光纖通信儀器及指標(biāo)測(cè)量

光纖通信儀器及指標(biāo)測(cè)量第一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1光纖通信測(cè)量?jī)x器7.1.1光功率計(jì)7.1.2光纖熔接機(jī)7.1.3光時(shí)域反射儀7.1.4誤碼測(cè)試儀7.1.5PCM綜合測(cè)試儀7.1.6SDH測(cè)試儀7.1.7光譜分析儀7.1.8多波長(zhǎng)光源7.1.9光衰減器7.1.10綜合測(cè)試儀第二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.1光功率計(jì)光功率計(jì)是測(cè)量光功率的儀表，用它可測(cè)量線路損耗、發(fā)射機(jī)輸出功率和接收機(jī)靈敏度，以及無(wú)源器件的插入損耗等。它是光通信領(lǐng)域最基本最重要的測(cè)量?jī)x表之一。光功率計(jì)由主機(jī)和探頭組成。普通探頭采用低噪聲、大面積光電二極管，根據(jù)測(cè)量用途不同，可選擇不同波長(zhǎng)的探測(cè)器（Ge：750~1800nm，InGaAs：800~1700nm）。光功率計(jì)采用微機(jī)控制、數(shù)據(jù)處理和防電磁干擾等措施，實(shí)現(xiàn)了測(cè)試的智能化和自動(dòng)化，具有自校準(zhǔn)、自調(diào)零、自選量程、數(shù)據(jù)平均和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。測(cè)量顯示dBm/W和dB可隨時(shí)按需切換。第三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.1.1普通光功率計(jì)原理圖光電檢測(cè)器將入射的光信號(hào)功率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，該光生電流與入射到光敏面的光功率成正比。如果入射光功率很小，則產(chǎn)生的光電流也很小，為此采用一個(gè)電流/電壓變換器，該變換器采用低噪聲高輸入阻抗的運(yùn)算放大器，在其輸入和輸出端之間跨接10倍量程的電阻R，如10M、100M甚至更大的電阻。則I/V變換器的輸出V=IR，I為探測(cè)器產(chǎn)生的光生電流第四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日測(cè)量范圍均70~3dBm或50~23dBm手持

光功率計(jì)

外形圖

第五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.1.2高靈敏度光功率計(jì)原理圖高靈敏度探頭則采用小面積InGaAs探測(cè)器主機(jī)采用音頻斬光同步檢測(cè)技術(shù)，如圖所示，克服探測(cè)器暗電流隨時(shí)間和環(huán)境溫度變化而波動(dòng)的影響，使探測(cè)靈敏度大為提高（從60dBm提高到90dBm）。第六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.2光纖熔接機(jī)光纖熔接機(jī)是光纖固定接續(xù)的專(zhuān)用工具，在兩根端面處理好的待連接光纖對(duì)準(zhǔn)后，采用電弧放電的加熱方式，熔接光纖端面，具有可自動(dòng)完成光纖對(duì)準(zhǔn)、熔接和推斷熔接損耗的功能。光纖熔接機(jī)可根據(jù)被連接光纖的類(lèi)型，分為單模光纖熔接機(jī)和多模光纖熔接機(jī)；根據(jù)一次熔接光纖芯數(shù)的多少，分為單纖熔接機(jī)和多纖熔接機(jī)。另外，還有保偏光纖熔接機(jī)和大芯徑單模光纖熔接機(jī)。熔接損耗單模光纖0.03dB，多模光纖0.02dB，保偏光纖0.07dB。第七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.1.3光纖熔接機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖光纖熔接機(jī)主要有高壓電源、放電電極、光纖對(duì)準(zhǔn)裝置、張力測(cè)試裝置、監(jiān)控系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和顯示器（顯微鏡和電子熒屏）等組成。張力測(cè)試裝置和光纖夾具裝在一起，用來(lái)測(cè)試熔接后接頭的強(qiáng)度第八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光

纖

熔

接

機(jī)第九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)專(zhuān)用

切割刀第十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)專(zhuān)用

剝線鉗第十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光纖

熔接機(jī)

