第8章不過(guò)不剛剛

第8章光纖與光纜測(cè)試技術(shù)8.1光時(shí)域反射儀(OTDR)8.2光源與光功率計(jì)8.3光纖平均衰減測(cè)試8.4光纖接頭衰減測(cè)試8.5光纖長(zhǎng)度的測(cè)試8.6光纖傳輸帶寬測(cè)試 8.1光時(shí)域反射儀（OTDR）

光時(shí)域反射儀(OTDR，OpticalTimeDomainReflectometer)是一種科技含量很高的精密儀表，它廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、教學(xué)和施工現(xiàn)場(chǎng)。

原理：背向散射測(cè)試技術(shù)。

測(cè)試范圍：

①能測(cè)試整個(gè)光纖鏈路的衰減

②能提供和長(zhǎng)度有關(guān)的衰減細(xì)節(jié)。

③測(cè)試接頭損耗及故障點(diǎn)。

優(yōu)點(diǎn)：

①它具備非破壞性且只需在一端測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)。

②功能多、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量的重復(fù)性高、體積小、不需其它儀表配合、能自動(dòng)存儲(chǔ)和打印測(cè)量結(jié)果，目前已成為光通信系統(tǒng)工程檢測(cè)中最重要的儀表。如圖8.1所示是一種便攜式光時(shí)域反射儀。光時(shí)域反射儀（OTDR）的主要功能為：

①單盤(pán)光纜傳輸損耗和光纜長(zhǎng)度的檢測(cè)。

②光纜連接工藝的監(jiān)測(cè)。

③中繼段狀態(tài)的測(cè)量，包括各盤(pán)光纜的損耗、各個(gè)接頭的損耗及整個(gè)中繼段的平均損耗的測(cè)量。

④線路故障原因及故障點(diǎn)位置的準(zhǔn)確判斷。

⑤OTDR自動(dòng)存儲(chǔ)、打印的背向散射信號(hào)曲線可以作為線路的重要技術(shù)檔案。圖8.1便攜式光時(shí)域反射儀8.1.1光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理

圖8.2為光時(shí)域反射儀（OTDR）的工作原理框圖。

半導(dǎo)體光源（LED或LD）在驅(qū)動(dòng)電路調(diào)制下輸出光脈沖，經(jīng)過(guò)定向光耦合器和活動(dòng)連接器注入被測(cè)光纜線路，成為入射光脈沖。入射光脈沖在線路中傳輸時(shí)會(huì)在沿途產(chǎn)生瑞利散射光和菲涅爾反射光。瑞利散射起源于光纖纖芯中顆粒線度小于波長(zhǎng)的微粒的不均勻性。石英玻璃在熔融固化過(guò)程中，熱場(chǎng)不可能理想恒定，摻雜成份在光纖中的分布也不可能理想均勻，纖芯中玻璃體本身的顆粒線度和分布都不可避免地呈現(xiàn)非均勻狀態(tài)。因此單模光纖纖芯的折射率雖然從宏觀上是均勻的，但實(shí)際上線路各處的折射率呈現(xiàn)微小的差異。激光在光纖中傳播時(shí)便會(huì)在沿途出現(xiàn)光的散射，這種散射就是瑞利散射，它是產(chǎn)生光纖固有損耗的主要根源。光纖纖芯中玻璃體的顆粒是隨機(jī)出現(xiàn)的，因此可以認(rèn)為纖芯各個(gè)微小區(qū)間內(nèi)產(chǎn)生的瑞利散射光只與該處到達(dá)的光脈沖的強(qiáng)度有關(guān)。散射光的方向也是隨機(jī)出現(xiàn)的，四面八方出現(xiàn)的概率相同。大部分瑞利散射光將折射入包層后衰減掉，其中與光脈沖傳播方向相反的背向瑞利散射光將會(huì)沿著光纖傳輸?shù)骄€路的進(jìn)光端口，經(jīng)定向耦合分路射向光電探測(cè)器，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大和數(shù)字平均化理，最后將處理過(guò)的電信號(hào)與從光源背面發(fā)射提取的觸發(fā)信號(hào)同步掃描在示波器上，成為反射光脈沖。我們可以在光時(shí)域反射儀的顯示屏上很清楚地看到入射光脈沖、反射光脈沖、接頭點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、故障點(diǎn)以及衰減分布曲線。OTDR測(cè)試事件類型及顯示如圖8.3所示。圖8.2光時(shí)域反射儀工作原理框圖圖8.3OTDR測(cè)試事件類型及顯示8.1.2光時(shí)域反射儀（OTDR）的參數(shù)設(shè)置

