显示方式在“W”和“dBm”之间切换，并且数码显示窗右侧相应的指示器发光。
(3)d(REL) 相对测量按键。
按下，其数码显示窗右侧相应的指示器发光，可进行光功率的相对测量，参考光功率值即为按此键时的输入光功率值Pref，第二次测量的光功率显示值是相对于Pref 的相对值。
按“W dBm”键便解除了此测量方式。
(4)λSEL 波长选择键。
按一下此键，其上方指示器发光，指示仪器当前处于波长选择状态，并在数码显示窗显示其选择波长，并且右方nm指示器发光，示意单位为“纳米”。
此时，面板上其它控制键，除“MEAS”和“RMT”外，均不起作用。
(9)数码显示窗五位LED数码显示窗口。
显示光功率测量值或者（在波长选择期间）波长数。
4．2 操作电源开关置“ON”。
光源与光功率计的原理与使用
光源与光功率计的原理与使用一、光源一）光源的原理与使用激光光源是利用激发态粒子在受激辐射作用下发光的电光源。
是一种相干光源。
激光光源由工作物质、泵浦激励源和谐振腔 3部分组成。
工作物质中的粒子（分子、原子或离子）在泵浦激励源的作用下，被激励到高能级的激发态，造成高能级激发态上的粒子数多于低能级激发态上的粒子数，即形成粒子数反转。
粒子从高能级跃迁到低能级时，就产生光子，如果光子在谐振腔反射镜的作用下，返回到工作物质而诱发出同样性质的跃迁，则产生同频率、同方向、同相位的辐射。
如此靠谐振腔的反馈放大循环下去，往返振荡，辐射不断增强，最终即形成强大的激光束输出。
激光光源具有下列特点：①单色性好。
激光的颜色很纯,其单色性比普通光源的光高1010倍以上。
因此，激光光源是一种优良的相干光源，可广泛用于光通信。
②方向性强。
激光束的发散立体角很小,为毫弧度量级,比普通光或微波的发散角小2～3数量级。
③光亮度高。
激光焦点处的辐射亮度比普通光高108～1010倍。
我们测试常用的光源主要为DLS-3双波长光源，DLS-3双波长激光光源为光源测试提供了准确、稳定的功率输出，仅用一个输出口提供了1310nm或1550nm的波长输出，还提供了连续波和2KHZ调制波输出。
DLS-3可以对长途和本地网的单模光纤系统进行准确快捷的测试。
与LPM光功率计配合使用测量光纤的损耗,输出功率-5.0 dBm.1)POWER 电源指示灯2)LOW 低电量指示灯，3)2KHZ 2KHZ指示灯4)1310nm波长指示灯、1550nm波长指示灯5）ON/OF电源开关，长按2秒以上6）1310/1550波长切换键，可切换1310nm波长与1550nm 波长。
7）2KHZ波切换键，切换调制波与连续波。
8)适配器 FC/PC（圆）二）常见故障1、不能开机。
故障原因有1）没有连接或外接电源。
处理方法：连接电池或外接电源；2）电池电量耗尽。
处理方法：更换电池；3）电池连接线断路。
光电仪器的原理及应用实验报告
光电仪器的原理及应用实验报告1. 引言光电仪器是一种将光信号转化为电信号的设备，广泛应用于光学测量、光学通信、光学传感、光学信息处理等领域。
本实验旨在了解光电仪器的基本原理及其应用，并通过实验验证其性能和特性。
2. 光电仪器的原理光电仪器的工作原理基于光电效应，即光能转化为电能的现象。
光电效应由爱因斯坦在1905年提出，其基本原理可以归纳为以下几点：•光电发射效应：当光照射到任何金属表面时，如果光的频率超过一定临界频率，金属表面将发射出电子。
•光电效应的电子能谱：光电发射的电子能量与入射光的频率有关，与入射光的强度无关。
•光电效应的光电子：光电子有能量的离散性，且最大动能与入射光的频率成正比。
•光电效应的波粒二象性：光电效应既具有波动性，又具有粒子性，可以用光子的观点解释。
3. 光电仪器的类型和应用光电仪器的类型多种多样，适用于不同的实验和应用场合。
以下列举了几种常见的光电仪器及其应用：3.1 光电二极管（Photodiode）光电二极管是一种将光信号转化为电信号的光电器件，其工作原理是光照射到二极管上会产生光电流。
光电二极管广泛应用于光电测量、光通信、光电传感等领域。
•在光电测量领域，光电二极管可以用来测量光强、光功率、光谱等参数。
•在光通信领域，光电二极管用于检测光信号并将其转化为电信号，用于光通信系统的接收端。
•在光电传感领域，光电二极管可以用于检测环境光强、红外线等，实现自动控制和传感应用。