超聲波清洗器第十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.3光時(shí)域反射儀光時(shí)域反射儀（OTDR）是利用光纖傳輸通道存在的瑞利散射和菲涅爾反射特性，通過(guò)監(jiān)測(cè)瑞利散射的反向散射光的軌跡，制成的光傳輸測(cè)試儀器。利用它不僅可以測(cè)量光纖的損耗系數(shù)（dB/km）和光纖長(zhǎng)度，而且還可以測(cè)量連接器和熔接頭的損耗，觀測(cè)光纖沿線的均勻性和確定光纖故障點(diǎn)的位置，在工程上得到了廣泛地使用。這種儀器采用單端輸入和輸出，不破壞光纖，使用非常方便。第十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日瑞利散射光功率與傳輸光功率成正比。后向散射法就是利用與傳輸光方向相反的瑞利散射光功率來(lái)確定光纖損耗系數(shù)的。圖7.1.4后向散射法（OTDR）

測(cè)量光纖損耗系數(shù)第十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日OTDR的工作原理OTDR的工作原理如圖所示，其中脈沖發(fā)生器用來(lái)產(chǎn)生不同寬度的窄脈沖信號(hào)，然后用它調(diào)制電/光（E/O）變換器中的激光器，變成很窄的脈沖光信號(hào)，經(jīng)耦合器送入待測(cè)光纖。光信號(hào)在光纖中傳輸，由于光纖結(jié)構(gòu)的不均勻、缺陷和端面的反射，信號(hào)光發(fā)生反射，這種反射光經(jīng)耦合器送至光/電（O/E）變換器中的探測(cè)器，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)放大處理后送到顯示器，以曲線的形式顯示出來(lái)。第十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日后向散射法測(cè)量損耗系數(shù)和

