光回损测试原理
光器件的回波损耗测试技术
& 结束语
据此方法在 49/::! 回波损耗测 试仪进行试 验 ! 实际 达 到 的 典 型 技 术 指 标 如 图 : 所 示 ! 测 量 值 小 于
!"$ 光纤耦合器偏振敏感性的影响
由于光纤的移动及机械拉伸等均会改变单模光 纤中的偏振状态 ! 偏振状态的改变又将影响耦合器的 耦合比 !从而影响测试准确度 %
部可调谐激光光源 # 它就具有执行波长扫描回波损耗 的测试能力 " 设计的关键在于使用一个额外的功率探测器作 为光源输入功率的监测器 # 它同时记录输入光功率和 返回光功率 # 用于回波损耗测试值的校准 " 这样设计
收稿日期 &!""#="?=". 作者简介 & 王峻宁 男 #-@A- 年生 # 硕士在读 图 ! 回波损耗测试方案 研究方向 & 光电测量仪器 ! 光纤通信 ! 光纤传感
值可根据需要设置 # 使得系统可利用不同的校准
件 # 使用非常灵活方便 " 软件流程如图 ! 所示 "
# 影响准确度因素分析
对回波损耗测试的过程要求较为严格 # 校准件 ! 测试跳线本身的回波损耗值以及各端面的清洁程度 均会对测试结果造成重大影响 # 不洁的端面引起的误
-!1%/0 到 -2#%/0 波长范围的外部光源 " 如果使用外
"’(7 左右 ! 探测器的灵敏度优于82%’(7 % !%( 干涉的影响
当激光光源的相干长度大于两倍的耦合器到被 测端的距离 时 ! 将 会 发 生 干 涉 现 象 ! 从 被 测 端 反 射 回 来的光 与 从 光 源 直 接 过 来 的 光 由 于 具 有 恒 定 的 相 位 差而会在光 功率 探 测 端 产 生 干 涉 ! 当 振 幅 相 同 ! 偏 振 方向一致时 ! 干涉现象最明显 % 主要解决方法是增加 耦 合器 隔 离 度 或 增 加 耦 合 器 到 被 测 端 距 离 以 使 光 程 差超过光源的相干长度 ! 普通 )8- 激光器的相干长度 小于十几毫米 ! 远小于耦合器与被测器件间的距离 ! 所 以干 涉 效 应 的 影 响 很 小 % 只 有 在 使 用 线 宽 很 窄 的
光回损(ORL)和背向反射测试指导
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）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-20 dB，并且该点的光纤衰减为10 dB，则由于该点而测得的回波损耗贡献将为-40 dB。
（例如，背反射+ 2 x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，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。
0 dB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 = 10 x log（（（（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。
otdr的工作原理 -回复
otdr的工作原理-回复OTDR（Optical Time Domain Reflectometer）是一种用于光纤测试和故障定位的仪器。
其工作原理是利用光脉冲在光纤中传播并反射，根据反射光信号的强度和时间来测量光纤长度、损耗以及故障位置等信息。
本文将详细介绍OTDR的工作原理。
一、光脉冲的发射OTDR中的光源通常是一束激光器，其发射的光波经过调制和放大后，通过耦合器连接到被测纤芯上。
光脉冲的形状可以是方波、宽脉冲或窄脉冲，选择不同的脉冲形状取决于需要测量的纤芯特性。
二、光脉冲的传播一旦光脉冲被发射到光纤中，它会沿着纤芯传播，并在纤芯内表现出每单位长度的损耗。
损耗的原因可能是各种各样的因素，比如纤芯本身的材料损耗、纤芯与外界环境的耦合损耗等。
光脉冲能够在光纤中传播较长的距离，大部分的光信号都会到达纤芯的尾部。
三、光脉冲的反射当光脉冲到达光纤的末端时，它会被一些光纤组件反射回来。
这些反射光信号可以是来自于光纤连接头、光纤接头和光纤末端的反射，以及一些其他外界反射或故障产生的反射。
反射光信号的强度和时间信息提供了很多关于光纤和其中的故障信息。
四、光脉冲的接收和处理反射光信号被OTDR接收器接收，并通过光探测器将其转换成电信号。
这些电信号会经过放大和数字化处理，然后将数据传递给OTDR的显示屏或连接的计算机进行分析和显示。
通过分析反射光信号的强度和时间，可以确定光纤长度、信号损耗以及故障位置等参数。
五、数据分析和显示OTDR的显示屏或连接的计算机会将接收到的光纤数据进行处理和分析，并将结果以图形或表格的形式显示出来。
这些结果可以用来评估光纤连接的质量、找出故障位置以及判断光纤的损耗情况。
通过比对不同位置的光信号强度和时间信息，可以确定光纤中的性能变化和潜在故障。
六、应用领域和优势OTDR广泛应用于光纤通信、光纤传感和光纤网络维护等领域。
其工作原理的优势在于可以准确测量光纤的长度、损耗和故障位置，从而提供了对光纤系统性能的评估和维护。
实验五、光纤连接器的回波损耗测试
【实验名称】 光纤连接器的回波损耗测试在使用光通信中的光器件时，我们非常关心器件的性能，因为它可能是产生问题的一个主要环节。
