光纤传输特性测试实验.doc

实验七光纤传输特性测试实验
实验目的
了解光纤损耗的定义
学会用插入法测量光纤的损耗
实验原理
传输损耗是光纤很重要的一项光学性质,它在很大程度上决定着传输系统中的中继距离。损耗的降低依赖于工艺的提高和对石英材料的研究。
对于光纤来说,产生损耗的原因较复杂,主要由以下因素造成:
纤芯和包层物质的吸收损耗,包括石英材料的本征吸收和杂质吸收;
纤芯和包层材料的散射损耗,包括瑞利散射损耗以及光纤在强光场作用下诱发的受激喇曼散射和受激布里渊散射;
由于光纤表面的随机畸变或粗糙所产生的波导散射损耗;
光纤弯曲所产生的辐射损耗;
外套损耗。
这些损耗可以分为两种不同的情况。一是石英光纤的固有损耗机理,像石英材料的本征吸收和瑞利散射,这些机理限制了光纤所能达到的最小损耗;二是由于材料和工艺所引起的非固有损耗机理,它可以通过提纯材料或改善工艺而减小甚至消除其影响,如杂质的吸收、波导散射等。
ITT(国际电报、电话咨询委员会)建议以剪断法为参考,插入法为第一替代法,背向散射法为第二替代法。
测量光纤损耗时,只要测出光纤输入端的光功率 P1和输出光功率P2,即可得到光纤总的平均损耗,则光纤损耗为:
(dB) (1)
光纤
输出功率P2
输入功率P1
图1 光纤损耗测量原理

剪断法
剪断法的测量框图如图2所示,标准光源发出光信号,扰模器的作用使光信号达到稳态模分布,利用光功率计先测出光纤的输出光功率P2,然后在距离输入端2-3m的地方将光纤剪断,测量出输入光功率P1,最后根据6-1式即可算出光纤的损耗。
剪断法的特点是:简单、准确,但对光纤具有一定的破坏性。
光功率计
P2
P1
扰模器
标准光源
图6-2 剪断法测量光纤损耗示意图
插入法
插入法的测量原理图如图3所示,标准光源发出光信号,扰模器的作用是使光信号达到稳态模功率分布,测量时,可通过连接器,先将自环线(损耗可忽略的光纤)接入,用光功率计测出此时的光功率值为P1,然后,撤去自环线,将待测光纤插入,读出光功率值P2,则根据(1)式即可算出光纤损耗值。
连接器
自环线
光功率计
扰模器
标准光源
插入法的特点是:操作简单,不具有破坏性,但精度不高,这是由于连接器性能不佳或光注入状态发生变化时,可能带来误差。
待测光纤
图3 插入法测量光纤损耗示意图
背向散射法
所谓背向散射法就是得用光时域反射仪(OTDR)来测量光纤损耗,其原理参见光时域反射仪的使用说时书,这里不再赘述。
工程测量
在实际工程中,为得到接头损耗的精确值,往往采取“四功率”法,其测试步骤如下(如图4):
首先在连接处D作临时接头;
在光纤连接后的尾端C处测得接收光功率P3;
在临时接头后的B点(相距D点约几厘米)切断光纤,测得光功率为P2;
在临时接头前的A点切断光纤,测得光功率为P1;
在连接处D点将光纤作永久性连接,然后在C点重新测得光功率为P4。
则此永久性连接的附加损耗为:
(2)
光源
光功率计
A
B
C
D
P2
P1
连接处
P3
P4
第二次测量
图4 光纤连接损耗测量(“四功率”法)
光纤弯曲损耗的测量框图如图5所示,:
光源
光源
光功率P1
光功率P2
图5光纤弯曲损耗的测量
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