光纖傳輸損耗測(cè)試 實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料

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1、word 華僑大學(xué)工學(xué)院 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 課程名稱(chēng)：光通信技術(shù)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)1 光纖傳輸損耗測(cè)試 學(xué)院：工學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)：13光電 某某：林 洋 學(xué)號(hào)：1395121026 指導(dǎo)教師：王達(dá)成 2016 年05 月 日 預(yù)習(xí)報(bào)告 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1〕了解光纖損耗的定義 2〕了解截?cái)喾?、插入法測(cè)量光纖的傳輸損耗 二、 實(shí)驗(yàn)儀器 20MHz雙蹤示波器 萬(wàn)用表 光功率計(jì) 機(jī) 光纖跳線一組 光無(wú)源器件一套〔連接器，光耦合器，光隔離器，波分復(fù)用器，光

2、衰減器〕 三、 實(shí)驗(yàn)原理 光纖在波長(zhǎng)處的衰減系數(shù)為，其含義為單位長(zhǎng)度光纖引起的光功率衰減，單位是dB/km。當(dāng)長(zhǎng)度為時(shí)， 〔公式1.1〕 ITU-T G.650、G.651規(guī)定截?cái)喾榛鶞?zhǔn)測(cè)量方法，背向散射法〔OTDR法〕和插入法為替代測(cè)量方法。本實(shí)驗(yàn)采用插入法測(cè)量光纖的損耗。 〔1〕截?cái)喾ǎ骸财茐男詼y(cè)量方法〕 截?cái)喾ㄊ且粋€(gè)直接利用衰減系數(shù)定義的測(cè)量方法。在不改變注入條件下，分別測(cè)出長(zhǎng)光纖的輸出功率和剪斷后約2m長(zhǎng)度短光纖的輸出功率，按定義計(jì)算出。該方法測(cè)試精度最高。 圖1.1 截?cái)喾ǘúㄩL(zhǎng)衰減測(cè)試系統(tǒng)裝置 〔2〕插入法 插入法原理上類(lèi)似于截?cái)喾?/p>

3、，只不過(guò)用帶活接頭的連接軟線代替短纖進(jìn)展參考測(cè)量，計(jì)算在預(yù)先相互連接的注入系統(tǒng)和承受系統(tǒng)之間〔參考條件〕由于插入被測(cè)光纖引起的功率損耗。顯然，功率、的測(cè)量沒(méi)有截?cái)喾ㄖ苯樱矣捎谶B接的損耗會(huì)給測(cè)量帶來(lái)誤差，精度比截?cái)喾ú钜恍?。所以該方法不適用于光纖光纜制造長(zhǎng)度衰減的測(cè)量。但由于它具有非破壞性不需剪斷和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，用該方法做成的便攜式儀表，非常適用于中繼段長(zhǎng)總衰減的測(cè)量。圖1.2示出了兩種參考條件下的測(cè)試原理框圖。 〔a〕 〔b〕 圖1.2 典型的插入損耗法測(cè)試裝置 圖1.2〔a〕情況下，首先將注入系統(tǒng)的光纖與接收系統(tǒng)的光纖相連，測(cè)出功率然后將待測(cè)光纖連到注入系統(tǒng)和接收系統(tǒng)之

4、間，測(cè)出功率，如此被測(cè)光纖段的總衰減A可由下式給出 〔公式1.2〕 式中、、分別是在參考條件、實(shí)驗(yàn)條件下光纖輸入端、輸出端連接器的標(biāo)稱(chēng)平均損耗值〔dB〕。 圖1.2〔b〕情況下，首先將參考系統(tǒng)連在注入系統(tǒng)和接收系統(tǒng)之間，測(cè)出功率，然后如圖〔a〕一樣，測(cè)出功率，如此被測(cè)光纖段的總衰減可由下式給出 〔公式1.3〕 情形〔a〕中，由于連接器的質(zhì)量可能會(huì)影響測(cè)試精度；情形〔b〕中，采用了光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)展精細(xì)耦合，代替了連接器的耦合，可以得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，當(dāng)只需要知道光纖的實(shí)際衰減時(shí)，它比擬適宜。當(dāng)被測(cè)光纖段帶有連接器而且需要和其它元件串在一起

5、時(shí)，情形〔a〕的測(cè)試結(jié)果更有意義。 試驗(yàn)平臺(tái)中我們采用了插入法測(cè)量光纖的損耗，試驗(yàn)框圖如1.3所示： 〔a〕 〔b〕 圖1.3 插入損耗測(cè)試框圖 〔3〕光時(shí)域反射計(jì)〔OTDR〕測(cè)試 背向散射法是通過(guò)光纖中后向散射光信號(hào)來(lái)提取光纖衰減與其他信息的，諸如光纖光纜的光學(xué)連續(xù)性、物理缺陷、接頭損耗和光纖長(zhǎng)度等。它是一種間接地測(cè)量均勻樣品衰減的方法。下面分析背向散射法的測(cè)量原理。 將光功率為，脈沖寬度為的窄帶光脈沖注入光纖，由于衰減，在傳輸距離之后，光功率為 〔公式1.4〕 式中，是衰減系數(shù)。由于瑞利散射的作用，在處的光功率總有一局部背向散射回光纖輸入端。處