確定光纖的長(zhǎng)度第十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日手持光時(shí)域反射儀（ODTR）用于現(xiàn)場(chǎng)維修，尋找故障，使用很方便；最大測(cè)試距離達(dá)100km，動(dòng)態(tài)范圍25dB；第十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日手持光時(shí)域反射儀（ODTR）波長(zhǎng)1310nm和1550nm；操作界面簡(jiǎn)單友好，觸摸屏與按鍵面板均可實(shí)現(xiàn)對(duì)OTDR的操作；單鍵測(cè)試功能；第十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.4誤碼測(cè)試儀PCM通信設(shè)備傳輸特性中重要的指標(biāo)是誤碼和抖動(dòng)，為了測(cè)量這項(xiàng)指標(biāo)，有許多PCM誤碼和抖動(dòng)測(cè)試儀表，而且兩者往往合在一起，通稱為PCM傳輸特性分析儀，簡(jiǎn)稱誤碼儀。圖表示誤碼儀的原理框圖，誤碼儀發(fā)送部分主要由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器、偽隨機(jī)碼/人工碼發(fā)生器，以及相應(yīng)的接口電路組成。它可以輸出從(27－1)至(223－1)比特的各種不同序列長(zhǎng)度的偽隨機(jī)碼和人工碼，以滿足ITU對(duì)不同速率測(cè)試序列長(zhǎng)度的要求。發(fā)送電路偽隨機(jī)碼發(fā)生器輸出AMI碼、HDB3碼、NRZ碼和RZ碼，經(jīng)被測(cè)信道和設(shè)備傳輸后，再由誤碼儀的接收部分接收。接收部分產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)送碼發(fā)生器圖案完全相同且嚴(yán)格同步的碼型，以此為比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。如果被測(cè)設(shè)備產(chǎn)生任何一個(gè)錯(cuò)誤比特，都會(huì)被檢測(cè)出一個(gè)誤碼，并送到誤碼計(jì)數(shù)器顯示。第十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日10Gb/s串行誤碼測(cè)試儀內(nèi)置碼型發(fā)生器，產(chǎn)生27-1，223-1，231-1偽隨機(jī)序列；具有150MHz、2.5GHz、10GHz時(shí)鐘輸出誤碼探測(cè)第二十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日10Gb/s眼圖第二十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.5PCM綜合測(cè)試儀（a）仿真測(cè)試（b）中斷業(yè)務(wù)誤碼測(cè)試（遠(yuǎn)端環(huán)回）PCM綜合測(cè)試儀是一種數(shù)字傳輸系統(tǒng)測(cè)試儀，用于PCM線路的開(kāi)通測(cè)試、工程驗(yàn)收、設(shè)備維護(hù)和產(chǎn)品研發(fā)，主要針對(duì)E1（2Mb/s）速率等級(jí)線路進(jìn)行通道誤碼測(cè)試、告警分析、故障定位查找和信令分析等。這種儀器集誤碼測(cè)試、幀結(jié)構(gòu)分析、信令/信號(hào)分析、時(shí)延測(cè)試等多種功能于一體，可方便地完成幀/非成幀誤碼測(cè)試、在線測(cè)試、時(shí)隙分析、N64kb/s通道測(cè)試、音頻測(cè)試和PCM仿真等應(yīng)用。按照ITU-TG.821、G.826和M.2100規(guī)范進(jìn)行誤碼分析。第二十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.6SDH測(cè)試儀SDH測(cè)試儀具有標(biāo)準(zhǔn)的SDH和PDH線路接口，可以工作在終端復(fù)用器（TM）、分插復(fù)用器（ADM）或E1測(cè)試模式，可實(shí)現(xiàn)PDHE1、SDHSTM-1、STM-4、STM-16或STM-64中斷業(yè)務(wù)測(cè)試和在線監(jiān)測(cè)。提供各種告警和誤碼信號(hào)的產(chǎn)生和分析，在面板上顯示收到的告警和誤碼信號(hào)，并可記錄告警產(chǎn)生的時(shí)間和持續(xù)時(shí)間，誤碼產(chǎn)生的時(shí)間和每秒中收到的誤碼個(gè)數(shù)。它是電信傳輸日常維護(hù)，開(kāi)通驗(yàn)收，故障查找的專(zhuān)用測(cè)試儀表。SDH測(cè)試儀可進(jìn)行映射和去映射測(cè)試，實(shí)現(xiàn)PDH到SDH信號(hào)的映射與去映射?？稍趦x表的發(fā)送端對(duì)SDH所有的開(kāi)銷(xiāo)（段開(kāi)銷(xiāo)和通道開(kāi)銷(xiāo)）進(jìn)行設(shè)置，在接收端對(duì)其監(jiān)測(cè)，以便進(jìn)行通道跟蹤。按ITU-T的G.821、G.826和M.2100建議，進(jìn)行SDH設(shè)備和系統(tǒng)的誤碼和抖動(dòng)性能分析和評(píng)估。第二十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.7光譜分析儀在光纖通信中，基本的光譜測(cè)量有：測(cè)量激光器、發(fā)光二極管等發(fā)光器件的中心波長(zhǎng)、峰值波長(zhǎng)、光譜寬度和光功率；測(cè)量光纖的波長(zhǎng)損耗特性、光濾波器等的衰減特性、透射特性和截止波長(zhǎng)；分析光纖放大器的增益特性和噪聲指數(shù)；分析光傳輸信號(hào)的光信噪比。目前，有的光譜儀采用內(nèi)置參考可調(diào)激光器，可對(duì)DWDM信號(hào)特性進(jìn)行分析，可自動(dòng)測(cè)試1250～1650nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的有源和無(wú)源器件的光譜特性；不僅能夠測(cè)量調(diào)制光信號(hào)的功率和波長(zhǎng)，同時(shí)還能測(cè)量其相位，通過(guò)傅立葉變換，計(jì)算得到啁啾和脈沖強(qiáng)度信息。第二十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.1.7光譜分析儀原理框圖原理：光帶通濾波器采用光學(xué)棱鏡或衍射光柵對(duì)輸入光進(jìn)行分光，通過(guò)旋轉(zhuǎn)光帶通濾波器對(duì)波長(zhǎng)范圍進(jìn)行掃描。光帶通濾波器的帶寬越窄，光譜分析儀的分辨率就越高；其中心波長(zhǎng)的精度越高，光譜儀測(cè)量波長(zhǎng)的精度就越高。輸入光被光帶通濾波器分割成多個(gè)狹窄的頻段，通過(guò)光電二極管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。在掃描光帶通濾波器中心波長(zhǎng)的同時(shí)，測(cè)量并分析分光后不同波長(zhǎng)光的光功率，就可以得到輸入光信號(hào)的光譜。第二十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光譜分析儀第二十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.8多波長(zhǎng)光源（1）多波長(zhǎng)光源也稱寬帶光源，有好幾種方法可以實(shí)現(xiàn)。一種多波長(zhǎng)光源是采用一個(gè)高輸出功率的超發(fā)射LED（SLED）作為光源，其波長(zhǎng)可滿足所有通信波段的要求。在單模光纖中，它提供比白光源更寬的光譜范圍和更高的功率密度。使用這種光源滿足多種應(yīng)用，如粗波分復(fù)用（CWDM）網(wǎng)絡(luò)測(cè)試、CWDM和DWDM元件生產(chǎn)和測(cè)試、光纖傳感器測(cè)試等。使用980nm波長(zhǎng)光對(duì)摻鉺光纖泵浦，利用鉺光纖受激輻射（ASE）可制成無(wú)極化光源，輸出功率大于11dBm，在1532~1560nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)具有良好的平坦性（<2dB）?？蓱?yīng)用于濾波器、WDM耦合器和布拉格光柵等器件的特性測(cè)試。第二十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日采用改進(jìn)的反射式M-Z干涉濾波器或陣列波導(dǎo)光柵（AWG），對(duì)摻鉺光纖的放大自發(fā)輻射（ASE）信號(hào)光進(jìn)行光譜分割，然后對(duì)其放大和平坦，并采用自動(dòng)功率控制和精密溫度控制技術(shù)，可制成WDM多波長(zhǎng)光源。該光源的優(yōu)點(diǎn)是波長(zhǎng)和功率穩(wěn)定性高，比采用DFB激光器的多波長(zhǎng)光源性價(jià)比和可靠性高。將陣列波導(dǎo)光柵（AWG）和半導(dǎo)體光放大器（SOA）集成在一起，還可以制成WDM光源（見(jiàn)節(jié)），它可提供ITU-T規(guī)定的通道間隔25GHz、50GHz或100GHz，輸出光功率10dBm，波長(zhǎng)范圍1528~1600nm。多波長(zhǎng)光源可用于摻鉺光纖放大器（EDFA）、半導(dǎo)體光放大器（SOA）和拉曼（Raman）光放大器以及WDM系統(tǒng)的測(cè)試。7.1.8多波長(zhǎng)光源（2）第二十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日16波長(zhǎng)（C+L）

