광파워미터 측정 방법

광파워미터 측정 방법

광파워와 에너지의 측정은 광통신에서 가장 기본적인 측정항목으로 광파워미터는 LED나 레이저 신호의 광파워를 측정하는데 사용합니다. 하지만 광을 이용한 장치의 광출력을 측정하기 위해서 광통신에서 광 에너지와 전송장치의 광파워를 확인하여 이상유무를 확인하고, 선로에서 선로손실을 측정하기 위해서 가장 일반적으로 광범위하게 사용하는 도구가 광파워미터로 활용 분야가 점차 증가하고 있습니다. 광에너지의 측정법은 칼로리미터를 이용한 측정법과 포토다이오드를 이용한 반도체 광전변환식으로 구분하지만, 칼로리미터는 광이 가지고 있는 에너지를 흡수체에 의해 광에너지를 열에너지로 변 환하고, 직류전력과 비교하여 광파워를 측정하기 때문에 측정시간이 길고, 외부 온도변화와 기압변동의 영향을 받는 등 단점들을 가지고 있기 때문에 교정용 광파워미터로 사용되고 있습니다. 반면 초고속으로 통신이 이루어지는 광통신네트워크에서는 전송장치와 측정기에서는 반도체식 광파워미터를 사용하고 있습니다. 광파워미터의 원리 빛은 파장이 매우 짧은 전자기파입니다. 에너지가 물결이나 미립자의 방출로 전달 되는 것을 방사라고 부르는데, 인간의 눈으로 보이는 파장의 방사와 또 그에 가까운 파장의 방사를 통상적으로 광이라고 합니다. 일반적인 광파워미터는 광세기를 전력으로 변환하여 측정값을 dBm, dB로 표시하는 측정기입니다. 광은 전자파임과 동시에 광자라고 하는 입자이기도 합니다. 극도로 미약한 광파워를 측정하는 경우 입자의 수를 계산하는 방법이 있는데 이것을 광자계수라고 부릅니다. 파장을 알고 있으면 광자의 수로부터 파워를 계산할 수가 있습니다. 이때 빛의 에너지는 파장에 반비례 합니다. 따라서 광자의 에너지는 상당하기 때문에 광자의 에너지는 진동수에 비례합니다.포토다이오드는 PN접합부에서 흡수된 광자만이 전기로 변환되므로 고속 통신용으로 부적합하며 효율이 좋지 않습니다. 포토다이오드는 광자의 흡수 효율이 좋고, 펄스 상승시간이 짧아서 광통신 용으로 중간 널리 부분인 사용됩니다. 감도가 APD에 비하여 떨어지나 가격이 저렴하고, 회로구조가 간단한 편입니다. 포토다이오드 에벌런치 광다이오드는 1㎡ 이하에서 수까지의 광전력에 대해 뛰어난 선형성을 가져 감도는 다른 타입에 비하여 우수하나 가격이 비싸고, 회로구조가 복잡하여 OTDR 등에서 이용되고 있습니다. dB와 dBm 통신 시스템에서 신호의 크기는 작은 값에서 아주 큰 값까지 넓은 범위에 퍼져 있습니다. 예를 들어 전류, 전압 혹은 전력 등의 가장 큰 값과 가장 작은 값의 비가 1,000,000 1 또는 1,000,000,000 1인 경우도 있습니다. 수신 안테나에 도달하는 몇 m의 신호가 여러 단의 증폭과정을 통해서 몇 십 와트가 될 수 도 있습니다. 이런 신호들을 좀 더 쉽게 다루기 위해서 데시벨 스케일을 사용합니다. 그런데 decibel(dB) 단위는 처음 사용하는 사람을 혼란스럽게 만듭니다. 그렇다면 dB 단위의 정확한 정의는 무엇이고 왜 필요할까요? 이 스케일은 넓은 범위를 좁은 범위로 줄여주고 이미 정의된 한 신호의 값과 다른 신호와 비교하거나, 다단시스템의 덧셈을 통해서 간단하게 계산할 수 있는 여 러 가지 장점이 생깁니다. 우리가 원하지 않는 잡음과 우리가 다루는 신호와의 관계비를 나타내는 경우에도 dB를 사용합니다. dB단위의 장점은 큰 비율차이를 작은 숫자로 표현 할 수 있다는 것입니다. 예를 들어 원래 값에 비해서 1억배 크거나 작아지는 경우를 생각해 봅시다. 선형적인 비율로 표현한다면 매우 크거나 작은 수가 되지만 dB로 표시한다면 80dB 혹은 -80dB이 됩니다. 10"이라는 비율차이를 160dB라는 작은 범위의 크기로 표현 할 수 있는 것입니다. 통신시스템에서 여러 가지 이유에 의해 신호가 아니라, 감소되었을 때에도 수로 표현됩니다. 지금까지 기술한 dB은 상대적인 감소를 하게 됩니다. 이때 이용 dB값은 크기 비율을 절대적인 크기의 dB로 표시하기도 합니다.