1.測(cè)試波長(zhǎng)選擇

在進(jìn)行光纖測(cè)試前先選擇(或調(diào)出)測(cè)試波長(zhǎng)。單模光纖只選擇1310nm或1550nm。由于1550nm波長(zhǎng)對(duì)光纖彎曲損耗的影響比1310nm波長(zhǎng)敏感得多，因此不管是光纜線路施工、光纜線路維護(hù)，還是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、教學(xué)，使用OTDR對(duì)某條光纜或某光纖傳輸鏈路進(jìn)行全程光纖背向散射信號(hào)曲線測(cè)試，一般多選用1550nm波長(zhǎng)。1310nm和1550nm兩波長(zhǎng)的測(cè)試曲線的形狀是一樣的，測(cè)得的光纖接頭損耗值也基本一致。若在1550nm波長(zhǎng)測(cè)試沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，那么1310nm波長(zhǎng)測(cè)試也肯定沒(méi)問(wèn)題。選擇1550nm波長(zhǎng)測(cè)試，可以很容易發(fā)現(xiàn)光纖全程是否存在彎曲過(guò)度的情況。如果發(fā)現(xiàn)曲線上某處有較大的損耗臺(tái)階，再用1310nm波長(zhǎng)復(fù)測(cè)：若在1310nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階消失，說(shuō)明該處的確存在彎曲過(guò)度情況，需要進(jìn)一步查找并排除；若在1310nm波長(zhǎng)下?lián)p耗臺(tái)階同樣大，則在該處光纖可能還存在其他問(wèn)題，還需要查找排除。2.光纖折射率選擇

現(xiàn)在使用的單模光纖的折射率基本在1.4600～1.4800范圍內(nèi)，要根據(jù)光纜或光纖生產(chǎn)廠家提供的值來(lái)選擇。對(duì)于G.652單模光纖，在實(shí)際測(cè)試時(shí)若用1310nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在1.4680；若用1550nm波長(zhǎng)，折射率一般選擇在1.4685。折射率選擇不準(zhǔn)會(huì)影響測(cè)試長(zhǎng)度。3.測(cè)試脈沖寬度選擇

一般是根據(jù)被測(cè)光纖長(zhǎng)度，先選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試脈寬，預(yù)測(cè)試一兩次后，從中確定一個(gè)最佳值。

◆光脈沖寬度過(guò)大：會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的菲涅爾反射，會(huì)使盲區(qū)加大。

◆光脈沖寬度較窄：雖然有較小的盲區(qū)，但是測(cè)試光脈沖過(guò)窄時(shí)光功率肯定過(guò)弱，相應(yīng)的背向散射信號(hào)也弱，背向散射信號(hào)曲線會(huì)起伏不平，測(cè)試誤差大。

設(shè)置的光脈沖寬度既要保證沒(méi)有過(guò)強(qiáng)的盲區(qū)效應(yīng)，又要保證背向散射信號(hào)曲線有足夠的分辨率，能看清光纖沿線上每一點(diǎn)的情況。4.測(cè)試量程選擇

OTDR的量程是指OTDR的橫坐標(biāo)能達(dá)到的最大距離。測(cè)試時(shí)應(yīng)根據(jù)被測(cè)光纖的長(zhǎng)度選擇量程，量程為被測(cè)光纖長(zhǎng)度的1.5倍比較好。

◆量程選擇過(guò)小光時(shí)域反射儀的顯示屏上看不全面；

◆量程選擇過(guò)大時(shí)光時(shí)域反射儀的顯示屏上橫坐標(biāo)壓縮看不清楚。

根據(jù)工程技術(shù)人員的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，所選的測(cè)試量程若能使背向散射曲線大約占到OTDR顯示屏的70%時(shí)，不管是長(zhǎng)度測(cè)試還是損耗測(cè)試都能得到比較好的直視效果和準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。5.平均化時(shí)間選擇

由于背向散射光信號(hào)極其微弱，一般采用多次統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)提高信噪比。OTDR測(cè)試曲線是將每次輸出脈沖后的反射信號(hào)采樣，并把多次采樣做平均化處理以消除隨機(jī)事件，平均化時(shí)間越長(zhǎng)，噪聲電平越接近最小值，動(dòng)態(tài)范圍就越大。平均化時(shí)間為3min獲得的動(dòng)態(tài)范圍比平均化時(shí)間為1min獲得的動(dòng)態(tài)范圍提高0.8dB。一般來(lái)說(shuō)，平均化時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)試精度越高。為了提高測(cè)試速度，縮短整體測(cè)試時(shí)間，測(cè)試時(shí)間可在0.5～3min內(nèi)選擇。 表8.1OTDR量程、測(cè)試光脈沖寬度與盲區(qū)寬度

(亦即菲涅爾反射峰寬度)對(duì)應(yīng)表8.1.3OTDR測(cè)試基本步驟

使用OTDR進(jìn)行測(cè)試時(shí)要詳細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，學(xué)生應(yīng)在教師指導(dǎo)下進(jìn)行測(cè)試。

1.器連接儀

使用OTDR可以對(duì)單盤(pán)光纖和單盤(pán)光纜以及中繼段光纜進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試連接的方法是：OTDR—光纖連接器—第1盤(pán)光纖—第2盤(pán)光纖…第n盤(pán)光纖，終端不連接任何設(shè)備，如圖8.4所示。圖8.4OTDR背向散射法測(cè)試原理圖2.測(cè)試工作

（1）打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)(給OTDR供電并預(yù)熱)：較大功率的OTDR直接使用市電，較小功率的OTDR自身帶充電電池。

（2）測(cè)試參數(shù)選擇：①測(cè)試波長(zhǎng)選擇；②光纖折射率選擇；③測(cè)試脈沖寬度選擇；④測(cè)試量程選擇；⑤平均化時(shí)間選擇。各參數(shù)的選擇如8.1.2節(jié)所述。