3.2 光电倍增管（Photomultiplier Tube）光电倍增管是一种高灵敏度的光电仪器，可以将微弱光信号放大到可测量的程度。
光电倍增管由光电阴极、光电子倍增器以及输出电子学组成。
•光电倍增管主要用于测量低强度光信号，包括光谱分析、荧光测量、核辐射测量等。
•光电倍增管还广泛应用于粒子物理学实验中，用于探测高能粒子、测量粒子的时间、能量以及粒子的飞行路径等。
3.3 光子计数器（Photon Counter）光子计数器是一种用于计数光子的光电仪器。
光源光功率计的原理和使用
光源光功率计的原理和使用光源光功率计，这个名字听上去挺高大上的，其实它就是个测量光源强度的小工具。
想象一下你在户外，阳光明媚，正享受着那种温暖的感觉。
你是不是也想知道，阳光到底有多强呢？这时候，光功率计就像是你的好朋友，能够帮你测出这些光线的“实力”。
它可不是普通的尺子，而是一个专门测量光功率的仪器。
通俗点说，就是用来检测光源发出的光有多亮。
这个小家伙的原理可简单了，实际上就是利用光电效应。
光照射在特定材料上时，这些材料会释放出电子，进而产生电流。
通过测量这个电流的大小，就可以知道光的强度如何。
说到使用光功率计，真的是简单到不行。
你只需要将它对准光源，按一下按钮，结果就出来了，像是在做魔术一样。
你有没有试过在不同的光照条件下测量？比如早上和中午的阳光，或者室内的灯光。
真的是乐趣无穷。
你甚至会觉得自己像个科学家，正在探索未知的光世界。
你知道吗，光源的强度不仅仅影响我们的视觉感受，还跟植物的生长、能源的利用有关系。
比如说，阳光强度直接影响植物的光合作用，光强不足，植物就会“发愁”，长得慢。
使用光功率计测量阳光强度，可以帮助你选择适合植物生长的地方，真是一举两得。
光功率计不仅仅限于测量太阳光。
你在家里使用的灯泡、LED灯也可以测量。
不同的灯光效果让家里的氛围变化多端。
想要浪漫一点的晚餐，可能会选择暖色调的灯光，想要聚会热闹点，白色的灯光可能更合适。
通过光功率计，你可以更精准地掌控这些灯光的强度。
这就像在给你的家量身定制一个“光”的方案，让每个角落都充满温馨。
光功率计还有很多其他用途，比如在摄影方面。
如果你是个摄影爱好者，那你一定知道光线对拍照的重要性。
拍出来的照片效果不好，可能就是因为光线不够好。
用光功率计测量光源强度，可以帮助你选择最佳拍摄时机，确保你的每一张照片都能美得让人惊叹。
想象一下，看到朋友们对你的作品赞不绝口，心里那种成就感，真是棒极了。
使用光功率计时还可以学习到很多关于光的知识。
你会了解到不同光源的特点，像白光、黄光、蓝光，它们的波长和能量都不一样。
光功率计原理
光功率计原理光功率计是一种用于测量光功率的仪器，它可以用来测量光源的输出功率，以及光信号在光纤或光波导中的功率衰减。
光功率计的原理是基于光电效应和光学探测技术，通过将光信号转换为电信号来实现功率的测量。
首先，光功率计的核心部件是光探测器，它可以将光信号转换为电信号。
常见的光探测器有光电二极管（PD）和光电倍增管（PMT）等。
当光信号照射到光探测器表面时，光子的能量会激发光电子的产生，从而形成电流或电压信号。
通过测量这些电信号的大小，就可以得到光信号的功率值。
其次，光功率计还需要进行校准和标定，以确保测量结果的准确性和可靠性。
校准是指通过已知功率的标准光源对光功率计进行调整，使其输出的电信号与输入的光功率成正比。
标定则是指对光功率计进行精确的刻度和校验，以确保其测量结果的准确性和稳定性。
另外，光功率计的测量范围和灵敏度也是需要考虑的因素。
不同的光功率计具有不同的测量范围和灵敏度，用户需要根据实际需求选择合适的光功率计。
一般来说，测量范围越宽，灵敏度越高的光功率计可以适应更多不同功率的光信号测量。
此外，光功率计在测量过程中还需要考虑光信号的波长和偏振特性。
不同波长的光信号对光功率计的测量结果会产生影响，因此需要根据实际情况选择合适波长范围的光功率计。
同时，一些光功率计还可以对光信号的偏振特性进行测量和分析，以满足不同应用场景的需求。
总的来说，光功率计是一种重要的光学测量仪器，它通过光电效应和光学探测技术实现对光功率的准确测量。
在选择和使用光功率计时，需要考虑光探测器的类型、校准和标定、测量范围和灵敏度、光信号的波长和偏振特性等因素，以确保测量结果的准确性和可靠性。
光功率计在光通信、激光加工、光谱分析等领域具有广泛的应用前景，对于推动光学技术的发展和应用具有重要意义。
