DIN EN 62522-2015 Calibration of tuneable laser sources (IEC 62522 2014) German version EN 62522 2014《可调谐激光源的校准 (IEC 62522-2014) 德文版本EN 62522-2014》.pdf

1、Januar 2015DEUTSCHE NORM DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDEPreisgruppe 19DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 3

2、3.180.99; 31.260!% 10) aufgenommen werden, die genau mit dem gewnschten Zeitintervall (t) bereinstimmen. e) Es ist die Standardabweichung von (m) Wellenlngenmessungen entsprechend dem Zeitintervall (t) zu berechnen: 122 , ,1111(1jimmtjtiiumm=)ij,t = (7) 13 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 f) Zur B

3、ewertung der Wellenlngenstabilitt der TLS ist mindestens ein Zeitintervall erforderlich. In diesem Fall gilt fr die Unsicherheit der Stabilitt der Wellenlnge: stab, ,2jtSjtu= (8) Die Wellenlnge der Lichtquelle sollte mehr als zehnmal (m-mal) nacheinander gemessen werden, wobei wenigsten ein paar Mes

4、sungen je Minute empfohlen werden. Das Zeitintervall zwischen den wiederholten Messungen sollte lnger als die Ansprechzeit der Lichtquelle sein. Vorzugsweise sollten mehrere Zeitintervalle erfasster Daten unter Anwendung eines gleitenden Fensters berechnet und der Hchstwert aufgezeichnet werden. 5.2

5、.5 Unsicherheit bei Referenzbedingungen Die Unsicherheit der Kalibrierwellenlnge (j) bei Referenzbedingungen wird wie folgt angegeben: 12222 2, WMjj,ref j j jj t,ressuuuuum=+ + + (9) Dabei werden und fr die in 5.2.4 festgelegten Referenzbedingungen bewertet, ist die Unsicherheit der Wellenlngenaufls

6、ung, die mit ,ju ,jtuj,resud/23j,res ju = definiert ist (djist die Wellenlngen-auflsung des Wellenlngenmessgertes) und ist die Unsicherheit des Wellenlngenmessgertes bei der Wellenlnge (j) nach der Beschreibung in seinem Zertifikat. WMjuDie erweiterte Unsicherheit fr die Kalibrierwellenlnge (j) bei

7、Referenzbedingungen mit einem ber-deckungsfaktor k wird wie folgt angegeben: j,refUj,ref j,refUk= (10) Dabei entspricht k einem geeigneten Vertrauensniveau nach den Angaben in Abschnitt A.5. Falls die Wellenlnge auf der Basis der Kalibrierergebnisse korrigiert werden muss, werden diese Korrek-turen

8、in der Regel durch Softwarekorrekturen im Messgert, mathematische Korrekturen der Ergebnisse oder Hardwarejustierungen am Messgert durchgefhrt. Nach der Durchfhrung der Justierungen ist die Wiederholung der Kalibrierungen empfehlenswert, um nachzuweisen, dass die Korrekturen richtig sind. 5.3 Kalibr

9、ierung der Wellenlnge bei Betriebsbedingungen 5.3.1 Allgemeines Das Kalibrierverfahren wird durchgefhrt, wenn die Lichtquelle auerhalb der Referenzbedingungen einge-setzt wird. Die einzelnen Faktoren der Wellenlngenunsicherheit bei Betriebsbedingungen sind folgende: a) Abhngigkeit von der optischen

10、Leistung; b) Temperaturabhngigkeit; c) Wellenlngenstabilitt. 14 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 5.3.2 Abhngigkeit von der optischen Leistung 5.3.2.1 Allgemeines Bild 4 zeigt ein Kalibriersystem fr die Abhngigkeit von der optischen Leistung. Diese Kalibrierung sollte unter den Referenzkalibrierbed

11、ingungen mit Ausnahme der optischen Leistung durchgefhrt werden. Sie sollte nach der Kalibrierung der optischen Leistung (6.2.3) durchgefhrt werden. Bild 4 Messaufbau fr die Abhngigkeit von der optischen Leistung 5.3.2.2 Kalibriereinrichtung Es wird folgende Kalibriereinrichtung verwendet: Wellenlng

12、enmessgert mit der Fhigkeit der Messung von Wellenlngenschwankungen, die mindestens zehnmal kleiner als die Wellenlngenstabilitt der TLS sind. 5.3.2.3 Kalibrierverfahren fr die Bestimmung der Leistungsabhngigkeit Es wird das folgende Kalibrierverfahren durchgefhrt: a) Die Wellenlnge (j) wird bei m o