（3）開(kāi)始測(cè)試：按下START/STOP鍵，OTDR開(kāi)始工作。開(kāi)啟ODR激光器，OTDR顯示被測(cè)光纖鏈路的背向散射信號(hào)曲線，待曲線穩(wěn)定下來(lái)，可調(diào)節(jié)光標(biāo)對(duì)曲線進(jìn)行分析。（4）觀察并分析OTDR背向散射曲線：

①觀察OTDR工作波形：我們可以全程觀察被測(cè)光纖的全部特性，可以尋找發(fā)送光信號(hào)點(diǎn)、反射光信號(hào)點(diǎn)、斷裂點(diǎn)、接續(xù)點(diǎn)、連接點(diǎn)等。

②測(cè)試單盤(pán)光纖的長(zhǎng)度和多盤(pán)光纖的長(zhǎng)度：通過(guò)OTDR的顯示屏可以方便的讀出某單盤(pán)光纖的長(zhǎng)度為2.04km，某中繼段光纖長(zhǎng)度為50.06km等。

③測(cè)試光纖的平均損耗：?jiǎn)文９饫w每km的平均損耗在0.5dB左右，我們同樣方便的讀出損耗0.34dB/km、0.27dB/km等。④測(cè)試光纖的接頭損耗：通過(guò)選取四個(gè)工作點(diǎn)我們?nèi)钥梢苑奖愕刈x出接頭損耗值。接頭損耗值為0.05dB/個(gè)，優(yōu)良的接繼點(diǎn)僅為0.02dB/個(gè)。

⑤尋找光纖損耗點(diǎn)和斷裂點(diǎn)：光纖的損耗點(diǎn)和斷裂點(diǎn)處OTDR曲線呈陡然下降趨勢(shì)，根據(jù)下降點(diǎn)我們很方便地找出損耗點(diǎn)和斷裂點(diǎn)，再用測(cè)試長(zhǎng)度的方法確定損耗點(diǎn)和斷裂點(diǎn)的具體位置。

⑥對(duì)光纖質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)：好的光纖損耗小，曲線下降緩慢且平坦；差的光纖損耗大、斷裂的光纖損耗更大，曲線下降加快且陡峭，根據(jù)這些特點(diǎn)我們很方便地挑選優(yōu)良的光纖，淘汰差等的光纖，為光纖線路的建設(shè)做好準(zhǔn)備。

（5）保存和/或打印OTDR背向散射曲線。 8.2光源與光功率計(jì)

8.2.1高穩(wěn)定度光源

1.用途與分類

光源是光特性測(cè)試不可缺少的信號(hào)源，光纖通信測(cè)量中使用的光源有三種：

(1)穩(wěn)定光源：是測(cè)量光纖衰減、光纖接續(xù)損耗以及光器件的插入損耗等不可缺少的儀表。根據(jù)采用發(fā)光器件的不同，穩(wěn)定光源又可分發(fā)光二極管LED式和激光二極管LD式兩類。(2)白色光源：是測(cè)量光纖、光器件等損耗波長(zhǎng)特性用的最佳光源，通常以鹵鎢燈作為發(fā)光器件。

(3)可見(jiàn)光光源：一般用于簡(jiǎn)單的光纖斷線障礙測(cè)試、光器件的損耗測(cè)量、端面檢查、纖芯對(duì)準(zhǔn)及數(shù)值孔徑測(cè)量等，以氦－氖氣體激光器作為發(fā)光器件。2.工作原理

1)發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源

發(fā)光二極管LED

是比較穩(wěn)定的半導(dǎo)體發(fā)光

器件，只要工作環(huán)境溫度

保持一定，其輸出光功率

就可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)

定。為了穩(wěn)定發(fā)光二極管

的輸出光功率，一般采用

圖8.5所示的溫度補(bǔ)償式的穩(wěn)定電路。LED發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源體積較小，發(fā)出的光源功率也較小，可以做成便攜式光源。圖8.5發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源2)LD激光二極管式穩(wěn)定光源

影響半導(dǎo)體激光器LD輸出光功率的因素：

閾值電流、功率效率、溫度和時(shí)間的變化等。

解決辦法：

①自動(dòng)溫度控制(ATC)對(duì)LD的工作環(huán)境溫度進(jìn)行恒溫控制；

②自動(dòng)功率控制(APC)對(duì)LD的輸出光功率進(jìn)行穩(wěn)定控制。

如圖8.6所示是實(shí)現(xiàn)輸出光功率穩(wěn)定的LD激光二極管式穩(wěn)定光源的原理框圖。LD激光二極管式穩(wěn)定光源體積較大，發(fā)出的光源功率也較大，可以做成臺(tái)式光源。圖8.6LD激光二極管式穩(wěn)定光源原理框圖3.穩(wěn)定光源使用方法與注意事項(xiàng)

圖8.7臺(tái)式穩(wěn)定光源如圖8.7所示是一種臺(tái)式穩(wěn)定光源，其使用方法和注意事項(xiàng)如下：

1）穩(wěn)定光源使用方法

①正確連接測(cè)試光纖，穩(wěn)定光源一般與光功率計(jì)聯(lián)合使用。

②打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，使工作模式和工作波長(zhǎng)指示燈亮。

③調(diào)整波長(zhǎng)操作鍵選擇所用工作波長(zhǎng)，從850nm、1300nm、1310nm和1550nm中選擇，此時(shí)所選中的某一波長(zhǎng)指示燈亮。

