光缆通信工程中常用仪表介绍PPT课件.ppt

光缆通信工程中常用仪表介绍 1光衰减器2常用光源3光功率计4光时域反射仪 OTDR 5光纤熔接机6WDM中的光仪表与光器件 1光衰减器 1 1用途与分类光衰减器是对光信号进行衰减的器件 光衰减器有两种类型 即可变光衰减器和固定光衰减器 1 2原理衰减光功率的方法有 反射一部分光 吸收一部分光 在空间遮挡一部分光 用偏振片选择光的偏振面等 图1 1可变光衰减器的原理结构 1 3使用方法1 以MN924A光衰减器为例 说明其使用方法 其面板结构及各部分的名称如图1 2所示 2 DB 2900 图1 2MN924A光衰减器面板图 图1 3DB 2900面板图 2常用光源 光源是光纤测试的主要组成部分 是光特性测试不可缺少的信号源 2 1用途与分类光纤通信测量中使用的光源有三种 稳定光源 白色光源 即宽谱线光源 及可见光光源 2 2原理1 发光二极管式稳定光源发光二极管是比较稳定的半导体发光器件 只要工作环境温度保持一定 其输出光功率就可以在长时间内保持稳定 图1 4发光二极管式稳定光源 2 激光二极管式稳定光源图1 5示出了实现输出光功率稳定的激光二极管式稳定光源的原理框图 图1 5激光二极管式稳定光源 2 3使用方法1 M921A光源2 LP 5250光源 图1 6M921A稳定化光源面板图 图1 7LP 5250光源的面板图 3光功率计 3 1用途及分类光功率计是用来测量光功率大小 线路损耗 系统富裕度及接收机灵敏度等的仪表 是光纤通信系统中最基本 也是最主要的测量仪表 光功率计的种类很多 根据显示方式的不同 可分成模拟显示型和数字显示型两类 根据可接收光功率大小的不同 可分成高光平型 测量范围为 10 40dBm 中光平型 范围为0 55dBm 和低光平型 范围为 0 90dBm 三类 根据光波长的不同 可分为长波长型 范围为1 0 1 7 m 短波长型 范围为0 4 1 1 m 和全波长型 范围为0 7 1 6 m 三类 此外 根据接收方式的不同 还可将光功率计分成连接器式和光束式两类 3 2原理光功率计一般都由显示器 又称指示器 属于主机部分 和检测器 探头 两大部分组成 图1 8数字显示式光功率计原理框图 3 3使用方法1 ML93A2 LP 5025 图1 9ML93A光功率计面板图 图1 10LP 5025光功率计面板图 图1 11光源光功率计测试连线示意图 4光时域反射仪 OTDR 光时域反射仪 OTDR 又称后向散射仪或光脉冲测试器 光纤光缆的生产 施工及维护工作中不可缺少的重要仪表 被人称为光通信中的 万用表 4 1用途可用来测量光纤的插入损耗 反射损耗 光纤链路损耗 光纤长度 光纤故障点的位置及光功率沿路由长度的分布情况 即P L曲线 等 4 2原理及相关术语1 原理 图1 12OTDR原理框图 2 基本术语在OTDR光纤测试中经常用到的几个基本术语为背向散射 非反射事件 反射事件和光纤尾端 1 背向散射光纤自身反射回的光信号称为背向散射光 简称背向散射 2 非反射事件光纤中的熔接头和微弯都会带来损耗 但不会引起反射 由于它们的反射较小 我们称之为非反射事件 3 反射事件活动连接器 机械接头和光纤中的断裂点都会引起损耗和反射 我们把这种反射幅度较大的事件称之为反射事件 图1 13OTDR测试事件类型及显示 4 光纤末端第一种情况为一个反射幅度较高的菲涅尔反射 第二种情况光纤末端显示的曲线从背向反射电平简单地降到OTDR噪声电平以下 图1 14两种光纤末端及曲线显示示意图 图1 15几种光纤末端的识别示意图 4 3性能参数 常见问题及使用方法1 OTDR的性能参数OTDR的性能参数一般包括OTDR的动态范围 盲区 距离精确度 OTDR接收电路设计和光纤的回波损耗 反射损耗 1 动态范围 定义 把初始背向散射电平与噪声电平的差值 dB 定义为动态范围 动态范围的作用 动态范围可决定最大测量长度 动态范围的表示方法 有峰 峰值 又称峰值动态范围 和信噪比 SNR 1 两种表示方法 图1 16OTDR动态范围示意图 动态范围的应用动态范围大小决定仪器可测量光纤的最大长度 图1 17动态范围的应用示意图 测量范围与动态范围的关系初始背向散射电平与一定测量精度下的可识别事件点电平的最大衰减差值被定义为测量范围 图1 18动态范围与测量范围关系示意图 距离刻度距离刻度是表示OTDR测量光纤的长度指标 是OTDR的主要参数 2 盲区 定义由活动连接器和机械接头等特征点产生反射 菲涅尔反射 后 引起OTDR接收端饱和而带来的一系列 盲点 称为盲区 衰减盲区 事件盲区 图1 19事件 衰减盲区示意图 盲区和动态范围间的关系盲区 决定OTDR横轴上事件的精确程度 动态范围 决定OTDR纵轴上事件的损耗情况和可测光纤的最大距离 影响动态范围和盲区的因素 a 脉宽的影响b 平均时间对动态范围的影响c 反射对盲区的影响 图1 20脉冲宽度对测试的影响 图1 21平均时间对动态范围的影响 3 距离精度距离精度是指测试长度时仪表的准确度 又叫一点分辨率 OTDR的距离精度与仪表的采样间隔 时钟精度 光纤折射率 