光源采用了高性能自動(dòng)功率控制（APC）和自動(dòng)溫度控制（ATC）技術(shù)，從而保證了輸出光功率極高的穩(wěn)定性；SLD光源第二十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日手持式光源有單波長(zhǎng)光源、雙波長(zhǎng)光源和三波長(zhǎng)光源輸出可連續(xù)光輸出或調(diào)制光輸出（2kHz）。第三十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.9光衰減器光衰減器是對(duì)入射的光功率進(jìn)行衰減的器件。使用它可使光接收器件和設(shè)備的響應(yīng)特性不至于失真或飽和。在調(diào)整和校準(zhǔn)裝置時(shí)，接入衰減器調(diào)整其衰減量等于實(shí)際使用光纖的傳輸損耗，模擬其實(shí)際使用的情況。對(duì)光衰減可采用吸收一部分光，反射一部分光，空間遮擋一部分光或用偏振片調(diào)整光的偏振面來(lái)實(shí)現(xiàn)。光衰減器分為可變光衰減器和固定光衰減器兩種?？勺児馑p器又可分連續(xù)可變衰減器和分檔可變衰減器。最大衰減可達(dá)65dB，插入損耗一般為1～3dB，允許最大輸入功率為25dBm。第三十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日雙陰固定光衰減器陰陽(yáng)固定光衰減器第三十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日第三十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日在線式固定光衰減器1～30dB可調(diào)；0.5dB精度；任意接頭。小型可變

光衰減器1～20dB可調(diào)；0.5dB精度；FC連接器。第三十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日數(shù)字顯示光衰減器單模/多模光衰減器分固定/在線式和連續(xù)可調(diào)式三種:固定式有5、10、15和20dB可選；在線固定式有1~30dB可選；連續(xù)可調(diào)式1~20dB可選；精度均為