光功率计使用说明书详尽细致版
光功率计使用说明书一、概述光功率计是光纤通信系统工程建設和维护中测量光电器件、光无源器件、光纤、光缆、光纤通信设备的必备工具。
二．技术条件2．1 性能指标2．基本功能a．显示方式：线性（mw/μw/ nw），对数（dBm）、相对測量（dB）;b．自动功能：自动量程，自动调零，量程保持，平均处理，相对测量处理, 波长校准;三．原理光功率计由五部分组成, 即光探測器、程控放大器和程控滤波器、A/D转换器、微处理器以及控制面板与数码显示器。
被測光由PIN光探测器检测转换为光电流，由后续斩波稳定程控放大器将电流信号转换成电压信号，即实现I／V转换并放大，经程控滤波器滤除斩波附加分量及干扰信号后，送至A／D 转换器，变成相应于输入光功率电平的数字信号，由微处理器（CPU）进行数据处理，再由数码显示器显示其数据。
CPU可根据注入光功率的大小自动设置量程状态和滤波器状态，同时，可由面板输入指令（通过CPU）控制各部分完成指定工作。
不注入光的情况下，可指令仪器自动调零。
四．使用4．1 面板说明1）前面板(1)POWER 电源开关。
(2)W dBm 对数或线性测量方式转换开关按键每按一次此键，显示方式在“W”和“dBm”之间切换，并且数码显示窗右侧相应的指示器发光。
(3)d(REL) 相对测量按键。
按下，其数码显示窗右侧相应的指示器发光，可进行光功率的相对测量，参考光功率值即为按此键时的输入光功率值Pref，第二次测量的光功率显示值是相对于Pref的相对值。
按“W dBm”键便解除了此测量方式。
(4)λ SEL 波长选择键。
按一下此键，其上方指示器发光，指示仪器当前处于波长选择状态，并在数码显示窗显示其选择波长，并且右方nm指示器发光，示意单位为“纳米”。
此时，面板上其它控制键，除“MEAS”和“RMT”外，均不起作用。
(9)数码显示窗五位LED数码显示窗口。
显示光功率测量值或者（在波长选择期间）波长数。
4．2 操作电源开关置“ON”。
光功率计的正常测量范围
光功率计的正常测量范围光功率计（Optical Power Meter）是一种专业用于测量光信号功率的仪器。
在光通信、光纤传输以及光学器件制造等领域中广泛应用。
光功率计的正常测量范围是指在其设计和规格要求下，能够准确而稳定地测量的光功率数值范围。
本文将探讨光功率计的正常测量范围的基本原理、影响因素以及相关注意事项。
一、光功率计的正常测量范围的基本原理光功率计的正常测量范围一般由设备制造商根据其技术参数和设计特点确定。
它涉及光功率计的灵敏度和线性度。
灵敏度是指光功率计能够准确测量的最小光功率值，即最低检测限。
线性度是指光功率计在整个测量范围内的输出与输入光功率之间的关系。
通常，光功率计的灵敏度和线性度都是设计时根据所需测量范围来决定的。
二、影响光功率计正常测量范围的因素1. 探测器的特性：光功率计采用的光电探测器的类型、工作原理和特性是影响其正常测量范围的重要因素。
不同类型的光功率计使用的探测器能够承受的光功率范围有所不同。
2. 波长范围：光功率计的测量范围还与光源的波长相关。
不同波长光源的光功率范围存在差异。
3. 对信号处理的要求：光功率计对信号处理的要求以及采样速率等也会影响其正常测量范围。
高速信号的测量可能需要更强的处理能力和更宽的测量范围。
三、注意事项1. 超出正常测量范围的测量：在实际应用中，时常会遇到超出光功率计正常测量范围的光功率测量需求。
此时，应选择合适的光功率计或通过使用适当的衰减器等降低光功率，以确保测量结果的准确性。
2. 测量精度：虽然光功率计的正常测量范围可能较广，但在极值点附近可能会出现较大的测量误差。
在进行精确测量时，应尽量将光功率控制在光功率计测量范围的中间区域，以提高测量的准确性。
3. 设备校准与维护：为确保光功率计在正常测量范围内工作并保持准确度，定期的校准和维护是必要的。
可以按照设备厂商的要求进行校准和维护，或者委托专业机构进行检测与维修。
总结：光功率计的正常测量范围是指在设计和规格要求下，能够准确而稳定地测量的光功率数值范围。
光功率原理
光功率原理
光功率原理是一种用于测量光信号强度的原理。
在光学通信领域，光功率的大小对于确保信号传输的可靠性至关重要。
光功率原理是基于光能的传播特性而建立的。
光信号通过光纤传输时，其能量会随着传播距离的增加而衰减。
