光纤传输损耗的测量实验

《光纤传输损耗的测量实验》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、光纤传输损耗的测量一.实验0的和内容1.了解光纤传输损耗的特性及其测量方法。2.掌握用切断法测量光纤传输损耗的方法和技巧.二.实验基本原理在光纤传输过程中，光信号能量损失的原因有本征的和1h本征的，在实用中最关心的是它的传输总损耗。已经提出的测定光纤总损耗的方法有3种：切断法、插入损耗法和背向散射法。波长为乂的光沿光纤传输距离A的袞减且(以dB为单位)定义为A(A)=l0V2；(1)式中A，p2分别是注入端和输出端的光功率。对于一根均匀的光纤，可定义单位长度(通常是1km)的袞减系数〃P0(以dB/km为单位)，AO)101g(/yP2)=L=L(2)光纤的袞减系数是一个与长度无关但与波长有关

2、的参数。衰减测量注入条件为获得精确、可重S的测量结果，由定义式(1)可见，测量吋应保证光纤中功率分布是稳定的，即满足稳态功率分布的条件。实际的光纤由于存在各种不均匀性等因素，将引起模耦合，而不同的模的袋减和群速度都不同。因此在多模传输的情况下，精确测量的主要问题是测量结果与注入条件、环境条件(应力、弯曲、微弯)有关。实验表明：注入光通过光纤一定长度(耦合长度)后，可达“稳态”或“稳态模功率分布”，这时模式功率分布就不再随注入条件和光纤长度而变，但在一般情况下对于质量较好且处于平直状态的光纤，其耦合长度也需要儿公里。因此在实际测量中，对于短光纤一般用稳态模功率分布装置，或适当的光学系统，或有足够

3、长的注入光纤，以获得稳态功率分布条件。单模光纤因为只传导一个模，没有稳态模功率分布问题，所以袞减测量不需要扰模。切断法这是直接严格按照定义建立起来的测试方法。在稳态注入条件下，首先测量整根光纤的输出光功率APO;然后，保持注入条件不变，在离注入端约2m处切断光纤，测ft此短光纤输出的光功率因其衰减可忽略，故可认为是被测光纤的注入光功率。因此，按定义式(1)和(2)就可计算fli被测光纤的袞减和袞减系数。如果要测量袞减谱，只要改变输入光波长，连续测量不同波长的尽W，然后保持注入条件不变，在离注入端约2m处切断光纤，再连续测量同样的不同波长的计算各个波长下的袞减，就可得到袞减谱由于这种测量方法需要

4、切断光纤，所以是破坏性的，但测量精度高，优于其它方法O.ldB，所以是光纤袞减测量的一种标准测试方法。测试装置如图1所示。测量单一波长袞减时，光源可使用谱宽窄的发光二极管(LED)或激光栅(LD),以提岛动态范闱。测袞减谱时则应用宽光谱光源，再通过单色仪分光。光源应能在完成测试过程的足够长时间内保持光强和波长稳定。谱线宽度应不超过规定值。插入损耗法上述切断法除具有破坏性以外，用于现场测量既困难，又费吋，因此现场测量需用ih破坏插入法來代替切断法。目前插入损耗法对于多模光纤的测试，其测量精度和重复性已可满足要求，所以被选为替代测试方法。其测量原理如图2。测呈时先校准精入光功率^^0。然后把待测光

5、纤插入，调整耦合头使达到最佳耦合，记下此光功率AQh于是测得的袞减且乂⑷⑻。显然，人⑶包括了光纤袞减AU)和连接器(或接头)损耗人。最后，被测光纤衰减为6Z⑷=⑷/L(dB/km)式中A(2)=A’U)—Ai,dB/knu可见，插入损耗法的测量精确度和重复性要受到耦合接头的精确度和重复性的影响，所以这种测试方法不如切断法的精确度商.但因此法足非破坏性的，测量简单方便，故适合干现场使用。背向散射法背向散射法也是一种非破坏性的测试方法。测试只需在光纤的一端进行，而且一般有较好的重复性。更巾于这种方法不仅可以测量光纤的袞减系数，还能提供沿光纤长度损耗特性的详细情况，其屮包括检测光纤的缺陷或断裂点位冒

6、、接头的损耗和位罝等，也可给出光纤的长度，所以这种方法1实验研究、光纤制造和工程现场都很有用。利川这种方法做成的测量仪器，叫做光时域反射计(opticaltime—domainreflectometer),简称OTDRo背向散射法是将大功率的窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测沿光纤背14返回的散射光功率。因为主要的散射机理是瑞利散射，瑞利散射光的特征是它的波长与入射光波的波长相同，光功率与该点的入射光功率成正比，所以测量沿光纤返回的背向瑞利散射光功率就可以获得光沿光纤传输时损耗的信息，从而可以测得光纤的衰减.故称此方法为背向散射法。其简单原理框图如图3所示。图3背向散射法测量原理框图1.光源

7、2.光纤分路器3.待测光纤4.光探测器5.信号处理单元6.显示器光脉冲通过方向耦合器注入被测光纤。光脉冲在光纤中传输，沿光纤各点来的背向瑞利散射光返回到光纤耦合器，经方向耦合器输入光检测器，经信号处理后输出，就可观察和记录所测的结果。图4是背向散射的典型记录曲线，各段分别反映如下特性：图4背向散射法（对数坐标）测从的典型曲线a段一一由于耦合器和光纤前端而引起的菲涅耳反射脉冲；b段一一光脉冲沿具有均