④調(diào)整工作模式鍵選擇光源工作模式，此時(shí)模式指示燈變換，直至所選擇的工作模式燈亮。

⑤讓光源加電5～10min，使輸出的光功率穩(wěn)定。2）穩(wěn)定光源使用中的注意事項(xiàng)

①儀器應(yīng)避免機(jī)械振動(dòng)、碰撞、跌落及其他機(jī)械損傷。

②光功率輸出口應(yīng)嚴(yán)格避免光纖端頭與其他硬物、臟物觸及，使用前先用清潔劑擦凈，待晾干后方可使用，盡可能減少本機(jī)的FC頭與被測(cè)件的連接次數(shù)。

③光功率輸出口為精密機(jī)械結(jié)構(gòu)，每次FC型連接器在連接插入之前，一定要對(duì)準(zhǔn)定位槽，上固定件時(shí)不要過(guò)分用力，但要旋緊。8.2.2光功率計(jì)

1.用途與分類

光功率計(jì)是用來(lái)測(cè)量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富裕度及接收機(jī)靈敏度等值的儀表，是光纖通信系統(tǒng)中最基本，也是最重要的測(cè)量?jī)x表之一。光功率計(jì)的種類很多，具體分類如下。

①根據(jù)顯示方式的不同，可分成模擬顯示型和數(shù)字顯示型兩類。

②根據(jù)可接收光功率大小的不同，可分成高光平型(測(cè)量范圍為+10～-40dBm)、中光平型(范圍為0～-55dBm)和低光平型(范圍為0～-90dBm)三類。

③根據(jù)光波長(zhǎng)的不同，可分為長(zhǎng)波長(zhǎng)型(范圍為1.0～1.7μm)、短波長(zhǎng)型(范圍為0.4～1.1μm)和全波長(zhǎng)型(范圍為0.7～1.6μm)三類。④根據(jù)接收方式的不同，可將光功率計(jì)分成連接器式和光束式兩類。

⑤根據(jù)攜帶方式的不同，還可分為臺(tái)式光功率計(jì)和便攜式光功率計(jì)。便攜式光功率計(jì)臺(tái)式光功率計(jì)2.工作原理

光功率計(jì)組成：由顯示器(又稱指示器，屬于主機(jī)部分)和檢測(cè)器(探頭)兩大部分組成。

圖8.8臺(tái)式光功率計(jì)圖8.9數(shù)字顯示式光功率計(jì)原理框圖3.光功率計(jì)的測(cè)量方法和測(cè)試步驟

1）光功率計(jì)測(cè)量方法

(1)線性顯示方式。以最基本的光功率單位W及其派生單位mW、μW、nW、pW等為單位進(jìn)行功率值的顯示。測(cè)量某被測(cè)光的絕對(duì)功率大小時(shí)常用這種方式。

（2）對(duì)數(shù)顯示方式。以光功率的對(duì)數(shù)分貝值為單位進(jìn)行功率值的顯示。光通信中常用以mW為參考值的dBm單位來(lái)表示功率，dBm與mW換算公式為：Pm(dBm)=10×Log(P/1mW)式中：Pm─—光功率以dBm為單位時(shí)的數(shù)值

P─—光功率以mW為單位時(shí)的數(shù)值（3）相對(duì)測(cè)量方式。把被測(cè)光功率的dBm減去預(yù)先選定的功率參考值，再進(jìn)行顯示，此時(shí)的讀數(shù)是一個(gè)相對(duì)值，單位為dB，而dB單位實(shí)際上就是在取定1mW作為功率參考值的相對(duì)測(cè)量方式的特殊情形，相對(duì)測(cè)量數(shù)值與對(duì)數(shù)顯示數(shù)值的關(guān)系是：Pr(dB)=Pm(dBm)-Pmo(dBm)式中：Pr——相對(duì)測(cè)量方式的讀數(shù)；

Pm——對(duì)數(shù)顯示時(shí)的光功率讀數(shù)；

Pm0——以dBm為單位時(shí)的參考光功率值。2）光功率計(jì)測(cè)試步驟

（1）開(kāi)機(jī)。按下電源開(kāi)關(guān)鍵“POWER”，開(kāi)機(jī)后儀表進(jìn)行自檢、顯示標(biāo)志。

（2）調(diào)零。調(diào)零主要是對(duì)光探測(cè)器的暗電流及噪聲等功率的消除，因此應(yīng)將探測(cè)器完全遮光（用保護(hù)蓋即可），當(dāng)然也可以在背景光下調(diào)零，但背景光功率不能超過(guò)最小量程的一半。調(diào)零只需按“ZERO”鍵即可自動(dòng)進(jìn)行。在測(cè)試中的任何時(shí)候都可重新對(duì)控測(cè)器進(jìn)行遮光調(diào)零。（3）波長(zhǎng)及校準(zhǔn)因子的設(shè)定。