衰减的程度取决于光纤的材料和品质，以及光信号的频率和功率。
为了测量光功率，通常使用光功率计来进行。
光功率计是一种专门用于测量光信号强度的仪器。
它通过将光信号引入到测量装置中，并测量所接收到的光功率来进行光功率的测量。
光功率计的测量结果通常以单位dBm（分贝毫瓦）表示。
理想情况下，光功率计应具有高精度和灵敏度，以确保测量结果的准确性。
光功率的测量对于光通信系统的调试、性能评估和故障排除非常重要。
通过测量光功率的变化，可以判断信号的损耗情况，及时采取措施进行补偿或修正。
总之，光功率原理是光通信领域中重要的基础原理之一。
通过测量光信号的功率，可以评估光通信系统的运行情况，并保障光信号的传输质量。
光功率测试仪原理及设计
I功率型LED光功率测试仪设计功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
目前，日本安腾公司生产的AQ-1112B型，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低;本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，精确度很高，可达到正负1%以内。
关键词：LED，光功率，测试仪目录摘要................................................................................................. 错误！未定义书签。
ABSTRACT ...................................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 设计内容 (1)2 光度学理论基础 (1)2.1 定义及应用 (1)2.2 光学量 (2)2.2.1 光通量 (2)2.2.2 发光强度 (3)2.2.3 光亮度 (4)2.2.4 光出射度 (5)2.2.5 光照度 (5)3 系统设计 (6)3.1 系统设计 (6)II3.2 硬件设计 (6)3.2.1 LED光源部分 (6)3.2.2光电转换部分 (9)3.2.3 A/D转换和数据处理部分 (10)3.2.4显示部分 (13)3.2.5硬件总图 (14)3.3 软件设计............................................................................. 错误！未定义书签。
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I功率型LED光功率测试仪设计功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
目前，日本安腾公司生产的AQ-1112B型，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低;本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，精确度很高，可达到正负1%以内。
关键词：LED，光功率，测试仪目录摘要................................................................................................. 错误！未定义书签。
ABSTRACT ...................................................................................... 错误！未定义书签。
1 绪论 (1)1.1 意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 设计内容 (1)2 光度学理论基础 (1)2.1 定义及应用 (1)2.2 光学量 (2)2.2.1 光通量 (2)2.2.2 发光强度 (3)2.2.3 光亮度 (4)2.2.4 光出射度 (5)2.2.5 光照度 (5)3 系统设计 (6)3.1 系统设计 (6)II3.2 硬件设计 (6)3.2.1 LED光源部分 (6)3.2.2光电转换部分 (9)3.2.3 A/D转换和数据处理部分 (10)3.2.4显示部分 (13)3.2.5硬件总图 (14)3.3 软件设计............................................................................. 错误！未定义书签。
