光缆通信工程中常用仪表介绍

第 5章 光缆通信工程中常用仪表介绍 光 衰 减 器 常 用 光 源 光 功 率 计 光时域反射仪 （ 光 纤 熔 接 机 光 衰 减 器 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 。 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 。 使用方法 1以 明其使用方法，其面板结构及各部分的名称如图 所示。 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。 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 。 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 发光二极管式稳定光源 2激光二极管式稳定光源 图 使用方法 1 2 光 功 率 计 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 40、中光平型 （ 范围为 0 55和低光平型（ 范围为： 0 90三类； 根据光波长的不同 ， 可分为长波长型（ 范围为 1.7m） 、 短波长型 （ 范围为 1.1m） 和全波长型 （ 范围为 .6m） 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 。 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 数字显示式光功率计原理框图 使用方法 1 2 图 光源光功率计测试连线示意图 光时域反射仪（ 光时域反射仪（ 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”。 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 等 。 原理及相关术语 1原理 图 2基本术语 在 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 （ 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 性能参数、常见问题及使用方法 1 盲区 、 距离精确度 、 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 （ 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 又称峰值动态范围 ） 和信噪比 （ 1）两种表示方法 。 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 。 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 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 是 （ 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 盲点 ” 称为盲区 。 衰减盲区 事件盲区 图 事件、衰减盲区示意图 盲区和动态范围间的关系 盲区：决定 动态范围：决定 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 脉冲宽度对测试的影响 图 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 ） 。 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 采样间隔对测试的影响 图 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） 3 （以 光 纤 熔 接 机 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 （ 属第一代 ） 熔接机 ， 本地监控方式 （ 属第二代 ）熔接机和纤芯直视方式 （ 属第三代 ）熔接机 。 工作原理 1纤芯直视法（ 接机 图 2本地监控方式熔接机 使用方法 1 2注意事项 3操作方法 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 5 图 进入外形项显示画面 图 第三层菜单画面 外径选择的操作步骤 数据显示与存入 图 对芯方式选择画面 数据显示与存入画面 放电试验 时间 （ 3）方式选择 图 放电试验显示画面 图 时间菜单显示画面 方式选择画面 自动 手动 分步 通信 参数 检查 图 检查方式画图 电机检查显示画面 图 电极状态显示画面 光纤名 加热条件 图 光纤名画图 图 加热条件显示画面 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 光纤熔接机自动熔接流程图 图 良好实例：保护套管端部未收缩示意图 图 良好实例：被覆部位附有气泡示意图 图 不良实例：进入保护套管的被覆光纤的长度不够 图 不良实例：裸纤部位上附有小气泡示意图 图 不良实例：熔接部光纤弯曲示意图 （ 6）熔接质量评估 表 5 - 4 熔接质量不好情况 屏幕上显示图形 形成原因及处理方法 由于端面尘埃、结露、切断角不良以及放电时间过短引起。 熔接损耗很高，需要重新熔接 由于端面不良或放电电流过大引起，需重新熔接 熔接参数设置不当，引起光纤间隙过大。 需要重新熔接 端面污染或接续操作不良。 选按“ A R C ”追加放电后，如黑影消失，推算损耗值又较小，仍可认为合格。 否则，需要重新熔接 表 5 - 5 熔接质量正常情况 屏幕显示图形 形成原因及处理 方法 白线 光学现象，对连接特性没有影响 模糊细线 光学现象，对连接特性没有影响 包层错位 两根光纤的偏心率不同。推算损耗较小，说明光纤仍已对准，属质量良好 包层不齐 两根光纤外径不同。若推算损耗值合格，可看做质量合格 污点或伤痕 应注意光纤的清洁和切断操作，不影响传光 4熔接过程中的异常情况及处理 图 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 个输入和 图 熔融光纤耦合器的横截面， 它包括长为 合器总的拉伸长度为L=2l+W 2 2 2波导耦合器 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 个输出功率 ，使用分贝表示的附加损耗为 图 由 12个 2 2耦合器形成的 8 8星形耦合器 由图 构成 N 仪表） 1可调谐光源 图 其调谐范围 2可调谐滤波器 图 其中滤波器的工作频率范围是 可以采用电调谐来允许一个光频带通过 。 图 可调谐光滤波器示意图 图 其中一个臂比另一个臂薄 。 电光调谐可实现 8信道 50 在 1 550， 调谐时间小于 50这是通过级联三个可调谐 如图 图 珀罗滤波