13、ptischen Leistungen (mehr als 5) der Lichtquelle einschlielich der oberen und der unteren Grenze des festgelegten Leistungsbereiches gemessen. Der Abstand zwischen diesen benachbarten Pegeln sollte kleiner als 10 dB sein. TLS i, jPb) Unter Bezugnahme auf das in Bild 4 dargestellte Kalibriersystem we

14、rden die eingestellte Wellenlnge der Lichtquelle mit TLS i, j und der Messwert des Wellenlngenmessgertes mit Pi,j angegeben. c) Die gemessene Wellenlnge Pi,j wird fr alle (m) verwendeten Einstellungen der Ausgangsleistung aufgezeichnet. TLS i, jPd) Es ist die Standardunsicherheit der Wellenlnge (j)

15、infolge der optischen Ausgangsleistung der TLS wie folgt zu berechnen: ,P122 PP1111(1ji,jmmiiumm=)i,j = (11) 5.3.3 Unsicherheit bei Betriebsbedingungen Die Unsicherheit der Kalibrierwellenlnge (j) bei beliebigen Betriebsbedingungen wird wie folgt angegeben: ( )1222 2 2 2,P , WMj,op j j j j jj t,resu

16、suu uu u=+ + + + (12) Dabei werden , und fr die Betriebsbedingungen bewertet, ist die Unsicherheit der Wellenlngenauflsung, die mit ,Pju ,ju ,jtuj,resuj,resWMu/2 3j=ud definiert ist (djist die Wellenlngenauflsung des Wellenlngenmessgertes) und ist die Unsicherheit des Wellenlngenmessgertes bei der W

17、ellenlnge (j) nach der Beschreibung in seinem Zertifikat. j15 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 Die erweiterte Unsicherheit fr die Kalibrierwellenlnge (j) bei allen Betriebsbedingungen mit einem berdeckungsfaktor k wird wie folgt angegeben: j,opUj,op j,opUku= (13)Dabei entspricht k einem geeigneten

18、 Vertrauensniveau nach der Beschreibung in Abschnitt A.5. 6 Kalibrierung der optischen Leistung 6.1 berblick Die Faktoren, die die Unsicherheit der eingestellten optischen Leistung der zu kalibrierenden Lichtquelle verursachen, sind: a) die Eigenunsicherheit der zu kalibrierenden Lichtquelle, die be

19、i der Kalibrierung bei Referenzbedingun-gen ermittelt wird, einschlielich von Temperatur- und Zeitabhngigkeit sowie der Abhngigkeit von der Verbindungswiederholprzision/-reproduzierbarkeit fr diese strengen Bedingungen, und b) die Unsicherheiten infolge der Abhngigkeit von der Wellenlnge, der Temper

20、atur, der Zeit und der Verbindungswiederholprzision/-reproduzierbarkeit, die bei der Kalibrierung bei breiteren Betriebsbedin-gungen ermittelt werden. Die Kalibrierung der optischen Leistung bei Referenzbedingungen nach den Festlegungen in 6.2 ist vorge-schrieben. Die Kalibrierung bei den in 6.3 bes

21、chriebenen Betriebsbedingungen ist wahlfrei. 6.2 Kalibrierung der optischen Leistung bei Referenzbedingungen 6.2.1 Aufbau Bild 5 zeigt ein Kalibriersystem fr die Kalibrierung der optischen Leistung. Die Kalibrierung wird unter den angegebenen Referenzbedingungen durchgefhrt. Bild 5 Messaufbau fr die

22、 Eigenkalibrierung der optischen Leistung ANMERKUNG 1 Bei stark kohrenten Laserquellen knnen infolge der Beeinflussung durch parasitre Interferenzen, die durch Reflexionen von den Steckverbinderendflchen und ebenfalls vom optischen Leistungsmessgert hervorgerufen werden, mglicherweise Probleme bei d

23、er Kalibrierung ihrer Leistung auftreten. Die Verwendung von Steckverbindern mit angeschrgtem physikalischem Kontakt APC (en: angled physical contact), in Reihe geschaltete optische Isolatoren und die Nutzung der kohrenten Steuerungsfunktion“ des Lasers (falls ausgerstet) kann mglicherweise Strbeein

24、flussungen auf ein akzeptables Level reduzieren. Die zu kalibrierende optische Leistung wird am Ende eines Lichtwellenleiters gemessen, was mglicherweise Einfgedmpfungen verursachen kann. Die Kalibrierbedingung des verwendeten Lichtwellenleiters wie zum Beispiel Lnge, Steckertyp, in Reihe geschaltet