3.3.1 主流程....................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.2 A/D流程 .................................................................... 错误！未定义书签。
3.3.3 程序........................................................................... 错误！未定义书签。
4 测试结果与分析........................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 理论数据表......................................................................... 错误！未定义书签。
4.2 结果分析............................................................................. 错误！未定义书签。
5 总结............................................................................................... 错误！未定义书签。
致谢................................................................................................. 错误！未定义书签。
参考文献........................................................................................... 错误！未定义书签。
11 绪论1.1 意义功率型LED光功率测试仪是用于测量绝对光功率或通过一段光纤的光功率相对损耗。
通过测量发射端机的绝对功率，一台功率型LED光功率计就能够评价光端设备的性能。
用光功率计与稳定功率型LED组合使用，则能够测量连接损耗、检验连续性并帮助评估光纤链路传输质量。
功率型LED光功率测试仪具有超宽的光功率测试范围、精准的测试精度和超常的使用寿命。
1.2 国内外发展状况目前，测量光功率的方法有热学法和光学法。
热学法在波长特性，测量精度等方面较好，但响应速度慢，灵敏度低，设备体积大。
光学法有较快的响应速度，良好的线性特性而且灵敏度高，测量范围大但其波长特性和测量精度方面不如热学法。
因此，根据热学法制成的光功率计一般均为标准光功率计，做的比较好的是日本安腾公司生产的AQ-1112B型，它的传感器采用热电堆，测量精度高，可达正负2%以内，但灵敏度较低，只能测量10uW以上的光功率。
1.3 设计内容本设计采用光敏电阻达到光电转换的目的，利用高精度单片机STC12C5A60S2作数据处理和显示，该单片机集成八通道A/D转换器，精确度很高，可达到正负1%以内，显示部分采用四位一体的七段码共阴数码管，使得硬件电路简单，从而达到经济、实惠且高精度的目的。
2 光度学理论基础2.1 定义及应用光度学是1760年由朗伯建立的，且定义了光通量、发光强度、照度、亮度等主要光学光度学参量，并用数学阐明了它们之间的关系和光度学几个重要定律，如照度的叠加性定律、距离平方比定律、照度的余弦定律等，这些定律一直没用至今，实践已证明是正确的。
在可见光波段内，考虑到人眼的主观因素后的相应计量学科称为光度学。
光度学除了要定义一些物理量并确定相应的测量单位外，还要研究测量仪器的设计、制造和测量方法。
对各种光源进行光度的特性测量广泛应用于光学工业、照明工业、遥感遥测、色度学和大气光学等领域。
对各种光敏和热敏探测器也需要运用光度的测量技术来确定其灵敏度及响应特性。
