ГПС для средств измерений динамических параметров импульсного лазерного излучения

Общие сведения

УТВЕРЖДЕНА приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от «____» _________ 2026 г. № ____ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОВЕРОЧНАЯ СХЕМА ДЛЯ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ в настоящей ГПС подразумевается cкорость передачи единичных элементов цифрового сигнала данных согласно ГОСТ 17657-79 на физическом уровне сетевой модели OSI по оптическому каналу, при использовании амплитудной модуляции и двухуровневого физического кодирования без возврата к нулю (non return to zero, NRZ) равная скорости передачи битов данных.

1. Область применения

1.1.Государственная поверочная схема для средств измерений динамических параметров импульсного лазерного излучения устанавливает порядок передачи единиц максимальной мощности импульсного лазерного излучения ( Pи) – ватт (Вт), длительности импульса лазерного излучения ( tи) – секунда (с), скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных1 (Rb), фазового дрожания ( Tj) и коэффициента битовых ошибок ( BER) в волоконно-оптических системах передачи информации (далее – ВОСП) – бит в секунду (бит/с), тактовый интервал (ТИ) и относительная единица (отн. ед) соответственно от государственного первичного специального эталона единиц мощности и длительности импульсов лазерного излучения в волоконнооптических системах (далее – ГПСЭ) при помощи рабочих эталонов средствам измерений с указанием показателей точности, и методов передачи единицы величины.

1.2.Допускается проводить передачу единиц величин рабочим эталонам и средствам измерений с применением эталонов более высокой точности, чем предусмотрено настоящей государственной поверочной схемой.

1.3.Графическая часть государственной поверочной схемы приведена в приложении А.

2. Государственный первичный специальный эталон

2.1.ГПСЭ состоит из комплекса следующих измерений:  источник эталонных оптических импульсов;  установка для определения динамических параметров эталонных оптических импульсов.

2.2.Диапазоны значений (номинальные значения), в которых воспроизводятся единицы величин: Спектральный диапазон (рабочие длины волн), мкм: ‒ при воспроизведении единиц мощности импульсного лазерного излучения и длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса: 0,53, 0,85, 1,06, 1,31, 1,55; Диапазон воспроизведения единиц величин: мощности импульсного лазерного излучения, Вт: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: от 1·10 -5 до 1; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: от 1·10 -6 до 1·10-2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, с: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: от 1·10 -9 до 1·10-6; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: от 1·10 -10 до 1·10-7;

2.3.ГПСЭ обеспечивает воспроизведение единиц со средним квадратическим отклонением среднего арифметического значения результатов десяти измерений, не превышающим: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,86 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 0,12 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,35 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 0,90 ×10–2; Доверительные границы (при доверительной вероятности 0,95) неисключенной систематической погрешности не превышают: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 2,76 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 2,76 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 0,63·10 –2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 6,31 ×10–2; Стандартная неопределённость, оцененная по типу А: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,86 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 0,12 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,35 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 0,90 ×10–2; Стандартная неопределённость, оцененная по типу В: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,59 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 1,59 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 0,35·10 –2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 3,54 ×10–2; Суммарная стандартная неопределённость: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 2,45 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 1,59 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 1,39·10 –2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 3,65 ×10–2; Расширенная неопределённость: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 4,90 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 3,18 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 2,78 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 7,30 ×10–2; при коэффициенте охвата k =2. Расширенная неопределённость: мощности импульсного лазерного излучения, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 7,35 ×10–2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 4,77 ×10–2; длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса, отн. ед.: на длинах волн 0,53 и 1,06 мкм: 4,17·10 –2; на длинах волн 0,85, 1,31 и 1,55 мкм: 10,95 ×10–2; при коэффициенте охвата k =3;

2.4.ГПСЭ применяют для передачи единиц мощности импульсного лазерного излучения, длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса рабочим эталонам, а также высокоточным средствам измерений методом непосредственного сличения, или методом прямых измерений.

3. Эталоны, заимствованные из других государственных поверочных

схем

3.1.В качестве эталонов, заимствованных из других государственных поверочных схем, применяют рабочие эталоны единиц времени и частоты второго разряда (стандарты частоты) из Государственной поверочной схемы для средств измерений времени и частоты, утверждённой приказом Росстандарта №2360 от 13.10.2022.