①波長(zhǎng)設(shè)置：根據(jù)被測(cè)光波長(zhǎng)設(shè)定右顯示窗內(nèi)的波長(zhǎng)值。利用“SHIFT”鍵來(lái)完成設(shè)置。波長(zhǎng)值可以以1nm或50nm步進(jìn)。②校準(zhǔn)因子：設(shè)置校準(zhǔn)因子功能是為了進(jìn)行整機(jī)系統(tǒng)校準(zhǔn)。如經(jīng)過(guò)計(jì)量，整機(jī)系統(tǒng)誤差為-0.55dB，完成了校準(zhǔn)因子0.55dB的設(shè)置。由于機(jī)內(nèi)帶有RAM后備電池，可保證在關(guān)機(jī)時(shí)，也不會(huì)丟失RAM中的信息，因此校準(zhǔn)因子可永久地保持在機(jī)內(nèi)，直到下次被改變。加入校準(zhǔn)因子后顯示的功率值是補(bǔ)償后的實(shí)際功率值。（4）測(cè)量方式的選擇及量程選擇。根據(jù)測(cè)試特點(diǎn)，可以用“dBm/W”及“dB(REL)”鍵選定測(cè)量方式，測(cè)量方式在測(cè)試中可隨時(shí)按需要相互改變。

（5）記錄儀輸出與監(jiān)視輸出。記錄儀輸出是一個(gè)BNC插座，可輸出與功率線性讀數(shù)成正比的直流電壓，可直接接在X-Y記錄儀上。監(jiān)視輸出相當(dāng)于一個(gè)低頻簡(jiǎn)易O/E變換器。在-30dBm以上量程，其帶寬約1MHz。在-30～-50dBm功率范圍，其帶寬約100Hz。8.2.3便攜式光纖多用表

光纖多用表是集光源和光功率計(jì)于一身的便攜式儀表，除可進(jìn)行光功率絕對(duì)、相對(duì)測(cè)量外，還可自成系統(tǒng)完成光纖、光纜及光無(wú)源器件光衰減等參數(shù)的測(cè)量。國(guó)產(chǎn)AV3662光纖多用表采用微機(jī)控制，可直接測(cè)量850nm、1300nm、1310nm、1550nm波長(zhǎng)的光，還可自調(diào)零、自動(dòng)切換量程、量程保持、數(shù)據(jù)平均處理等。圖8.10所示為一種便攜式光纖多用表。

便攜式光纖多用表的開(kāi)關(guān)分三擋：OFF(電源關(guān)閉狀態(tài))、ON(光功率測(cè)量狀態(tài))、LOSS(光損耗測(cè)量狀態(tài))。光功率有輸入輸出兩個(gè)插座：INPUT（光輸入插座）、OUTPUT（光輸出插座）。使用時(shí)打開(kāi)護(hù)蓋，平時(shí)蓋上護(hù)蓋。圖8.10便攜式光纖多用表 8.3光纖平均衰減測(cè)試

8.3.1光纖平均衰減的切斷法測(cè)試

1.切斷法測(cè)試連接

測(cè)試原理如圖8.11所示。使用的儀表和器材如下：

圖8.11切斷法測(cè)試原理圖(1)光源。應(yīng)采用穩(wěn)定輻射的光源，如鹵鎢燈、激光器或發(fā)光二極管。依據(jù)測(cè)量類型選擇合適的光源。在測(cè)量過(guò)程的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，光源位置、光強(qiáng)和波長(zhǎng)應(yīng)保持穩(wěn)定。用規(guī)定窄的光源譜線半幅全寬(FWHM)來(lái)保證對(duì)光纖衰減譜特性有足夠的分辨率。（2）被測(cè)光纖?？梢允菃文９饫w也可以是多模光纖，可以是單盤(pán)光纖也可以是多盤(pán)光纖。一般測(cè)試多使用G.652單模光纖。

（3）注入系統(tǒng)。采用的注入條件必須保證足以激勵(lì)基模，穩(wěn)定的注入方法有單模光纖注入和多模光纖注入技術(shù)。

（4）光功率計(jì)。應(yīng)使用合適的光功率計(jì)，以便將從被測(cè)光纖輸出的所有輻射光都耦合到光探測(cè)器。光功率計(jì)的光譜響應(yīng)與光源的光譜特性相適應(yīng)，光功率計(jì)應(yīng)穩(wěn)定，且具有線性靈敏特性。2.測(cè)量方法

被測(cè)光纖的兩個(gè)端面應(yīng)清潔、光滑，且與光纖軸垂直。測(cè)量未成纜光纖應(yīng)在松繞的光纖盤(pán)上進(jìn)行，即光纖盤(pán)表面不應(yīng)引起微彎。將被測(cè)光纖放入測(cè)量裝置中，記錄輸出光功率P2；保持注入條件不變，將光纖切斷至截留長(zhǎng)度(例如，距離光注入點(diǎn)2m)，記錄從光纖截留長(zhǎng)度輸出的光功率P1。由測(cè)得的P1和P2計(jì)算出P1與P2兩功率點(diǎn)間光纖段的衰減和衰減常數(shù)。特定波長(zhǎng)下的光纖衰減A為：(8－1)光纖的衰減常數(shù)α是：（8－2）式中是被測(cè)光纖長(zhǎng)度。這種方法的優(yōu)點(diǎn)比較簡(jiǎn)單測(cè)量精度高，所以它是光纖測(cè)量的一種基準(zhǔn)測(cè)試方法。但這種測(cè)試方法需要切斷光纖是破壞性的測(cè)量，不適合光纜線路維護(hù)測(cè)試。測(cè)試時(shí)被測(cè)光纖的端頭制備須精良，端面必須是一個(gè)平整的、與軸垂直的鏡面并保持潔凈。8.3.2光纖平均衰減的插入法測(cè)試

