光功率及其损耗的表示方法

光功率及其损耗的表示方法

授课时间： 授课人：房 磊

一、光纤损耗测量原理

光功率计和光源一起用来测量光纤或光纤设备的损耗。将光源的光注入光纤的一端，而用连接到光纤另一端的光功率计测量接收到的光功率。光源可以是一个激光器或一个发光二极管（LED ）被设计成测试仪的一部分，或者用光波通信设备所用的光源来代替。

因为光纤损耗随光波长而变化，所以光功率计测量所用的波长应与光波通信设备所用的波长相同。如果光波设备工作在1310nm 波长，那么光功率计和光源也应调整到1310nm 波长进行测量。如果光波设备工作在1550nm 波长，光功率计和光源波长也应调整到1550nm 波长。

二、复习一下对数

只复习我们要用到的以10为底的对数log 10P 。log 10P 简写成lg P 。对数的含义看下面的公式：

a =lg P ⇒10=P ; 下面举几个例子： a

lg10=1,lg100=2,lg1=0

lg 2≈0.3,lg5≈0.7,lg3≈0.48, 对数运算有下列常用公式：

lg (A ⨯B )=lg A +lg B ,

⎛A ⎫lg ⎪=lg A -lg B ,

⎝B ⎭

lg (A B )=B ⨯lg A . 由这几个公式可以得到下面的一些结果：

lg8=3lg2≈0.9,lg6=lg2+lg3≈0.78lg2+lg5=lg (2⨯5)=1

三、光功率及其损耗的表示

1、光功率的表示

光功率计测试用来确定光纤链路中的光功率损耗。光功率的计量单位是毫瓦（mW ），更常用的光功率计量单位是dBm 。下面介绍dBm 单位与mW 单位的换算关系。

dBm 单位是测得的功率与1mW 基准功率的对数比，用公式表示为： P (光功率)(dBm ) ⎛P (光功率)(mW)⎫=10⨯lg ⎪⎝1mW ⎭ 举例：

1mW 的光功率根据公式就相当于0dBm 的光功率；2mW 的光功率就相当于3dBm 的光功率；5mW 的光功率就相当于7dBm 的光功率；10mW 的光功率就相当于10dBm 的光功率；0.1mW 的光功率就相当于-10dBm 的光功率，等等。其换算过程举例：

⎛2mW ⎫P (2mW )(dBm ) =10⨯lg ⎪=10⨯lg 2=3dBm ⎝1mW ⎭

P (5mW )(dBm ) ⎛5mW ⎫=10⨯lg ⎪=10⨯lg5=7dBm ⎝1mW ⎭

2、光功率损耗的表示

光功率损耗L (光损耗)(dB)常用来规范光纤衰减，其单位为dB ，计算公式为： L (光损耗)(dB)⎛P (输入光功率)(mW)=10⨯lg P ⎝(输出光功率)(mW)⎫⎪⎪ ⎭例如，确定光缆中光纤的光损耗时，将光源连接到光缆的一端（输入）。已知光输出功率是0.1mW ，光功率计连接到受试（输出）光缆的另一端时，光功率计测得的接收光功率是0.05mW ，利用上述分贝功率损耗公式，可计算得出光纤损耗如下：

L (光损耗)(dB)=10⨯lg (输入功率输出功率)

L (光损耗)(dB)=10⨯lg (1mW 0.05mW )=3dB

如果光功率是用dBm 为单位表示的，则计算光功率损耗还可以用下面的公式：如下图：

光源 光缆测量

功率计

光功率用dBm 表示时，光功率损耗的计算公式如下：

L (光损耗)(dB)=P (光源)(dBm ) -P (接收)(dBm ) 在上例中：

P (光源)(dBm ) =10⨯lg (0.1mW mW )=-10dBm P (接收)(dBm ) =10⨯lg (0.05mW mW )

=10⨯lg (5⨯10

利用公式：-2)=10⨯(lg5-2)=-13dBm L (光损耗)(dB)=P (光源)(dBm ) -P (接收)(dBm ) 则：L (光损耗)(dB)=-10dBm -(-13dBm )=3dB ，可见上述两种方法计算的结果是一致的.

四、一些补充，帮助记忆

3dB 的光损耗相当于50%的光功率损耗（lg2=0.3）； 7dB的光损耗相当于80%的光功率损耗（lg5=0.7）；10dB 的光损耗相当于90%的光功率损耗（lg10=1）；20dB 的光损耗相当于99%的光功率损耗（lg100=2）；30dB 的光损耗相当于99.9%的光功率损耗（Lg1000=3）。

若L (光损耗)(dB)=7dBm ，而L (光损耗)(dB)⎛P (输入光功率)(mW)⎫=10⨯lg ⎪ P ⎪ ⎝(输出光功率)(mW)⎭而且，lg5=0.7，则P (输入光功率)(mW)P (输出光功率)(mW)=5， P (输入光功率)(mW)-P (输出光功率)(mW)

则P (输入光功率)(mW)⨯100%=80%。