25、e Isolatoren, falls vorhanden, sollte vermerkt werden. 16 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 6.2.2 Kalibriereinrichtung Es wird folgende Kalibriereinrichtung verwendet: Optisches Leistungsmessgert: Dabei handelt es sich um ein optisches Leistungsmessgert, das nach den folgenden Standardkalibrierbedi

26、ngungen kalibriert ist: a) ein optisches Leistungsmessgert, das von einer offiziellen Institution kalibriert wurde, die Kalib-rierdienste mit einer angegebenen Unsicherheit durchfhrt; oder b) ein optisches Leistungsmessgert, das auf eine solche offizielle Institution mit einer angegebenen Unsicherhe

27、it rckfhrbar ist. Die Unsicherheit des Referenzleistungsmessgertes ist bereits bekannt und in seinem Zertifikat beschrieben. 6.2.3 Verfahren zur Kalibrierung der Leistung bei Referenzbedingungen Es wird das folgende Kalibrierverfahren durchgefhrt: a) Lichtquelle und Leistungsmessgert werden wird mit

28、 dem zu messenden Lichtwellenleiter verbunden. b) Die Wellenlnge der Lichtquelle wird auf die geforderte Kalibrierwellenlnge eingestellt. c) Die Ausgangsleistung der Lichtquelle wird auf PTLSjeingestellt. Die Unsicherheit der Leistungsmessung bercksichtigt die Wiederholprzision der Einstellung und d

29、ie Hysterese der abstimmbaren Laserquelle (TLS). Die Hysterese ist definiert als die Abweichung, die sich durch die Einstellung der gewnschten Leistung sowohl von der Seite der unteren als auch von der Seite der oberen Leistung aus ergibt. d) Der Messwert wird vom optischen Leistungsmessgert abgeles

30、en. e) Diese Messung wird mindestens zehnmal wiederholt. Es ist sicherzustellen, dass die TLS vor jeder Messung auf eingestellt wird. Die Annherung an die Zielleistung sollte so erfolgen, dass die Einstellung sowohl von der Seite der unteren als auch von der Seite der oberen Leistung aus erfolgt. TL

31、SjPTLSPi,jj meas i, jmeas i, jPPDP=(14)Dabei ist die eingestellte optische Leistung der TLS. Jeder Wert ist ein angezeigter Mittelwert des Leistungsmessgertes. Es wird die Leistungsabweichung jTLSPmeas i, jPPjDberechnet. P11Pj i,jmiD Dm=(15) Dabei ist m die Anzahl der durchgefhrten Messungen. f) Es

32、ist die Standardabweichung fr fr die (m) Leistungsmessergebnisse zu berechnen: PjDmeas i, jPP122DP11(1i,j jjmisDm=P)D = (16) g) Es ist die Wiederholprzision der Einstellung der optischen Leistung zu bestimmen: P,DjrepSPj,D D2jrepSPs= (17) Die Unsicherheitsberechnungen (6.2.3 a) bis g) sollten fr jed

33、e Kalibrierleistung durchgefhrt werden. 17 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 6.2.4 Abhngigkeit von den Bedingungen 6.2.4.1 Temperaturabhngigkeit (wahlfrei falls bekannt) 6.2.4.1.1 Aufbau Bild 6 zeigt ein Kalibriersystem fr die Temperaturabhngigkeit. Diese Kalibrierung wird unter den Referenz-kalibr

34、ierbedingungen mit Ausnahme der Temperatur durchgefhrt. Bild 6 Messaufbau fr die Temperaturabhngigkeit 6.2.4.1.2 Kalibriereinrichtung Es wird folgende Kalibriereinrichtung verwendet: a) Optisches Leistungsmessgert: Dabei handelt es sich um ein optisches Leistungsmessgert, das nach den folgenden Stan

35、dardkalibrierbedingungen kalibriert ist: 1) ein optisches Leistungsmessgert, welches von einer offiziellen Institution kalibriert wurde, die Kalibrierdienste mit einer angegebenen Unsicherheit durchfhrt, oder 2) ein optisches Leistungsmessgert, das auf eine solche offizielle Institution mit einer an

36、gegebenen Unsicherheit rckfhrbar ist. b) Temperaturgeregelte Kammer: Es ist sicherzustellen, dass die Messergebnisse nicht von der inneren Temperaturverteilung abhngen. 6.2.4.1.3 Kalibrierverfahren zur Bestimmung der Temperaturabhngigkeit Es wird das folgende Kalibrierverfahren durchgefhrt: a) Unter