1.插入法測(cè)試連接

插入法是將被測(cè)光纖插入到光發(fā)送設(shè)備與光接收設(shè)備之間的測(cè)試方法。插入法測(cè)量光纖衰減的原理如圖8.12所示。圖8.12插入法測(cè)試原理圖2.測(cè)量方法

測(cè)試時(shí)，先按圖8.12（a）所示，測(cè)出光功率p1；再按圖8.12（b）所示，插入被測(cè)光纖測(cè)出光功率p2。則被測(cè)光纖衰減A與衰減常數(shù)α為：（8－3）（8－4）式中：P1——連接器B的輸出功率；

P2——連接器C的輸出功率；

A1j——一個(gè)連接器的衰減；

l——被測(cè)光纖的長(zhǎng)度（km）。3.使用光纖多用表的插入法測(cè)試

把被測(cè)光纖的一端接入光纖多用表的“OUTPUT”端，另一端接在光纖多用表的“INPUT”端，按動(dòng)“λ”鍵，根據(jù)測(cè)試需要改變光波波長(zhǎng)，在“LED”上可顯示該波長(zhǎng)下的光功率，根據(jù)光纖的長(zhǎng)度可算出每公里光纖的平均衰減值。測(cè)量連線圖如8.13所示。圖8.13使用光纖多用表的插入法測(cè)試插入法是測(cè)量光纖衰減特性的第一替代法。其測(cè)量原理類似于切斷法，只不過(guò)插入法用帶活接頭的連接軟線代替短光纖進(jìn)行參考測(cè)量，計(jì)算在預(yù)先相互連接的注入系統(tǒng)和接收系統(tǒng)之間(參考條件)因插入被測(cè)光纖引起的功率衰減。因此功率P1、P2的測(cè)量沒(méi)有切斷法那么準(zhǔn)確，所以插入衰減法不適合工廠用來(lái)測(cè)量光纖和光纜制造長(zhǎng)度的衰減。插入法的優(yōu)點(diǎn)是不破壞被測(cè)光纖、操作簡(jiǎn)單，因此用插入法做成的便攜式儀表，非常適用于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量帶有光纖連接器光纜和中繼段長(zhǎng)度的總衰減。8.3.3光纖平均衰減的背向散射法測(cè)試

1.背向散射法測(cè)試原理

高純度的石英光纖瑞利散射是散射的主要來(lái)源。

原理：

①瑞利散射光波長(zhǎng)與入射光的波長(zhǎng)相同。

②它的光功率與該點(diǎn)的入射光功率成正比。

所以，只要已知入纖功率、并測(cè)試背向瑞利散射光功率就可以計(jì)算出被測(cè)光纖的衰減，故稱這種方法為背向散射法。利用這種方法做成的測(cè)量?jī)x器，叫做光時(shí)域反射計(jì)，簡(jiǎn)稱OTDR。其測(cè)量原理方框如圖8.14所示。圖8.14OTDR測(cè)試原理方框圖(1)光發(fā)射器：主要包括一個(gè)脈沖激光二極管，能產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)發(fā)射光脈沖。多波長(zhǎng)光發(fā)射器通常具有多個(gè)光源，標(biāo)稱中心波長(zhǎng)可分為850nm、1300nm、1310nm和1550nm四種。中心波長(zhǎng)應(yīng)在規(guī)定值的15nm以內(nèi)，對(duì)于精確測(cè)量中心波長(zhǎng)應(yīng)在規(guī)定值的10nm以內(nèi)。

(2)輸出口：以特有方法將被測(cè)光纖或盲區(qū)光纖連接到OTDR面板或光源尾纖上。

(3)光分路器：耦合器/光分路器將光源輸出光耦合到光纖，將后向散射光耦合到探測(cè)器，同時(shí)避免光源與探測(cè)器的直接耦合。(4)光接收器：通常包括光電二極管探測(cè)器，探測(cè)器的帶寬、靈敏度、線性度及動(dòng)態(tài)范圍應(yīng)當(dāng)和接收脈寬及接收信號(hào)電平相適應(yīng)。

