光纤传输损耗测试实验报告x
时间:2020-11-22 12:46:13 来源:勤学考试网 本文已影响 人
华侨大学工学院
实验报告
课程名称: 光通信技术实验
实验项目名称: 实验1光纤传输损耗测试
学 院: 工学院
专业班级: 13光电
姓 名: 林洋
学 号: 1395121026
指导教师: 王达成
2016 年05月 日
预习报告
实验目的
了解光纤损耗的定义
了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗
实验仪器
20MHz双踪示波器
万用表
光功率计
电话机
光纤跳线一组
光无源器件一套(连接器,光耦合器,光隔离器,波分复用器,光衰减器)
三、实验原理
光纤在波长处的衰减系数为(),其含义为单位长度光纤引起的
光功率衰减,单位是dB/km。当长度为L时,
()10lgP(L) (dB/km) (公式 1.1)
L P(0)
ITU-T G.650、G.651规定截断法为基准测量方法,背向散射法
(OTDR法)和插入法为替代测量方法。本实验采用插入法测量光纤的
损耗。
(1 )截断法:(破坏性测量方法)
截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。在不改变注入条件 下,分别测出长光纤的输出功率 P2()和剪断后约2m长度短光纤的输出 功率R(),按定义计算出()。该方法测试精度最高。
图1.1截断法定波长衰减测试系统装置
(2)插入法
插入法原理上类似于截断法,只不过用带活接头的连接软线代替短纤 进行参考测量,计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间(参考条 件)由于插入被测光纤引起的功率损耗。显然,功率 Pl、p2的测量没有
截断法直接,而且由于连接的损耗会给测量带来误差, 精度比截断法差一 些。所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。 但由于它具有非
破坏性不需剪断和操作简便的优点,用该方法做成的便携式仪表,非常适 用于中继段长总衰减的测量。图 1.2示出了两种参考条件下的测试原理 框图。
调制器光源原
调制器
光源
原L
(a)
调制器
光源—注入系统 测器
测量系统
参考系统 _-―■—
—h—ii
(b)
图1.2典型的插入损耗法测试装置
图1.2( a)情况下,首先将注入系统的光纤与接收系统的光纤相连,
测出功率R然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间,测出功率 P2,
则被测光纤段的总衰减A可由下式给出
A 10lg[ R( )/P2( )] Cr Ci C2(dB) (公式 1.2)
式中Cr、Ci、C2分别是在参考条件、实验条件下光纤输入端、输出
端连接器的标称平均损耗值(dB)0
图1.2 ( b)情况下,首先将参考系统连在注入系统和接收系统之间,
测出功率P,然后如图(a) 一样,测出功率P2,则被测光纤段的总衰减 可由下式给出
A 10lg[R( )/P2
A 10lg[R( )/P2( )](dB)
(公式1.3 )
情形(a)中,由于连接器的质量可能会影响测试精度;情形( b) 中,采用了光学系统进行精密耦合,代替了连接器的耦合,可以得到精确 的测量结果,当只需要知道光纤的实际衰减时,它比较合适。当被测光纤 段带有连接器而且需要和其它元件串在一起时,情形(a)的测试结果更 有意义。
试验平台中我们采用了插入法测量光纤的损耗,试验框图如 1.3所
示:
TP102
(b)
图1.3插入损耗测试框图
(3 )光时域反射计(OTDR )测试
背向散射法是通过光纤中后向散射光信号来提取光纤衰减及其他信
息的,诸如光纤光缆的光学连续性、物理缺陷、接头损耗和光纤长度等。
它是一种间接地测量均匀样品衰减的方法。
下面分析背向散射法的测量原
将光功率为F0,脉冲宽度为To的窄带光脉冲注入光纤,由于衰减, 在传输距离Z之后,光功率P(Z)为
P(Z) F010 ( Z/10) (公式 1.4)
式中, 是衰减系数。由于瑞利散射的作用,在Z处的光功率总有一部分 背向散射回光纤输入端。Z处的背向散射光功率为
Pbs(Z) P(Z) (Z)10 ( Z/10) P(0) (Z)10 2( Z/10) (公式 1.5)
式中,(Z)是在Z处光纤的瑞利背向散射系数,定义 Z为
(Z) (VgT°/2) rS (公式 1.6)
式中,R是瑞利散射系数;Vg是光在光纤中的群速度;S代表背向散射 功率与瑞利散射总功率之比,它与光纤结构参数(芯径、相对折射率差) 有关。设Z 0处的背向散射光功率为
Pbs(0) P0 (0) (公式 1.7)
由公式(1.7 )和式(1.5),可得0~Z之间的平均衰减系数为
?[ig 竺 (公式 1.8)
z Pbs(Z)
(Z)
如果光纤轴向不均匀,
不是常数,则公式(1.8 )表示的衰减系数
包含了一项与结构参数有关的待定项, 这样,直接从背向散射曲线上求得 的并不能代表实际的衰减系数,这也就是该方法的缺点所在。
假定光纤的结构参数沿轴向均匀时, (0) (Z),则0~Z间的平均
衰减系数为
(公式1.9 )
(公式1.9 )
Z Pbs(Z)
这时就可以从背向散射曲线求得实际的平均衰减系数了。
图1.4是一个典型的背向散射法测试系统框图。这里不再介绍各部分的 作用和要求。利用背向散射原理制成的仪表称为光时域反射计,简称
OTDR。图1.5示出了在对数坐标上的一条典型 OTDR曲线,曲线上
A-B间的衰减是
1a
1
aa b()严 Vb)
(公式1.10)
Aa b( ) Va Vb
Aa b( ) Va Vb
(公式1.11)
2L
式中,L是待测光纤的长度。若光纤轴向不均匀时,取从两端测量的平均 值作为平均衰减系数,从而消除了公式(1.8 )中的待定项。背向散射法
虽属替代方法,可是它被广泛的用在光纤光缆的研制、生产以及光通信工
程的施工维护中示波器数据获取系统图1.4
程的施工维护中
示波器
数据获
取系统
图1.4 背向散射法测试曲线
四、实验内容及步骤
本实验采用插入法测试光纤的传输损耗系数,如果配置了光时域反射 仪OTDR,则可采用背向散射法。
1)如图1.3(a)所示,选择光发模块A,通过开关KP102选择数字 光源驱动电路,KP101选择“数字”。实验平台加电并复位系统后(复位 用来使系统从最初状态开始运行,复位键按下后,液晶屏上将出现提示:
“欢迎你”,“请选择”等字样,之后便可输入操作者的选择),从键盘输 入方波,此时用光功率计测试S点(即光发送机的FC连接头)的输出功
率Pi,此值定为光纤的入射功率。
2) 按图 1.3(b) 连接好待测光纤, 将 S 点输出的光信号输入扰模器, 经过待测光纤后,测出光功率 P2,光纤的总损耗A=P2-Pi (dBm),然后 就可粗略的估算出每公里光纤的损耗值。
3)调节RP103,改变光发送模块A数字信号的发送功率,重复步 骤 1)和 2) 4 次,计算每公里光纤的损耗值。
注:此实验的开设必须具备扰模器和 2 公里以上的光纤(需另外配置)
实验报告
五、实验原始数据
~ 功率大小
实验次 数数
Pi()
)
A
()
1
2
3
4
5
指导老师签名:
时 间:
六、数据处理
实验报告
七、实验结论及分析讨论
预习报告成绩
实验报告成绩
实验操作成绩
总成绩