0.5dB。第三十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.1.10綜合測(cè)試儀目前已有一些綜合測(cè)試儀器和系統(tǒng)，用于測(cè)試無(wú)源器件和波分復(fù)用系統(tǒng)。有的器件光譜分析儀除有光功率測(cè)量的功能外，還內(nèi)置固定波長(zhǎng)光源和偏振控制器，可以測(cè)量損耗（IL）、偏振相關(guān)損耗（PDL）以及回波損耗（ORL）。有一種基于掃描激光干涉技術(shù)的儀器，通過(guò)一次激光掃描，除完成器件的IL、PDL、ORL損耗測(cè)試外，還可進(jìn)行色散（CD）、偏振模色散（PMD）的測(cè)量，同時(shí)該儀器還可以擴(kuò)充為光頻域反射計(jì)（OFDR），它類(lèi)似于傳統(tǒng)的OTDR，能對(duì)器件、系統(tǒng)內(nèi)部的缺陷、故障進(jìn)行診斷，定位并測(cè)量這些因素引起的損耗。還有一種DWDM無(wú)源器件測(cè)試系統(tǒng)，它內(nèi)置了可調(diào)波長(zhǎng)激光源、多通道光功率計(jì)、波長(zhǎng)參考模塊和偏振狀態(tài)調(diào)節(jié)器，能夠測(cè)試DWDM無(wú)源器件的IL、PDL和ORL損耗。第三十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日手持式OTDR測(cè)試儀同時(shí)具有OTDR和功率計(jì)的功能；可應(yīng)用于FTTxPON網(wǎng)絡(luò)的性能測(cè)試和故障診斷；盲區(qū)0.8m；可視故障定位、光纖端面檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試。第三十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光萬(wàn)用表具有光源和光功率計(jì)的功能，既可用于光功率測(cè)量，也可用于光鏈路損耗測(cè)量。第三十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.2

光纖傳輸特性測(cè)量7.2.1損耗測(cè)量7.2.2帶寬測(cè)量7.2.3色散測(cè)量第三十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.2.1損耗測(cè)量第四十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日只要測(cè)量長(zhǎng)度L2的輸出光功率Pout,在注入條件不變的情況下，在離光源2~3m附近剪斷光纖，測(cè)量長(zhǎng)度L1的輸出光功率，可以認(rèn)為該功率就是長(zhǎng)度L光纖的輸入光功率Pin。這樣由式(7.2.1)就可以計(jì)算出光纖的衰減系數(shù)。圖7.2.1剪斷法測(cè)量光纖損耗系數(shù)第四十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日光源通常采用譜線足夠窄的激光器注入器的作用是，在測(cè)量多模光纖的損耗系數(shù)時(shí)使多模光纖在短距離內(nèi)達(dá)到穩(wěn)態(tài)模式分布；在測(cè)量單模光纖的損耗系數(shù)時(shí)應(yīng)保證全長(zhǎng)為單模傳輸。光功率計(jì)用來(lái)測(cè)量光纖輸出端的光功率。圖7.2.1剪斷法測(cè)量光纖損耗系數(shù)