6、的背向散射光功率為 〔公式1.5〕 式中，是在處光纖的瑞利背向散射系數(shù)，定義為 〔公式1.6〕 式中，是瑞利散射系數(shù)；是光在光纖中的群速度；代表背向散射功率與瑞利散射總功率之比，它與光纖結(jié)構(gòu)參數(shù)〔芯徑、相對(duì)折射率差〕有關(guān)。設(shè)處的背向散射光功率為 〔公式1.7〕 由公式〔1.7〕和式〔1.5〕，可得之間的平均衰減系數(shù)為 〔公式1.8〕 如果光纖軸向不均勻，不是常數(shù)，如此公式〔1.8〕表示的衰減系數(shù)包含了一項(xiàng)與結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)的待定項(xiàng)，這樣，直接從背向散射曲線上求得的并不能代表實(shí)際的衰減系數(shù)，這也就是該方法的缺點(diǎn)所在。 假定光纖

7、的結(jié)構(gòu)參數(shù)沿軸向均勻時(shí)，，如此間的平均衰減系數(shù)為 〔公式1.9〕 這時(shí)就可以從背向散射曲線求得實(shí)際的平均衰減系數(shù)了。 圖1.4是一個(gè)典型的背向散射法測(cè)試系統(tǒng)框圖。這里不再介紹各局部的作用和要求。利用背向散射原理制成的儀表稱(chēng)為光時(shí)域反射計(jì)，簡(jiǎn)稱(chēng)OTDR。 圖1.5示出了在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的一條典型OTDR曲線，曲線上A-B間的衰減是 〔公式1.10〕 式中，、是以對(duì)數(shù)刻度的背向散射功率電平，平均衰減系數(shù)為 〔公式1.11〕 式中，是待測(cè)光纖的長(zhǎng)度。假如光纖軸向不均勻時(shí)，取從兩端測(cè)量的平均值作為平均衰減系數(shù)，

8、從而消除了公式〔1.8〕中的待定項(xiàng)。背向散射法雖屬替代方法，可是它被廣泛的用在光纖光纜的研制、生產(chǎn)以與光通信工程的施工維護(hù)中。 圖1.4 背向散射法測(cè)試曲線 圖1.5 典型OTDR曲線 四、實(shí)驗(yàn)容與步驟 本實(shí)驗(yàn)采用插入法測(cè)試光纖的傳輸損耗系數(shù)，如果配置了光時(shí)域反射儀OTDR，如此可采用背向散射法。 1〕 如圖1.3(a)所示，選擇光發(fā)模塊A，通過(guò)開(kāi)關(guān)KP102選擇數(shù)字光源驅(qū)動(dòng)電路，KP101選擇“數(shù)字〞。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)加電并復(fù)位系統(tǒng)后〔復(fù)位用來(lái)使系統(tǒng)從最初狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行，復(fù)位鍵按下后，液晶屏上將出現(xiàn)提示：“歡迎你〞，“請(qǐng)選擇〞等字樣，之后便可輸入操作者的選擇〕，從

9、鍵盤(pán)輸入方波，此時(shí)用光功率計(jì)測(cè)試S點(diǎn)〔即光發(fā)送機(jī)的FC連接頭〕的輸出功率P1，此值定為光纖的入射功率。 2〕 按圖1.3(b)連接好待測(cè)光纖，將S點(diǎn)輸出的光信號(hào)輸入擾模器，經(jīng)過(guò)待測(cè)光纖后，測(cè)出光功率P2，光纖的總損耗A=P2-P1 (dBm)，然后就可粗略的估算出每公里光纖的損耗值。 3〕調(diào)節(jié)RP103，改變光發(fā)送模塊A數(shù)字信號(hào)的發(fā)送功率，重復(fù)步驟1〕和2〕4次，計(jì)算每公里光纖的損耗值。 注：此實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)必須具備擾模器和2公里以上的光纖〔需另外配置〕 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 五、 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù) 功率大小 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 1 2 3 4 5 指導(dǎo)教師簽名： 時(shí)間： 六、 數(shù)據(jù)處理 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 七、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析討論 預(yù)習(xí)報(bào)告成績(jī) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī) 實(shí)驗(yàn)操作成績(jī) 總成績(jī) 10 / 10