2 2.2 光学量光度学是研究光度测量的一门科学，光度量是光辐射能为平均人眼接受所引起的视觉刺激大小的度量。
光度量是具有标准人眼视觉特性的人眼所能接收到辐射能的度量。
光度学通常引进下述光学量来进行描述：2.2.1 光通量在光度学中，光通量明确的被定义为能够被人的视觉系统所感受到的那部分光辐射功率的大小的度量。
辐射通量以光谱光视函数V（λ）（即视见函数，见可见光）为权重因子的对应量。
设波长为λ的光的辐射通量为Φe（λ）。
对应的光通量为Φv（λ）=Km * V（λ）*Φe（λ）（2-1）式中Km为比例系数，是波长为555nm的光谱光视效能，也叫最大光谱光视效能，由Φe和Φv的单位决定。
光通量的SI单位为流明，Km＝683lm/W。
复色光的光通量需对所有波长的光通量求和。
这个量是对光源而言，是描述光源发光总量的大小的，与光功率等价。
光源的光通量越大，则发出的光线越多。
对于各向同性的光（即光源的光线向四面八方以相同的密度发射），则 F = 4πI。
也就是说，若光源的I为1cd，则总光通量为4π=12.56lm。
与力学的单位比较，光通量相当于压力，而发光强度相当于压强。
要想被照射点看起来更亮，我们不仅要提高光通量，而且要增大会聚的手段，实际上就是减少面积，这样才能得到更大的强度。
要知道，光通量也是人为量，对于其它动物可能就不一样的，更不是完全自然的东西，因为这种定义完全是根据人眼对光的响应而来的。
人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。
对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683lm。
这个是最大的光转换效率，也是定标值，因为人眼对555nm的光最敏感。
对于其它颜色的光，比如650nm的红色，1W的光仅相当于73流明，这是因为人眼对红光不敏感的原因。
对于白色光，要看情况了，因为很多不同的光谱结构的光都是白色的。
例如LED的白光、电视上的白光以及日光就差别很大，光谱不同。
图2-1为人眼对不同颜色光的相对响应曲线，主线为正常的明视觉，左边的曲线是暗视觉曲线（比较暗的场合下）3由图2-1可知，人眼对不同颜色的光的感觉是不同的，此感觉决定了光通量与光功率的换算关系。
对于人眼最敏感的555nm的黄绿光，1W = 683 lm，也就是说，1W的功率全部转换成波长为555nm的光，为683lm。
至于电光源的发光效率，是另外一个相关的话题，是说1W的电功率到底能转化成多少光通量。
如果全部转换成555nm的光，那就是每瓦683lm。
但如果有一半转换成555nm的光，另一半变成热量损失了，那效率就是每瓦341.5lm。
白炽灯能达到1W=20 lm就很不错了，其余的都成为热量或红外线了。
测量一个不规则发光体的光通量，要用到积分球，比较专业而复杂。
积分球的基本工作原理如下图2-2所示：光线由输入孔入射后，光线在球内部被均匀的反射及漫射，在球面上形成均匀的光强分布，因此输出孔所得到的光线为非常均匀的漫射光束。
而且入射光之入射角度、空间分布、以及极性都不会对输出的光束强度和均匀度造成影响。
同时因为光线经过积分球内部的均匀分布后才射出，因此积分球也可当作一个光强衰减器，输出强度与输入强度比大约约为：光输出孔面积/积分球内部的表面积。
图2-2 积分球工作原理常见发光的大致效率（lm/W）白炽灯，15白色LED，20日光灯，50太阳，94钠灯，1202.2.2 发光强度点光源在某方向上单位立体角内的光通量，记作Iv，即4/I v d v d =ΦΩ （2-2）发光强度的SI 单位为坎德拉，是光度学中的基本单位，1979年第十六届国际大会通过的坎德拉的定义为：坎德拉是发出频率为540×1012赫兹的单色辐射源在给定方向上的发光强度，该方向上的辐射强度为1／683瓦／球面度。
发光强度是针对点光源而言的，或者发光体的大小与照射距离相比比较小的场合。
这个量是表明发光体在空间发射的会聚能力的。
可以说，发光强度就是描述了光源到底有多“亮”，因为它是光功率与会聚能力的一个共同的描述。
发光强度越大，光源看起来就越亮，同时在相同条件下被该光源照射后的物体也就越亮，因此，早些时候描述手电都用这个参数。
现在LED 也用这个单位来描述，比如某LED 是15000的，单位是mcd ，1000mcd=1cd ，因此15000mcd 就是15cd 。