光纖損耗的測(cè)量

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯光纖損耗的測(cè)量 1光纖損耗的含義如前所述，所謂光纖損耗，它是指光功率隨著傳輸距離的增加而按指數(shù)規(guī)律衰減。通常用衰減系數(shù)來(lái)表示，即單位長(zhǎng)度光纖引起的光功率衰減稱為衰減系數(shù)，符號(hào)為。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，在光纖的不同位置，不同，即應(yīng)表示為（z）。若P(z1)和P(z2)分別為光纖在z1和z2處的光功率（光由z1傳向z2），則它們的關(guān)系為 但是，對(duì)于單模光纖或達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布的多模光纖來(lái)說(shuō)，可以認(rèn)為(z)與z無(wú)關(guān)因此光纖的衰減系數(shù)定義為 式中，衰減系數(shù)越大，光纖的損耗越大，反之亦然2光纖損耗的測(cè)量方法依據(jù)原CCITT規(guī)定，衰減系數(shù)的測(cè)量方法以截?cái)喾榛鶞?zhǔn)法，插入法和后向散射法為

2、替代法(1)截?cái)喾ń財(cái)喾ㄊ且环N測(cè)量精度最好的方法，但其缺點(diǎn)是要截?cái)喙饫w截斯法的測(cè)量方框圖如圖5-2所示在測(cè)量過(guò)程中要求圖中的光源保持位置、波長(zhǎng)及輸出光功率穩(wěn)定，光電檢測(cè)器的靈敏度與線性要好，且與光源的譜線特性相匹配注入系統(tǒng)將光源發(fā)出的光耦合進(jìn)光纖，并使之滿意肯定的注入條件斬波器（又稱截光器）是一種能使光束周期斷續(xù)的器件例如是一個(gè)有徑向開(kāi)縫的轉(zhuǎn)盤(pán)，它將直流信號(hào)變?yōu)榻蛔兊墓庑盘?hào)，作為參考光信號(hào)送到鎖相放大器中，與通過(guò)被測(cè)光纖的光信號(hào)鎖定，以克服直流漂移和暗電流等影響，確保測(cè)量精度。 測(cè)量步驟如下：取一條被測(cè)的長(zhǎng)光纖接人測(cè)量系統(tǒng)中，并在圖中“2"點(diǎn)位置用光功率計(jì)測(cè)出該點(diǎn)的光功率P(z2)然

3、后，保持光源的輸入狀態(tài)不變，在離被測(cè)光纖輸入端2m的“1"點(diǎn)處，將光纖截?cái)啵瑴y(cè)量“1”點(diǎn)處的光功率P(z1)知道了“1”，“2”點(diǎn)間的距離z2-z1，將它以及P( Zl)，P(z2)值代入式(5-2)中，即可算出這段光纖的平均衰減系數(shù)(2)插入法插入法具有非破壞性和使用簡(jiǎn)便的特點(diǎn)插入法的測(cè)量方框圖如圖5-3所示測(cè)量步驟如下：先將1,2兩點(diǎn)用一短光纖相連，短路光纖損耗可近似為0，此時(shí)測(cè)出功率P1就相當(dāng)于是發(fā)送部分的入纖光功率然后再將被測(cè)光纖連到“l(fā)"，“2"之間，此時(shí)測(cè)出功率P2就是被測(cè)光纖的出纖光功率，假如被測(cè)光纖總長(zhǎng)為L(zhǎng)km，則全長(zhǎng)光纖的平均衰減系數(shù)為 需要說(shuō)明