(5)信號(hào)處理器：用對(duì)數(shù)響應(yīng)的方式處理信號(hào)，采用信號(hào)平均技術(shù)提高信噪比（S/N）。

(6)顯示器：用來(lái)顯示P－L曲線，得到良好的直視效果。2.測(cè)量方法

沿光纖各點(diǎn)產(chǎn)生的背向信號(hào)處理輸出，就可以從示波器熒光屏上觀察測(cè)試結(jié)果，還可以從打印機(jī)打印出的衰減曲線上確定測(cè)試結(jié)果。如果光纖無(wú)斷裂、無(wú)結(jié)構(gòu)不完善引起的高損耗區(qū)衰減，其光纖衰減A值及衰減常數(shù)α為：（8－5）（8－6）通過(guò)OTDR在熒光屏和打印機(jī)打出曲線。背向散射法是測(cè)量光纖衰減的第二替代法。它基于能從光纖中雙向后向散射光信號(hào)提取光纖衰減或衰減系數(shù)、光纖長(zhǎng)度、衰減均勻性、點(diǎn)不連續(xù)性、光學(xué)連續(xù)性、物理缺陷和接頭損耗等信息。因?yàn)楹笙蛏⑸浞ㄊ且环N非破壞性測(cè)量方法，所以這種方法被廣泛應(yīng)用在光纜研究、生產(chǎn)、質(zhì)量控制、工程施工、驗(yàn)收試驗(yàn)和安裝維護(hù)中。

背向散射法具有單端、非破壞性、多功能測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)，適用于施工維護(hù)。背向散射對(duì)多模光纖、單模光纖均適用。 8.4光纖接頭衰減測(cè)試

8.4.1光纖接頭衰減的比較法測(cè)試

1.光纖接頭衰減比較法測(cè)量圖

在工程施工測(cè)試中為得到光纖接頭衰減的精確值，多采取“四功率值”法，也稱為“比較法”和“4P法”。光纖接頭衰減測(cè)量如圖8.15所示，使用的儀表為光源和光功率計(jì)。圖8.15光纖接頭衰減測(cè)量(“四功率值”法)2.光纖接頭衰減比較法測(cè)量步驟

(1)首先在連接處D作臨時(shí)接頭。

(2)在光纖連接后的尾端C處測(cè)得接收光功率P3。

(3)在臨時(shí)接頭后的B點(diǎn)(相距D約10cm)切斷光纖，測(cè)得光功率為P2。

(4)在臨時(shí)接頭前的A點(diǎn)(相距D約10cm)切斷光纖，測(cè)得光功率為P1。

(5)在連接處D點(diǎn)將光纖作永久性連接，然后在C點(diǎn)重測(cè)得光功率為P4。測(cè)試結(jié)果應(yīng)該滿足：P1>P2>P4>P3，則此永久性連接的接頭衰減為：(8－7)例：P1=48.91μW，P2=43.8μW，P3=4.98μw，P4=5.34mW，則為保證測(cè)量精確度，用光功率計(jì)測(cè)量P1，P2時(shí)，一般測(cè)量3次取平均值。光功率計(jì)探頭要保持不動(dòng)，且每次讀數(shù)時(shí)都要注意校零。采用比較法測(cè)試接頭衰減具有精確、誤差很小的優(yōu)點(diǎn)，但操作不便，費(fèi)工費(fèi)料，適用于實(shí)驗(yàn)和精確測(cè)試的場(chǎng)合。8.4.2光纖接頭衰減的OTDR測(cè)試

1.光纖接頭衰減OTDR法測(cè)量圖

使用OTDR進(jìn)行光纖接頭衰減測(cè)量與比較法測(cè)量相比具有測(cè)試方法簡(jiǎn)單、測(cè)試速度快的特點(diǎn)。按下START/STOP鍵，OTDR開(kāi)始工作。幾秒鐘后便可獲得OTDR曲線，不用計(jì)算就可以直接讀出測(cè)試結(jié)果。2.光纖接頭衰減OTDR法測(cè)量步驟

（1）把OTDR、光纖連接器和2盤(pán)被測(cè)光纖按圖8.16（a）所示進(jìn)行連接。

（2）觀察接頭點(diǎn)兩側(cè)光纖端面最佳對(duì)準(zhǔn)時(shí)的曲線。對(duì)準(zhǔn)時(shí)由于兩側(cè)光纖端面處有空隙，所以O(shè)TDR上應(yīng)顯示如圖8.16（b）所示曲線，即對(duì)接點(diǎn)出現(xiàn)菲涅爾反射峰。最佳對(duì)準(zhǔn)時(shí)反射峰最小，對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)后段的衰減曲線下降較慢。圖8.16用OTDR測(cè)試光纖接頭衰減（3）確定接頭衰減值。光纖接頭熔接后，在OTDR屏幕上顯示如圖8.16（c）所示曲線。接頭處的反射峰消失而出現(xiàn)一個(gè)小的“臺(tái)階”，接頭后的衰減曲線上升，根據(jù)衰減曲線接頭處“臺(tái)階”的高低，便可確定接頭衰減，有的設(shè)備可以直接讀出衰減值。接頭衰減應(yīng)從兩個(gè)傳輸方向測(cè)試取平均值。

采用光時(shí)域反射計(jì)測(cè)試光纖接頭衰減，具有直觀，方便以及操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。但它的動(dòng)態(tài)范圍較小，使測(cè)試長(zhǎng)度受限制。為使測(cè)試得到精確的結(jié)果，要求儀器有高的分辨率。8.4.3光纖接頭衰減的光纖熔接機(jī)估算法