系統(tǒng)配置第四十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日插入法測(cè)量損耗剪斷法是根據(jù)損耗系數(shù)定義直接測(cè)量傳輸光功率而實(shí)現(xiàn)的，所用的儀器簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確，因而被確定為基準(zhǔn)方法。但這種方法是破壞性的，不利于多次重復(fù)測(cè)量。在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用插入法作為替代方法。插入法是在注入條件不變的情況下，首先測(cè)出注入器（擾模器）的輸出光功率，然后再把被測(cè)光纖接入，測(cè)出它的輸出光功率，據(jù)此計(jì)算出損耗系數(shù)。這種方法使用靈活，但應(yīng)對(duì)連接損耗作合理的修正。第四十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.2.2帶寬測(cè)量第四十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.2.2時(shí)域法測(cè)量光纖帶寬第四十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.2.3色散測(cè)量對(duì)于單模光纖，色散與光源的譜線寬度密切相關(guān)。光源的譜寬越窄，光纖的色散越小，帶寬越大。光纖色散測(cè)量有相移法和脈沖時(shí)延法，前者是測(cè)量單模光纖色散的基準(zhǔn)方法，所以這里只介紹相移法。第四十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日相移法色散測(cè)量原理第四十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.2.3相移法測(cè)量光纖色散系統(tǒng)框圖第四十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.3光器件參數(shù)測(cè)量7.3.1光源參數(shù)測(cè)量7.3.2探測(cè)器參數(shù)測(cè)量7.3.3無(wú)源光器件參數(shù)測(cè)量第四十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.3.1光源參數(shù)測(cè)量1.P-I特性測(cè)量其測(cè)量系統(tǒng)如圖所示，連續(xù)改變注入電流的大小，就可以得到激光器的P-I特性。改變激光器的溫度，在不同溫度下測(cè)量LD的P-I特性，就可以得到P-I特性隨溫度變化的關(guān)系。第五十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2.LD的光譜特性測(cè)量LD的光譜特性如圖7..2所示，通常采用光譜分析儀直接測(cè)量LD的光譜特性，可以注入直流，也可以在一定的偏置下加不同的調(diào)制信號(hào)。從光譜特性曲線，可以得到LD的峰值波長(zhǎng)、中心波長(zhǎng)、光譜寬度和邊模抑制比。中心波長(zhǎng)定義為最大峰值功率下降50%（3dB）對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)寬度。光譜寬度定義為峰值功率下降20dB（下降到1%）所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)寬度。邊模抑制比定義為峰值波長(zhǎng)功率與相鄰次高峰值波長(zhǎng)功率之比。第五十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.3.2LED和LD的光譜特性a）LED的光譜特性b）多模LD的光譜特性c）單模LD的光譜特性第五十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.LD的調(diào)制響應(yīng)特性測(cè)量調(diào)制響應(yīng)有時(shí)域測(cè)量法和頻域測(cè)量法。時(shí)域法是測(cè)量LD的脈沖響應(yīng)特性，從中可以得到上升時(shí)間和下降時(shí)間。上升時(shí)間定義為輸出功率從幅值的10%上升到90%所需的時(shí)間，如圖所示。下降時(shí)間與上升時(shí)間的定義正好相反。第五十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日頻域法是測(cè)量LD的頻率響應(yīng)頻域法測(cè)量LD的頻率響應(yīng)，用3dB調(diào)制帶寬表示。測(cè)量采用網(wǎng)絡(luò)分析儀和高速光探測(cè)器，網(wǎng)絡(luò)分析儀也可以用高速信號(hào)源和頻譜分析儀代替。測(cè)量系統(tǒng)如圖所示。網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出的掃頻信號(hào)加在LD上，LD的輸出經(jīng)光探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再輸入到網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入口，以便進(jìn)行頻譜分析。在網(wǎng)絡(luò)分析儀上就可以直接觀察到LD的調(diào)制響應(yīng)。第五十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.3.3頻域法測(cè)量LD的調(diào)制響應(yīng)特性圖表示測(cè)量到的1.3mDFB激光器在不同偏流下的小信號(hào)調(diào)制響應(yīng)曲線，當(dāng)DFB激光器偏置電流是閾值的7.7倍時(shí)，3dB調(diào)制帶寬f3dB