4、的是，測(cè)試中活動(dòng)連接器的質(zhì)量可能會(huì)影響測(cè)試精度 (3)后向散射法后向散射法具有非破壞性和可單端測(cè)試的特點(diǎn)測(cè)量原理假如在光纖的輸入端射入一個(gè)強(qiáng)的光窄脈沖，這個(gè)光窄脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí)，由于光纖內(nèi)部的不勻稱性將產(chǎn)生瑞利散射（當(dāng)然，遇到光纖的接頭，甚至于斷點(diǎn)也要產(chǎn)生散射）這種散射光有一部分沿光纖返回，向輸入端傳輸，這種連續(xù)不斷向輸入端傳輸?shù)纳⑸涔夥Q為后向散射光靠近輸入端的光波傳輸損耗少，散射回來(lái)的信號(hào)就強(qiáng)，離輸入端遠(yuǎn)的地方光波傳輸損耗大，散射回來(lái)的信號(hào)就弱下面詳細(xì)推導(dǎo)如何從后向散射光中提取出衰減信號(hào)設(shè)光波由光纖的輸入端傳到z點(diǎn)，再由z點(diǎn)散射后，部分光波返回輸入端。嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，由于光纖軸向的非勻稱性，光纖

5、各點(diǎn)對(duì)光波的損耗不同，因而衰減系數(shù)應(yīng)是z的函數(shù)設(shè)正向傳輸時(shí)的衰減系數(shù)為i(z)，反向傳輸時(shí)的衰減系數(shù)為s(z)假如令輸入光纖的光功率為P0，傳到z點(diǎn)時(shí)，由于損耗光功率變?yōu)镻(z)，則有 在z點(diǎn)發(fā)生散射后，一部分光返回成為后向散射光，這部分光功率與P(Z)的比值成為后向散射系數(shù)，用s表示后向散射光傳輸?shù)焦饫w輸入端，由于反向衰減，此時(shí)的光功率變?yōu)镻s(z)，它表示的是在z點(diǎn)的散射光返回到輸入端的光功率它的表示式為 將式(5-4)代人式(5-5)，則有 假如取光纖從0z的平均衰減系數(shù)為（z），則有 將式(5-7)代人式(5-6)，則有 由此可以得出被測(cè)光纖中任意兩點(diǎn)z1，z2間的平均衰減系數(shù)為 由式

6、(5-9)可知道，只要能測(cè)出z1，z2點(diǎn)散射光返回的光功率以及z1，z2間的距離，就可算出平均衰減系數(shù)（z1,z2）通常依據(jù)這種原理進(jìn)行的損耗測(cè)量是由光時(shí)域反射計(jì)來(lái)完成光時(shí)域反射計(jì)原理方框圖光時(shí)域反射計(jì)簡(jiǎn)寫(xiě)為OTDR，它的原理方框圖如圖5-4所示 圖5-4 0TDR原理方框圖 圖中的主時(shí)鐘產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)；脈沖發(fā)生器依據(jù)這個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生符合要求的窄脈沖，并用它來(lái)調(diào)制光源；光方向耦合器將光源發(fā)出的光，耦合到被測(cè)光纖，同時(shí)將散射和反射信號(hào)耦合進(jìn)光電檢測(cè)器，再經(jīng)放大及信號(hào)處理后送人示波器顯示輸出波形及在數(shù)據(jù)輸出系統(tǒng)輸出有關(guān)數(shù)據(jù)。其中要進(jìn)行信號(hào)處理的緣由是，后向散射光特別微弱，沉沒(méi)在一片噪聲中，因此，要用取樣積分器，在肯定時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)微弱的散射光波取樣并求和。在這個(gè)過(guò)程中，由于噪聲是隨機(jī)的，在求和時(shí)抵消掉了，從而將散射信號(hào)取出。一條有代表性的測(cè)量曲線如圖5-5所示下面以它為例，說(shuō)明光纖中可能消失的衰減狀況。 圖中，A點(diǎn)為光纖輸入端，在此端面上光發(fā)生菲涅爾反射，而且信號(hào)最強(qiáng)；曲線在B點(diǎn)有一突降，說(shuō)明光纖在此處有一個(gè)接頭或其他缺陷，引起對(duì)光波的大幅度衰減；曲線在c點(diǎn)突然上升，說(shuō)明光纖在此處有一個(gè)斷裂面或其他缺陷引起菲涅爾反射；D點(diǎn)為光纖輸出端，在此端面上同樣發(fā)生菲涅爾反射，之后信號(hào)消逝A-B段與B-C段的曲線都是漸漸降低且近乎直線，說(shuō)明這