光回损(ORL)和背向反射测试指导

1、光回损（ORL）和背向反射测试指导简介光回波损耗（ORL）或背反射可能会影响具有以下一项或多项特性的光纤系统：激光发射器。模拟传输。链接中的许多连接器。什么是背向反射或回波损耗？它是在光路中特定点上相对于前向功率反射回来的功率的百分比。光学回波损耗仪和后向反射仪进行相同的测量。光学回波损耗和背向反射之间有区别吗？从科学上讲，光学回波损耗（ORL）是反射率的倒数，并且具有相反的符号，例如，-50dB的反射率就是50dB的回波损耗。但是，这些术语和相关术语的通用用法存在广泛冲突，因此不幸的是，没有安全的假设来确定哪个是什么，因此最好查找上下文。我们对回波损耗的定义是在一点（通常在ORL测试仪器上）

2、相对于总正向功率的反射功率累计百分比。由于沿光路在两个方向上的衰减，通常这通常不完全是所有单个反射的总和。例如，如果沿着光纤链路的某个点的反射为-20dB，并且该点的光纤衰减为10dB,则由于该点而测得的回波损耗贡献将为-40dB。（例如，背反射+2x衰减）如果损耗点与ORL测量仪之间的损耗可忽略不计，并且该损耗点是反射光的主要来源，则特定点的背反射和测得的回波损耗可能相似。ORL与系统性能之间的关系与反射相关的系统问题可能令人莫名其妙，因为损耗和功率水平检查正常，但是数据传输显示出过多的错误或降级。反射的灵敏度通常在传输单元之间变化很大，这令人沮丧。因此，在ORL性能不佳或平均水平的情况下，

3、只需更换设备即可解决问题这实际上是一个真正的实用解决方案，但是可能需要记录和标记。这也提供了一个线索：ORL和系统性能之间的关系可能很模糊。最好进行光学裕度和BER测试。测量单位按照惯例，测试仪器通常显示负的ORL号。0dB回波损耗意味着一个完美的反射系统。较大的负数表示反射功率很小。理论入射角为法线的简化反射的菲涅尔公式为（dB单位）R=10xlog（n1-n2）/（n1+n2）2）例如在标准温度和压力下，空气的折射率=n1=大约1.00029。在大多数光纤中，玻璃芯的折射率=n2=约1.476原因玻璃中的固有材料散射（称为瑞利散射）会产生少量的背反射。由于反向散射，链接将产生依赖于长度的固

4、有反射（忽略末端反射），如下表所示。光线穿过的材料的折射率突然变化。这是最常见的玻璃/空气接口，在状况良好的情况下，例如未配对的PC连接器端会产生约-14.3dB的背反射。一些波长选择设备反射被拒绝的波长。这可能会导致重大问题。最常见的玻璃/空气接口是连接器端或光电设备内部。对于具有较小气隙的配对平面抛光连接器，有两个玻璃/空气界面，导致反射大约是两倍，例如大约11dB。我们已经看到了具有高连接器密度的系统，其回波损耗约为6dB，这足以破坏LED产生的简单1MHz模拟信号的传输。接合纤维的效果取决于接合方法。熔接往往会产生可忽略的反射。但是，机械拼接会导致高反射率，具体取决于所使用的精确拼接和

5、方法这是为什么熔接机是首选的连接方法的众多原因之一。本征纤维背反射瑞利散射引起的本征光纤背向反射大约为LinklengthReturnlossduetoRayleighBackscatter1meter70dB10meters60dB100meters50dB1Km40dBInfinite32dB这限制了典型的回波损耗测试装置的灵敏度，具体取决于所连接光纤的长度。例如,使用灵敏度为-70dB的回波损耗计将要求光纤总长度小于1米，如果仪器具有“零偏移”功能，则光纤总长度应为10米。非常敏感的测量的另一个问题是,低水平的杂散环境光可能会泄漏并产生错误的读数。纤维类型的影响传统上，单模光纤应用与OR

6、L灵敏度问题相关联，因为它们一直使用激光器,通常具有较高的数据速率,并且可能具有更长的链路而几乎没有性能裕度。相比之下，旧的多模应用使用LED光源（对ORL问题不敏感），较低的数据速率和通常较短的链接。但是，近年来，多模系统已经过渡到VCSEL激光器，高数据速率，并且可能在接近其长度极限的范围内工作,因此ORL成为一个问题。通常，为了降低这些激光对反射的敏感性，输出激光与光纤的耦合比保持非常低的效率，但是，ORL导致性能问题的情况仍然越来越多。从技术上讲，两种类型光纤中反射的总体原因相似，但是连接器ORL性能却不同。光学连接器ORL性能单模物理接触式PC抛光（蓝色）连接器具有非常可变的光学回波

