光纤特性的测量

1、光纤特性的测量,主要内容,1,2,传输特性的测量,光学特性的测量,温度特性的测量,机械特性的测量,CONTENTS,3,4,主要内容,1,2,传输特性的测量,光学特性的测量,温度特性的测量,机械特性的测量,CONTENTS,3,4,传输特性的测量,?,一、损耗测量,?,二、带宽测量,?,三、色散测量,?,四、截止波长测量,传输特性的测量,?,一、损耗测量,?,二、带宽测量,?,三、色散测量,?,四、截止波长测量,损耗测量方法,剪断法,插入损耗法,后向散射法,损耗测量方法,剪断法,插入损耗法,后向散射法,剪断法的测量方法,?,测试原理,：,损耗系数,P,10,i,?,?,lg,(dB/km),L

2、,P,o,?,测试预处理,：,（,1,）建立,NA,b,NA,f,的光学系统；,（,2,）建立稳态模式模拟器，一般包括扰模器、滤,模器和包层模消除器,（,3,）用一根性能和被测光纤相同的辅助光纤代替,光纤耦合长度作用。,Pi,P,0,光源,注入系统,S,被测光纤,R,检测器,放大器,偏置电路,电平测试,剪断法光纤损耗测试系统图,back,插入法的测量方法,插入法是在注入装置的输出和光检测,器的输入之间用,1,2m,长的短光纤直接连,接，测出光功率,P,i,，然后在两者间插入被,测光纤，再测出光功率,P,o,，据此计算损耗,系数,。,插入法光纤损耗测试系统图,信号处,理与数,字显示,调制,振荡器

3、,光,源,被测光纤,短接光纤,(1,2km),光,检,测,器,back,后向散射法测试原理,由于光纤中散射光的强弱反映了光纤长,度上各点衰减大小，菲涅尔反射光能反映,断点位置，因此可通过检测反向传输到输,入端的背向散射光和菲涅尔反射光功率变,化来确定光纤损耗系数，并判断光纤断点,位置和光纤长度,。,后向散射法测试系统框图,?,?,图中，,A,是输入端菲涅尔反射点，即光纤的始端。,B,是光纤接头点。,?,?,?,?,C,是介质缺陷引起的反射，表示光纤的断裂处。,D,是输出端菲涅尔反射点，表示光纤末端。,AB,、,BC,、,CD,是恒定斜率区，用以确定损耗系数。,即,光纤长度是,(,t,4,?,t

4、,1,),C,L,?,(,),?,n,2,光纤的损耗系数,OTDR,测试曲线,?,10,P,i,?,?,lg,2,L,P,o,back,t,1,t,2,t,3,t,4,t,带宽测量方法,光纤带宽是色散在频域的反映，多模光纤的带,宽主要由模式色散引起。,带宽的测试方法主要有,时域法,频域法,带宽测量方法,光纤带宽是色散在频域的反映，多模光纤的带,宽主要由模式色散引起。,带宽的测试方法主要有,时域法,频域法,?,时域法,又称脉冲展宽法。利用测量通过,光纤的光脉冲产生的脉冲宽度确定光纤的带,宽。,时域法测试系统框图,窄脉冲,发生器,驱动,电路,被测光纤,宽带放,大器,高速示,波器,短路光纤,活动,连

5、接器,back,?,频域法,又称扫频法，测量通过光纤的频,率响应来测量带宽，此法多用于多模光纤的,测量。,频域法测试系统框图,正弦波,发生器,被测光纤,光源,短路光纤,光检,测器,选频,电平表,频域法测试曲线,back,色散测量,?,?,测试方法,：,相移法是测量单模光纤的色散的方法。,相移法测量原理,用角频率为的正弦信号调制的光波，经长度为,L,的,单模光纤传输后，其时延取决于光波长,o,。不同时延产生,不同的相位，用波长为,1,和,2,的受调制光波，分别通,过被测光纤，有产生的时延差为，相移为，则长,度为,L,的光纤总色散为,C,(,?,),L,?,?,?,?,?,?,光纤色散系数为,?,

6、?,C,(,?,),?,(,L,?,?,?,),相移法测量系统框图,back,截止波长测量,?,测试原理,：对常规光纤，通过对折射率分布的测量，确,定纤芯半径,a,和纤芯与包层的折射率,n,1,和,n,2,，由下式就可计,算出截止波长c。,?,c,?,?,?,2,?,a,n,1,?,n,2,2,.,406,2,2,测试方法,：,传输功率法,测量单模光纤截止波长的基准方法。在弯,曲状态下测量损耗,-,波长函数。,时延法,改变波长，观察,LP,01,模和,LP,1,1,模产生的两个脉,冲变为一个脉冲。,近场法,改变波长，观察近场图由环形变为高斯形。,back,?,?,光学特性参数测试,?,单模光纤

7、模场直径的测试方法有三种：,直接远场,扫描法,远场可变,孔径法,近场扫描法,光学特性参数测试,?,单模光纤模场直径的测试方法有三种：,直接远场,扫描法,远场可变,孔径法,近场扫描法,直接远场扫描法,?,直接远场扫描法是测量单模光纤模场直径的基准,试,验,方,法,（,R,T,M,）,。,它,直,接,按,照,柏,特,曼,（,Petermann,）远场定义，通过测量光纤远场辐,射图计算出单模光纤的模场直径。,back,远场可变孔径法,远场可变孔径法是测量单模光纤模场直径的替代,试验方法（,ATM,）。它通过测量光功率穿过不同,尺寸孔径的两维远场图计算出单模光纤的模场直,径，计算模场直径的数学基础是柏

8、特曼远场定义。,?,back,近场扫描法,近场扫描法是测量单模光纤模场直径的替代试验,方法（,ATM,）。它通过测量光纤径向近场图计算,出单模光纤的模场直径，计算模场直径的数学基,础是柏特曼远场定义。,?,back,?,通常情况下，光纤的特性受温度影响不大，但是在温度,很低时，损耗随温度降低而增加，尤其是在温度非常低时，,损耗急剧增加。,温度降低时几乎不收缩。而光纤在成缆过程中必须经,涂覆和加上一些其他构件，涂覆材料及其他构件的膨胀系,数较大，当温度降低时，收缩比较严重，所以当温度变化,时，材料的膨胀系数不同，将使光纤产生微弯，尤其表现,在低温区。,随着温度的降低，光纤的附加损耗逐渐增加，当温,度降至,-55,左右，附加损耗急剧增加。,?,?,因此，在设计光纤通信系统时，必须考虑光缆的高、,低温循环试验，以检验光纤的损耗是否符合指标要求。,back,?,目前构成光纤的材料是,SiO2,，要被拉成,125,m的细丝。,在拉丝过程中，光纤的抗拉强度约为,10,20kg/mm2,如拉丝后立即在光纤表面进行涂覆，抗拉强度可达,400k