光缆的成缆因素和仪表的测试误差有关 图1 22采样间隔对测试的影响 图1 23分段设置折射率示意图 2 常见问题 1 光纤类型不匹配 2 增益现象 3 盲区的影响消除 4 幻峰 又叫鬼点 图1 24伪增益现象及产生原因 图1 25用接入光纤消除盲区示意图 图1 26用接入光纤测试第一个活动连接器示意图 3 OTDR的操作和应用 以HP8147为例加以说明 图1 27HP8147OTDR前面板示意图 图1 28统一设置参数概览示意图 图1 29游标B确定示意图 图1 30添加界标示意图 图1 31双向测量示意图 图1 32减测量显示示意图 5光纤熔接机 5 1用途与分类光纤熔接机是完成光纤固定连接接头的专用工具 光纤熔接机可根据被接光纤的类型不同分为单模光纤熔接机和多模光纤熔接机 根据操作方式的不同 可分为人工 或半自动 熔接机和自动熔接机 根据一次熔接光纤芯数的不同分为单纤熔接机和多纤熔接机 根据接续过程中监控方式的不同 可分为远端监控方式 RIDS 属第一代 熔接机 本地监控方式 LIDS 属第二代 熔接机和纤芯直视方式 PAS 属第三代 熔接机 5 2工作原理1 纤芯直视法 DCM法 熔接机 图1 33DCM法示意图 2 本地监控方式熔接机 图1 34本地监控光纤熔接机原理结构 2020 3 19 67 5 3使用方法1 TYPE 35SE熔接机的特点2 注意事项3 操作方法 图1 35TYPE 35SE面板 图1 36TYPE 35SE侧面端口示意图 1 键盘说明 2 参数设置 设定外形的操作步骤 对芯方式的操作步骤 图1 37TYPE 35SE初始画面 图1 38进入外形项显示画面 图1 39第三层菜单画面 外径选择的操作步骤 数据显示与存入 图1 40对芯方式选择画面 图1 41数据显示与存入画面 图1 42接头箱画面 放电试验 时间 3 方式选择 图1 43放电试验显示画面 图1 44时间菜单显示画面 图1 45方式选择画面 自动 手动 分步 通信 参数 检查 图1 46检查方式画图 图1 47电机检查显示画面 图1 48电极状态显示画面 光纤名 加热条件 图1 49光纤名画图 图1 50加热条件显示画面 图1 51加热参数显示画面 4 熔接机自动熔接操作流程 5 光纤熔接点的补强 图1 52光纤熔接机自动熔接流程图 图1 53良好实例 保护套管端部未收缩示意图 图1 54良好实例 被覆部位附有气泡示意图 图1 55不良实例 进入保护套管的被覆光纤的长度不够 图1 56不良实例 裸纤部位上附有小气泡示意图 图1 57不良实例 熔接部光纤弯曲示意图 6 熔接质量评估 4 熔接过程中的异常情况及处理 6WDM中的光仪表与光器件 6 1WDM中的无源器件 图1 58进行光功率复合和分解的基本星形耦合器的概念 1 2 2光纤耦合器通常使用器件的根据输入和输出端口进行表征命令 比如具有两个输入和两个输出的器件称为 2 2耦合器 通常 N M耦合器具有N个输入和M个输出 图1 59熔融光纤耦合器的横截面 它包括长为W的耦合区域和两个长为l的锥形区域 耦合器总的拉伸长度为L 2l W 2 2 2波导耦合器 图1 60双向波导耦合器的剖面图 3 星形耦合器星形耦合器的主要作用是将N个输入功率复合后再平均分配到M个输出端口 图1 61通过将四根光纤扭绞 加热和拉伸 使他们熔融在一起制作成的普通4 4熔融光纤星形耦合器 在理想的星形耦合器中 任意输入端口输入的光功率都应均匀分配给所有的输出端口 耦合器的总损耗包括分路损耗和通过星形的每一个通路的附加损耗 使用分贝表示的分路损耗的为 对单一输入功率Pin和N个输出功率 使用分贝表示的附加损耗为 图1 62由12个2 2耦合器形成的8 8星形耦合器 由图5 62可以推导出 构成N N星形耦合器所需3dB耦合器的数量为 6 2WDM中的有源光器件 光仪表 1 可调谐光源图5 63给出了一个注入可调的三段DBR激光器调谐范围的例子 其调谐范围Dltune可用下式计算 图1 63注入可调的三段DBR激光器的调谐范围 图1 64调谐范围 信道间隔和光源谱宽之间的关系 图1 65制造于同一晶片上的阵列可调MQW DFB激光器和一个光功率合成器 2 可调谐滤波器图1 66显示了可调光滤波器的基本概念 其中滤波器的工作频率范围是Dn 可以采用电调谐来允许一个光频带通过 图1 66可调谐光滤波器示意图 图1 67给出了一个多电极非对称方向耦合器置于LiNbO3晶体之上 其中一个臂比另一个臂薄 图1 67多电极可调谐的非对称方向耦合器 电光调谐可实现8信道50GHz光频间隔 在1550nm波长处为0 4nm 调谐时间小于50ns 这是通过级联三个可调谐MZI来实现的 如图1 68所示 图1 68三级可调MZI滤波器 图1 69给出了一个可调谐光纤法布里 珀罗滤波器的例子 图1 69光纤法布里 珀罗腔可调谐滤波器 图1 70解释了这一概念 这种结构采用两个三端口环行器 并将N个串联的电可调光纤反射光栅置于二者之间 图1 70多个可调光纤光栅同两个光环行器结合 用以对N个不同波长进行自由分接和插入 声光可调谐滤波器 AOTF 的原理是利用光