光纖熔接機(jī)是進(jìn)行光纖熔接的主要儀器，按技術(shù)發(fā)展水平分為五代機(jī)型。其中第三代光纖熔接機(jī)特征是除自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、自動(dòng)熔接外，另加上了熒屏顯示，因而又稱為芯軸直視式光纖熔接機(jī)。第三代光纖熔接機(jī)的熒屏顯示是利用機(jī)內(nèi)裝的顯微攝像機(jī)與微處理機(jī)對(duì)光纖進(jìn)行攝像及電子顯示，并可自動(dòng)熔接和估算連接損耗，光纖熔接損耗比較?。?.02～0.05dB）；第四代光纖熔接機(jī)的特點(diǎn)是：不僅可以對(duì)光纖進(jìn)行自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)、熔接和連接損耗檢測(cè)，而且具有熱接頭圖像處理系統(tǒng)，對(duì)熔接的全過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，攝取熔接過(guò)程中的熱圖像加以分析，判斷光纖纖芯的變形、移位、雜質(zhì)和氣泡等與連接損耗有關(guān)的信息，因此能更全面、準(zhǔn)確地估算出接頭損耗，光纖熔接損耗很小（0.02dB左右）。圖8.17是使用某第四代光纖熔接機(jī)進(jìn)行單模光纖熔接的光纖接頭衰耗估算資料?？梢钥闯鼋永m(xù)時(shí)間為2007年3月12日，光纖熔接損耗為0.01dB。圖8.17光纖接頭衰耗估算資料

8.5光纖長(zhǎng)度的測(cè)試

8.5.1傳輸脈沖時(shí)延測(cè)量法

傳輸脈沖時(shí)延測(cè)量法進(jìn)行光纖長(zhǎng)度測(cè)量的原理如圖8.18所示。使用的儀表是光脈沖發(fā)生器、光接收器和取樣示波器。光脈沖發(fā)生器接在被測(cè)光纖的首端，光接收器接在被測(cè)光纖的末端，取樣示波器接在光脈沖發(fā)生器和光接收器之間。圖8.18傳輸脈沖時(shí)延測(cè)量光纖長(zhǎng)度發(fā)送光脈沖經(jīng)長(zhǎng)度為L(zhǎng)(m)平均折射率為n的被測(cè)光纖傳輸后，其傳輸時(shí)延Δt為：△t=n·L/c(s)(8－8)式中，c是真空中光信號(hào)的傳輸速度(3×108m/s)，則此式可推導(dǎo)為：(8－9)由式(8－9)可見(jiàn)，只要測(cè)出Δt，便能求得已知n值的被測(cè)光纖的長(zhǎng)度。該系統(tǒng)對(duì)測(cè)試儀表要求很高，要有一個(gè)頻率和脈寬均可調(diào)的脈沖光源，且脈沖序列的脈沖間隔應(yīng)大于傳輸時(shí)延Δt；檢測(cè)器具有足夠的帶寬和接收窄帶高頻光脈沖能力，又不影響光脈沖形狀；具有足夠帶寬的取樣示波器，能顯示清晰可辨的光脈沖形狀。8.5.2反射脈沖時(shí)延測(cè)量法

反射脈沖時(shí)延測(cè)量法進(jìn)行光纖長(zhǎng)度測(cè)量的原理如圖8.19所示。很顯然當(dāng)光脈沖傳輸?shù)奖粶y(cè)光纖末端時(shí)，會(huì)因被測(cè)光纖末端端面折射率的突變而發(fā)生反射。只要能在注入端再次捕獲到該光脈沖的反射信號(hào)，便可測(cè)出其傳輸時(shí)延值Δf。Δf是單向傳輸時(shí)延的兩倍，即為2Δt。被測(cè)光纖的長(zhǎng)度可由下式求得：（8－10）例如某單模光纖在1310nm波長(zhǎng)的n=1.486，當(dāng)Δf=125μs時(shí)，代入式(8－10)計(jì)算得出被測(cè)光纖長(zhǎng)度L=12618m。圖8.19反射脈沖時(shí)延測(cè)量光纖長(zhǎng)度8.5.3使用OTDR測(cè)試光纜長(zhǎng)度

使用OTDR測(cè)試出的光纖長(zhǎng)度不是光纜長(zhǎng)度，更不是光纜線路的地面長(zhǎng)度(一般情況是纖長(zhǎng)>纜長(zhǎng)>地面長(zhǎng)度)。對(duì)于光纜線路的長(zhǎng)度以及光纜線路的地面長(zhǎng)度測(cè)試需要從以下幾個(gè)方面考慮：

（1)光纖在光纜中的富余度和扭絞造成纖長(zhǎng)大于纜長(zhǎng)。在松套光纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到使光纜承受拉力而延伸時(shí)光纖不受力，要求光纖在光纜中有一定的富余度，一般富余度取值為0.2％～0.8％。對(duì)于扭絞式或骨架式光纜，光纖沿光纜軸心扭絞，絞縮率一般為1％～3％，也使光纖長(zhǎng)度超過(guò)光纜長(zhǎng)度。(2)ODF架或終端盒內(nèi)、接頭盒內(nèi)光纖盤(pán)留余長(zhǎng)度使OTDR測(cè)試的光纖長(zhǎng)度大于光纜長(zhǎng)度。

（3)由于各處的余留和敷設(shè)時(shí)的彎曲，光纜長(zhǎng)度要大于光纜線