約增加到14GHz。第五十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.3.2探測(cè)器參數(shù)測(cè)量只要測(cè)量出探測(cè)器的入射光功率Pin、光生電流IP就可以用式（）求得響應(yīng)度。光生電流等于有光入射時(shí)流經(jīng)電阻RL上電流減去暗電流Id，即光生電流IP=V2有光/RLId，這里V2有光是有光入射時(shí)電阻RL上的電壓，如圖所示。改變電位器R2，可以調(diào)節(jié)施加在探測(cè)器上的偏壓V1。測(cè)出響應(yīng)度R后，用式(4.2.4)就可以算出量子效率。響應(yīng)度R和量子效率與波長(zhǎng)的關(guān)系曲線如圖所示。第五十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2.探測(cè)器暗電流測(cè)量無(wú)光照射時(shí)，反向偏置下外電路流過(guò)的反向電流稱為暗電流（Id），其大小與外加反向偏壓有關(guān)。偏壓越低，暗電流越小。當(dāng)偏壓接近Vbr時(shí)，暗電流急劇增加。暗電流定義為無(wú)光照時(shí)，PIN管在規(guī)定的反向電壓下，或APD管在90%擊穿電壓下（V1=0.9Vbr），把探測(cè)器全部屏蔽遮擋后，流經(jīng)電阻RL上電流，其值為Id=V2無(wú)光/RL。測(cè)量原理圖如圖所示。第五十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.探測(cè)器光譜響應(yīng)特性測(cè)量光譜響應(yīng)特性是在規(guī)定的反向偏壓和恒定的入射光功率條件下測(cè)得的。一般定義光譜響應(yīng)范圍為響應(yīng)度峰值的10%（10dB）所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)波長(zhǎng)之間的范圍。圖表示探測(cè)器光譜響應(yīng)特性測(cè)量系統(tǒng)方框圖，測(cè)出不同波長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)的探測(cè)器響應(yīng)度，然后畫(huà)出響應(yīng)度-波長(zhǎng)特性（R-）曲線，如圖所示，從該曲線就可以求出探測(cè)器的光譜響應(yīng)范圍。如果分光鏡對(duì)所有波長(zhǎng)的分光比都相同，那么只要知道分光鏡的分光比，就可以知道送入探測(cè)器的光功率，比如分光比為1:1，則認(rèn)為光功率計(jì)讀出的光功率就是送入探測(cè)器的光功率。第五十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日4.APD反向擊穿電壓Vbr測(cè)試APD的倍增作用是隨反向偏壓增加而增大，但偏壓增加到一定值后，暗電流將急劇增加，此時(shí)工作狀態(tài)不穩(wěn)定，管子有擊穿的危險(xiǎn)。因此，我們可以利用暗電流的變化特性來(lái)測(cè)試APD的擊穿電壓Vbr。對(duì)于Si-APD，在無(wú)光照射時(shí)，逐步增加反向偏壓，使反向電流（即暗電流）增加到10A時(shí)所對(duì)應(yīng)的偏壓，即為反向擊穿電壓；對(duì)于Ge-APD，增加反向偏壓，使暗電流為100A時(shí)所對(duì)應(yīng)的偏壓即為反向擊穿電壓。圖表示其測(cè)量原理圖，測(cè)試時(shí)，調(diào)節(jié)電位器R2改變APD的偏置電壓，并由V1測(cè)出，暗電流由RL上的電壓來(lái)計(jì)算。APD的擊穿電壓一般為數(shù)十伏到數(shù)百伏。應(yīng)該指出，擊穿電壓并非破壞電壓，是指當(dāng)撤去外電壓時(shí)，器件還能恢復(fù)正常工作的電壓。第五十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日5.APD倍增因子M的測(cè)量平均雪崩增益M由式（）給出，即M=IM/IP，式中IP是初始的光生電流，IM是倍增后的總輸出電流的平均值，M與結(jié)上所加的反向偏壓和入射的光功率有關(guān)。所以在測(cè)量時(shí)，先給APD一定的光功率，比如1W，測(cè)出RL上的電流，如果忽略暗電流，則認(rèn)為該電流就是初始的光生電流IP；然后，置偏壓V1=(1/4~1/8)Vbr，測(cè)出RL上的電流，如果忽略暗電流，則此時(shí)的電流就是IM。然后由IM和IP計(jì)算出該偏壓下的M。多測(cè)幾次就可以作出M和偏壓的關(guān)系曲線。圖表示測(cè)試M的原理圖。第六十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日6.探測(cè)器響應(yīng)帶寬測(cè)量第六十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.3.5時(shí)域法測(cè)量PD響應(yīng)帶寬響應(yīng)帶寬時(shí)域法測(cè)量系統(tǒng)如圖所示，脈沖源產(chǎn)生的窄脈沖信號(hào)送入外調(diào)制器，對(duì)LD產(chǎn)生的連續(xù)光進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制器的輸出信號(hào)經(jīng)EDFA放大，濾除ASE噪聲后送入光探測(cè)器接收，其響應(yīng)輸出送入取樣示波器，在這里與脈沖源送入的時(shí)鐘信號(hào)比較，就可以得到探測(cè)器對(duì)窄脈沖的響應(yīng)，從曲線可以求得上升時(shí)間。第六十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D7.3.6頻域法測(cè)量PD響應(yīng)帶寬圖表示頻域法測(cè)量響應(yīng)帶寬原理圖圖表示探測(cè)器響應(yīng)帶寬定義第六十三頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.3.3無(wú)源光器件參數(shù)測(cè)量無(wú)源光器件種類(lèi)很多，如3.1節(jié)·已介紹的那樣，但較為典型的器件是WDM器件。WDM器件的主要參數(shù)有插入損耗和偏振相關(guān)損耗、中心波長(zhǎng)和通道特性、信道間隔和隔離度等。我們就以WDM器件為例，說(shuō)明如何對(duì)各參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。第六十四頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日1.中心波長(zhǎng)和帶寬測(cè)量通道特性是指WDM器件各信道的濾波特性，ITU-T規(guī)定可用1dB、3dB、20dB、30dB帶寬表示，3dB帶寬中心點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為信道的中心波長(zhǎng)，這些參數(shù)均應(yīng)符合ITU-TG.692的要求，測(cè)量系統(tǒng)如圖所示。寬譜光源的輸出送入WDM器件的輸入端，用光譜分析儀測(cè)量WDM器件每個(gè)輸出信道的濾波特性，從中可以得到中心波長(zhǎng)和3dB帶寬。第六十五頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日2.插入損耗測(cè)量WDM器件的插入損耗（InsertLoss,IL）測(cè)量系統(tǒng)如圖所示，當(dāng)測(cè)某一信道，如1信道時(shí)，首先要使波長(zhǎng)可調(diào)光源的輸出為1信道，用光功率計(jì)測(cè)出其光功率，然后再測(cè)出波分解復(fù)用器1信道的輸出光功率，二者之差就是該信道的插入損耗。重復(fù)前面的過(guò)程，就可以測(cè)出其他波長(zhǎng)信道的插入損耗。第六十六頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日隔離度和串?dāng)_測(cè)量