7、性能。很大程度上由于这个原因，在许多情况下，成角度的物理接触APC抛光（绿色）连接器已成为首选。PC连接器的性能在配对和未配对状态之间有很大差异，并且还严重依赖于少量的污垢，尽管光学损耗仍然很小，但它们可以阻止光纤的两端相互接触。良好配合时，各种质量的PC抛光连接器通常可达到-50dB至-30dB，未配合时可达到-14.3dB，而配合不良则可达到-11.3dB。APC连接器的整体性能要好得多，未配合或配对的回波损耗优于-60dB。如果配合正确，回波损耗的确会改善。多模式连接器（米色）通常是PC抛光剂，与单模式连接器相比，ORL性能不佳。在多模式系统上很少使用APC连接器。这些连接器的问题在于物

8、理接触区域可能无法覆盖整个连接器核心，因此良好的配对ORL性能可能约为-20dB。未配合或配合不良的性能类似于SMF，例如-14.3或-11.3dB。请注意，连接器有多种样式。上面的数字适用于带有陶瓷密封垫圈的常见类型。根据精确的抛光程序，ORL性能可能也会降低系统性能影响由于反射在传输线周围反弹然后进入接收器，导致接收器噪声增加。由于反射导致激光器中产生不必要的共振，导致发射器功率和波长噪声增加。在典型的数字系统中，它将导致眼图关闭一点，或者可以表示为dB传输损伤。效果可能对偏振非常敏感。因此，为了执行适当的表征，可能需要某种偏振控制器。对于激光器不稳定的问题尤其如此。DFB激光器特别容易受

9、到反射的影响，并且可能需要低至-50dB的ORL才能达到规格要求。由于本征链路反向散射通常高于此值，因此将隔离器放置在激光器附近或内置在激光器封装中，以减少激光器看到的反射级别。在许多情况下，反射是一个问题，所安装系统和发射器的限制可能会有所不同。电缆系统规格可能在-30dB的范围内，以防止由于链路周围的信号反弹而引起的过多接收器噪声。发射器规格可能在-50dB的范围内，以防止激光器的杂散操作。由材料散射引起的反射可能与由点事件引起的反射具有不同的影响点反射将引起反射光的突然脉冲，而反向散射光是非常低的水平分布反射。因此，在某些关键应用中，可能会在具有-32dB固有反向散射的链路中指定-60d

10、B的连接器反射，以减少突然脉冲反射的影响。如何测试ORL使用光学回波损耗仪（或ORL计或背反射仪或光学连续波反射仪或OCWR）测量回波损耗很方便。有时可以使用OTDR测量各个组件的背反射，但是，其精度通常有限，并且在某些情况下，背反射可能会导致仪器输入放大器饱和，从而无法进行测量。因此回波损耗计通常用于验收工作。某些ORL仪表可以使用自动化功能来成对工作，并在执行系统双向衰减测量的同时测量系统两端的回波损耗，从而无需花费额外精力即可实现总体分析。更好的ORL仪表具有几个标准功能，它们都非常有用：将残余ORL电平“归零”的能力将线性测量范围提高了约14dB。例如，如果测量设置的残余电平为50dB

11、，则如果将该50dB残余电平“置零”，则仪表可以准确地读取到大约_60dB。46-50dB附近的线性度也得到改善。对测量应用偏移的能力。例如，由于连接等原因，测量设置的损耗为0.5dB。这将导致读数偏移1dB，因此用户可以应用1dB的偏移量来进行校正。连接器回波损耗的测量挑战通常取决于连接器端部抛光剂。性能约为-40dB的PC抛光连接器比APC连接器更容易测量，而APC连接器通常很小。紧密的心轴（直径约5毫米的棒）可能是非常有用的ORL测试附件，用于创建临时的额外损耗/隔离，以确定反射来自何处。背反射解决方案为减少背反射：使用低反射连接器（最好是APC抛光）和低反射（融合）接头将其光源拆下。不

12、要忘记接收器，它可能需要低反射检测器。通过安装隔离器来控制反射。现在有便宜的带有内置隔离器的变送器，因此使系统的其余部分不再那么重要，并且易于安装和维护。实际回波损耗测试和问题任何使用ORL测量仪的人都可能需要能够发现ORL问题。回波损耗测量往往具有较低的置信度，因此测量过程必须尽可能简单可靠，以便至少可以使用显示的数字。您应该知道是否要评估-20至-30dB范围内回波损耗的一般水平的链路，或隔离器和激光器之间的短链路，一般评估为-50dB的水平。每个项目对系统的影响是完全不同的。您将需要了解由连接器，接头等引起的反射效果，以及由于瑞利散射引起的固有反射水平。您将需要知道如何隔离链接的各个部分（例如，使用心轴或其他工具弯曲损失），并创建低反射终端（折