37、 Bezugnahme auf das in Bild 6 dargestellte Kalibriersystem wird die optische Nennleistung der TLS bei der Wellenlnge j,refPTLSj bei Referenzbedingungen gemessen. Die verwendete optische Leistung sollte die grte Reaktion auf Temperaturnderungen zeigen. Ansonsten ist die Beschreibung mehrerer optische

38、r Ausgangsleistungen erforderlich. b) Es ist die optische Leistung der TLS bei der Temperatur (i) zu messen. Zur Bestimmung von sollte der jeder Temperatureinstellung entsprechende optische Leistungsmesswert gemittelt werden. ij,Pij,Pc) Es wird die relative Abweichung der optischen Leistung berechne

39、t: Pj,refj,refPPDP=ij,ij,(18) d) Die Schritte b) und c) sind mit (m) verschiedenen Temperatureinstellungen izu wiederholen, um sicher-zustellen, dass dem Messgerte die notwendige Zeit eingerumt wurde, um ein Temperaturgeflle zu beseitigen. e) Es ist die hchste ()Pmax1imDi=j,iund die niedrigste ()Pmi

40、n1imDi=j,iAbweichung der optischen Leistung zu berechnen. 18 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 f) Die Standardunsicherheit fr die Temperaturabhngigkeit der optischen Leistung bei der optischen Kalibrierleistung unter Anwendung eines Rechteckverteilungsmodells ist: j,Pu( ) ( )PDP111max min23j, j,j,

41、iiim imuDD=P = (19) Dabei ist die Temperaturnderung. Es ist empfehlenswert, fr die Dauer dieser Kalibrierung eine Erfassung der optischen Leistung mit einem optischen Leistungsmessgert durchzufhren. 6.2.4.2 Stabilitt der optischen Leistung 6.2.4.2.1 Aufbau Bild 7 zeigt ein Kalibriersystem fr die Sta

42、bilitt der optischen Leistung. Diese Kalibrierung wird unter den Referenzkalibrierbedingungen mit Ausnahme der Zeit durchgefhrt. Bild 7 Messaufbau fr die Stabilitt der optischen Leistung 6.2.4.2.2 Kalibriereinrichtung Optisches Leistungsmessgert: Dabei handelt es sich um ein optisches Leistungsmessg

43、ert, das nach den folgenden Standardkalibrierbedingungen kalibriert ist: a) ein optisches Leistungsmessgert, das von einer offiziellen Institution kalibriert wurde, die Kalib-rierdienste mit einer angegebenen Unsicherheit durchfhrt, oder b) ein optisches Leistungsmessgert, das auf eine solche offizi

44、elle Institution mit einer angegebenen Unsicherheit rckfhrbar ist. 6.2.4.2.3 Kalibrierverfahren fr die Stabilitt der optischen Leistung Es wird das folgende Kalibrierverfahren durchgefhrt: a) Unter Bezugnahme auf das in Bild 7 dargestellte Kalibriersystem wird die Messung durchgefhrt, nachdem die Li

45、chtquelle eingeschaltet worden und einige Zeit, nach den Anweisungen des Herstellers warmgelaufen ist. b) Es ist ein bestimmtes Zeitintervall (t) auszuwhlen, zum Beispiel 10 min, das fr die Durchfhrung von mindestens 10 Messungen der optischen Leistung mit einem Referenzleistungsmessgert ausreicht (

46、fr den Beispielfall wird eine Stabilitt ber 10 min gemessen). c) Es muss eine stetige Erfassung der optischen Leistung mit einem Datums- und Zeitstempel erfolgen, die in einem computerlesbaren Format gespeichert wird. d) Es ist sicherzustellen, dass (m) Messungen je Zeitintervall mit (m 10) aufgenom

47、men werden, die genau mit dem gewnschten Zeitintervall (t) bereinstimmen. e) Es ist die Standardabweichung von (m) Messungen entsprechend dem Zeitintervall (t) zu berechnen: 12211 111PP P1iimm miD j,t j,t j,tii iumm= = P , tj(20) 19 DIN EN 62522:2015-01 EN 62522:2014 f) Zur Bewertung der Stabilitt d

48、er optischen Leistung der TLS-Quelle ist mindestens ein Zeitintervall erforderlich. In diesem Fall gilt fr die Unsicherheit der Stabilitt der optischen Leistung: P, P,stab,D D2tjjStu= (21)Vorzugsweise sind mehrere Zeitintervalle erfasster Daten unter Anwendung eines gleitenden Fensters zu berechnen, und der Hchstwert ist aufzuzeichnen. Die optische Leistung der Lichtquelle sollte mehr als zehnmal (m-mal) nacheinander gemessen werden, wobei wenigsten ein paar Messungen je Minute empfohlen werden. Das Zeit