3.2.Эталоны, заимствованные из других государственных поверочных схем, обеспечивают воспроизведение единицы частоты в диапазоне от 1,0·103 до 3,3·1011 Гц. Допускаемая относительная погрешность по частоте выходных сигналов (опорного генератора) находится в пределах от ±1,0·10 -13 до ±1,0·10-11.

3.3.Эталоны, заимствованные из других ГПС, применяют для передачи единицы частоты рабочему эталону 1-го разряда методом сличений с помощью компаратора.

4. Рабочий эталон 1-го разряда

4.1.В качестве рабочего эталона 1-го разряда применяют аппаратуру для воспроизведения, хранения и передачи единиц длительности импульсов лазерного излучения и скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в ВОСП в диапазонах измерений от 4,0·10 -11 до 2,0·10 -8 c и от 5,0·10 7 до 2,6·10 10 бит/с (фиксированные значения, соответствующие используемым в системах SDH и Ethernet ± 0,01 % от номинального значения) соответственно.

4.2.Рабочий эталон 1-го разряда обеспечивает воспроизведение единиц величин при доверительной вероятности Р = 0,95: Cреднее квадратическое отклонение (S о) результата измерений длительности импульсов лазерного излучения не превышает 3,0·10 -11 с, а скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в ВОСП – 1,1·10-7 отн. ед. при 20 независимых наблюдениях; Границы относительной неисключенной систематической погрешности (Θо) для длительности импульсов лазерного излучения не превышает 2,0·10 -11 с, а скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в ВОСП – 3,4·10-8 отн. ед.

4.3.Рабочий эталон 1-го разряда применяют для передачи единиц рабочим эталонам методом прямых измерений или методом сличений при помощи компаратора.

5. Рабочие эталоны 2-го разряда

5.1.В качестве рабочего эталона 2-го разряда единицы мощности импульсного лазерного излучения применяют комплекс средств измерений в составе: приемные устройства в диапазоне длин волн от 0,4 до 10,6 мкм, лазеры импульсного режима работы, система регистрации и обработки информации в диапазонах измерений от 1·10 -6 до 1·10 4 Вт при длительности импульса от 1·10 10 до 1·10 -4 с по уровню 0,5 и времени нарастания/спада импульса: от 3·10 ⁻¹¹ до 1·10 ⁻⁵ с. Средние квадратические отклонения результатов сличений S рабочих эталонов 2-го разряда с государственным лежат в пределах от 2,5·10 -2 до 4·10 -2 отн. ед.

5.2.В качестве рабочего эталона 2-го разряда единиц динамических параметров импульсного лазерного излучения – длительности импульсов лазерного излучения применяют комплекс средств измерений в составе: быстродействующий оптоэлектронный преобразователь, широкополосный осциллограф, устройство управления и обработки измерительной информации. Рабочий диапазон длительности импульса по уровню 0,5 от 1·10 10 до 1·10 -4 с при мощности импульса от 1·10 -6 до 1·10 2 Вт и времени нарастания/спада импульса: от 3·10 -11 до 1·10 -5 с в диапазоне длин волн от 0,4 до 10,6 мкм. Средние квадратические отклонения результатов сличений S рабочих эталонов с государственным не превышают 4·10 -2 отн. ед.

5.3.В качестве рабочего эталона 2-го разряда единицы скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных применяют средства измерений, работающие в режиме генерации тестовых импульсных последовательностей на длинах волн 0,85, 1,31 или 1,55 мкм, либо измерения скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в диапазоне от 50 Мбит/с до 25,8 Гбит/с (фиксированные значения, соответствующие используемым в системах SDH и Ethernet ± 0,01 % от номинального значения) и суммарной стандартной неопределенностью воспроизведения единицы скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных не более 7·10 -7 отн. ед.