（a）隔離度第六十七頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日3.隔離度和串?dāng)_測(cè)量

（b）串?dāng)_第六十八頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日隔離度和串?dāng)_的測(cè)量比如，測(cè)量信道1對(duì)信道2的隔離度，將波長(zhǎng)可調(diào)光源的輸出波長(zhǎng)調(diào)到信道2的標(biāo)稱波長(zhǎng)上，分別測(cè)量信道1和信道2的輸出光功率，由式（）就可以計(jì)算出信道1對(duì)信道2的隔離度。一般要求相鄰信道的隔離度大于25dB，非相鄰信道的隔離度大于22dB。第六十九頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日4.偏振相關(guān)損耗測(cè)量第七十頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日最大值/最小值搜尋法測(cè)試比如測(cè)量WDM器件某一信道的偏振相關(guān)損耗時(shí)，將波長(zhǎng)可調(diào)光源的輸出波長(zhǎng)調(diào)整到該信道（1）的標(biāo)稱波長(zhǎng)上，通過(guò)偏振控制器改變測(cè)試光信號(hào)的偏振狀態(tài)，測(cè)量不同偏振光對(duì)應(yīng)的插入損耗。計(jì)算出不同偏振狀態(tài)下的插入損耗的最大和最小值的差，即為該信道（1）的偏振相關(guān)損耗。改變光源的輸出波長(zhǎng)，可以測(cè)出各個(gè)信道的偏振相關(guān)損耗，其中最大者為波分復(fù)用器的最大偏振相關(guān)損耗。目前已有一些可以同時(shí)測(cè)量器件插入損耗、回波損耗、偏振相關(guān)損耗、色散和偏振模色散的儀器。第七十一頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.4光纖通信系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試光纖通信系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試主要有光路指標(biāo)和設(shè)備指標(biāo)測(cè)試，現(xiàn)分別加以介紹。光路指標(biāo)是衡量一個(gè)光通信系統(tǒng)優(yōu)劣的重要參數(shù)。光路測(cè)試需要的測(cè)試儀表有：PCM傳輸特性分析儀一套，光功率計(jì)一臺(tái)和光衰減器一個(gè)。測(cè)試時(shí)，要求設(shè)備至少工作半小時(shí)無(wú)誤碼，才能開(kāi)始測(cè)試。第七十二頁(yè)，共七十九頁(yè)，2022年，8月28日7.4.1平均發(fā)射光功率和消光比測(cè)試平均發(fā)射光功率與信號(hào)的占空比有關(guān)，對(duì)于NRZ碼，當(dāng)占空比為50%時(shí)，