5.4.В качестве рабочего эталона 2-го разряда единиц фазового дрожания и коэффициента битовых ошибок для оптических интерфейсов применяют комплекс средств измерений в составе: анализатор цифровых линий связи с оптическими интерфейсами, широкополосный осциллограф, быстродействующий оптоэлектронный преобразователь, стандарт частоты, устройство управления и обработки измерительной информации, работающий в режиме генерации тестовых импульсных последовательностей на длинах волн 0,85, 1,31 или 1,55 мкм, либо измерения скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в диапазоне от 50 Мбит/с до 25,8 Гбит/с (фиксированные значения, соответствующие используемым в системах SDH и Ethernet ± 0,01 % от номинального значения). Диапазон воспроизведения коэффициента битовых ошибок от 10 -3 до 109 отн. ед., диапазон измерения и воспроизведения фазового дрожания по амплитуде от 0,05 до 3200 ТИ в зависимости от скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных и значения модулирующих частот. Суммарная стандартная неопределенность воспроизведения единицы фазового дрожания при доверительной вероятности 0,95 не более (1–10) %, в зависимости от скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных и значения модулирующих частот. Рабочие эталоны 2-го разряда применяют для поверки средств измерений методом прямых измерений.

6. Средства измерений

6.1.В качестве СИ мощности импульсного лазерного излучения и длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 применяют:  прецизионные средства измерений динамических параметров импульсного лазерного излучения в диапазоне от 1·10 -6 до 1 Вт в спектральном диапазоне от 0,5 до 1,6 мкм, при длительности импульса от 1·10 -10 до 1·10 -6 с, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 4·10 -2 до 10·10-2 отн. ед.;

6.2.В качестве СИ мощности импульсного лазерного излучения применяют:  средства измерений максимальной мощности импульсного лазерного излучения в диапазоне от 1·10 -9 до 1·10 4 Вт в спектральном диапазоне от 0,4 до 10,6 мкм, при длительности импульса от 1·10 -10 до 1·10 -4 с, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 10·10 -2 до 30·10-2 отн. ед.;  генераторы оптических сигналов мощностью в импульсе от 1·10 -5 до 1·10 4 Вт на фиксированных длинах волн в диапазоне от 0,4 до 10,6 мкм, при длительности импульса от 1·10 -10 до 1·10 -4 с, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 10·10-2 до 30·10-2 отн. ед.;

6.3.В качестве СИ длительности импульса лазерного излучения по уровню 0,5 от максимального значения мощности импульса применяют:  средства измерений динамических параметров источников лазерного излучения малых уровней (фотоприемники) в диапазоне длительностей импульса от 1·10 -10 до 1·10 -7 с в спектральном диапазоне от 0,5 до 1,6 мкм, при мощности импульса от 1·10 -8 до 1 Вт, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 10·10 -2 до 15·10-2 отн. ед.;  средства измерений динамических параметров приемников лазерного излучения малых уровней (источники) в диапазоне длительностей импульса от 1·10 -9 до 1·10 -1 с в спектральном диапазоне от 0,5 до 1,6 мкм, при мощности импульса от 1·10 -8 до 1·10-4 Вт, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 5·10 -2 до 15·10-2 отн. ед.;  средства измерений формы импульса лазерного излучения в диапазоне длительностей импульса от 1·10 -9 до 1·10 -7 с на фиксированных длинах волн в диапазоне от 0,4 до 10,6 мкм, при мощности импульса от 1·10 -4 до 1 Вт, пределы допускаемой относительной погрешности составляют от 5·10 -2 до 15·10-2 отн. ед.

6.4.В качестве СИ скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных, равно как и фазового дрожания и коэффициента битовых ошибок для оптических интерфейсов, применяют средства измерений (анализаторы сетевых протоколов, анализаторы параметров на цифровых интерфейсах, генераторы псевдослучайных последовательностей и подобные), работающие в режиме генерации тестовых импульсных последовательностей на длинах волн в диапазоне от 0,83 до 1,65 мкм, либо измерения скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных в диапазоне от 50 Мбит/с до 25,8 Гбит/с (фиксированные значения, соответствующие используемым в системах SDH, Ethernet, OTN и Fibre Channel ± 0,01 % от номинального значения). Диапазон воспроизведения коэффициента ошибок по битам от 10 -3 до 10 -9, диапазон измерения и воспроизведения фазового дрожания по амплитуде в тактовых интервалах от 0,05 до 3200 в зависимости от скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных и значения модулирующих частот. Пределы допускаемой относительной погрешности измерений скорости передачи единичных элементов цифрового сигнала данных составляют не более 1,5·10 -6 – 1·10-5 отн. ед. Пределы допускаемой относительной погрешности измерений фазового дрожания составляют не более (5–20) %.