器件的性能通常用一系列参数，如插入损耗，回波损耗，隔离度，偏振度，耦合比等指标来描述。
有很多情况下，由于种种原因可能我们需要知道一个器件的实际性能，这就要求我们不但要熟悉各器件的参数指标，同时还要掌握一些测试器件参数的方法。
插入损耗和回波损耗等是描述器件性能的基本参数，本实验主要介绍无源光器件回波损耗的测试原理和测试方法。
【实验目的】1. 了解回波损耗的概念及其在光通信系统中的意义；2. 掌握回波损耗的测试原理和测试方法；3. 掌握光纤熔接技术和常用测试仪器的使用方法，培养动手能力和实验技能。
【实验原理】1.回波损耗的概念回波损耗源于电缆链路中由于阻抗不匹配而产生反射的概念。
这种阻抗不匹配主要发生在有连接器的地方,也可能发生于各种缆线的特性阻抗发生变化的地方。
在光通信中光传输的的光纤链路上，经常需要进行光纤与光纤，光纤与器件，器件与仪器等进行连接。
在连接过程中，光纤端面，器件的光学表面等对其内传输地光不可避免地产生反射。
这种回波一方面造成了传输光功率的耗损，另一方面也会对一些器件的工作产生干扰，例如反射回波能造成激光器输出功率的抖动和频率的变化，有时甚至是破坏。
但在另外一些情况下，反射回波却可以加以利用。
在光通信中，已对回波损耗进行了详细规定（请参看标准G.957）。
设和分别表示入射和回波反射功率，单位可以是瓦()或者毫瓦(mw )；定义回波反射光功率与入射光功率之比为回波损耗，即I P r P w l R Ir l P P R = （1） （1）式中得到的是除法计算的比值，对于多个器件存在时，需要计算乘积，在光通信中很不方便。
若将以分贝表示（单位为）时，上述的乘积运算就化为加减运算，故 l R dB Ir l P P R log 10−= （2） 注意：若、采用dBw 或单位时，应采用下式计算才是正确的r P I P dBm l R r I l P P R −= （3）【实验内容】∗1. 待测器件的输入功率与回波功率测量由回波损耗定义可知，对于光纤链路中的任意器件而言，要测量其回波损耗，就需l R∗ 为方便计算，本实验所测功率的单位全部采用dBm要首先测量其输入端的光功率和反射回波的光功率，再通过公式计算得到。
插回损测量
1光器件的回损测量引言：随着宽带接入如 LTE, FTTX 的应用越来越多，骨干光纤通信带宽越来越大，光纤本身的和光 纤系统中的无源光器件都变得越来越复杂，光纤系统中无源器件的反射对更高速率的通信系统性 能的影响越发显著，人们对光纤无源器件回波损耗指标测试的关注度在持续上升。
光纤无源器件的回损测试方案自光纤通信系统开始就有了，早期的典型测试仪表如：JDSU 公 司的 RX Meter, Agilent 公司的 816xx 系列。
这些测试仪表的共同特点是：测试方法采用标准的连 续光方法，即 IEC 建议的 OCWR(Optical Continuous Wave Reflectometer)法，测量时通常需要用缠 绕光纤的方法消除额外反射，测量回损的范围在 70dB 以下。
随着光纤通信技术的进步，测试仪 表也在发展，使用 OCWR 方法的测试仪技术非常成熟，随着竞争产品的越来越多，这两种仪表都 早已停止生产。
使用 OCWR 方法测量回损存在许多限制，如：测试步骤多，需要过程复杂的系统校“零”， 不能一次连接进行插损/回损的测试，不能区分瑞利散射和菲涅尔反射回损，只适用于≤55dB 的 回损测量等[1]。
另一方面，由于这些限制，在很多应用场合下不适合或者无法使用 OCWR 法进行测量，如： 无法弯曲也不允许破坏接头的光缆接头盒，特种光缆，MPO 接头等。
图 1：无法弯曲的光纤接头 为了解决这些问题，我们需要采用其他的回损测量方法，如 OTDR 法。
为了比较 OCWR 和OTDR 两种测量方法，让我们首先回顾一下回损测试的原理以及 IEC61300‐3‐6 对回损测试方法的描 述。
1. 原理和测量方法1.1 回损的来源按照 IEC61300‐3‐6 的定义，回损是指在器件输入端、光纤接头或者定义的某一段光路上反射 光功率[mW]与入射光功率[mW]的比值。
23⎛ P ⎞ 即： RL = 10 ⋅ log ⎜ r⎜ ，回损的值是正的。
G&H3000A型光插回损测试仪工作原理
G&H3000A型回损仪测试原理分析引言:随着光纤通信的发展，高速光纤传输系统的广泛生产和应用（如SDH、大功率CATV 等），必须具有很高的回波损耗，DFB激光器由于其线宽窄，输出特性很容易受回波损耗的影响。
从而严重影响系统的性能，即使是普通的激光器，也会不同程度地受回波损耗的影响，因此，系统中各种光纤器件的回波损耗的测试变得越来越重要。
关键词: 回波损耗菲涅尔反射瑞利散射偏振敏感性匹配负载1．回波损耗测试基本原理当光传输在某一光器件中时，总有部分光被反射回来，光器件中回波主要由菲涅尔反射（由于折射率变化引起）、后向瑞利散射（杂质微粒引起）以及方向性等因素产生的，则该器件的回波损耗RL为：RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率) (1)回波损耗的测试方法有基于OTDR和光功率计测试两种,OT DR测试方法速度快、显示直观可获得反射点的空间分布，且不需要末端匹配（短光纤仍需匹配），但成本高，重要的是某些场合不能使用（例如：光探测器的回波损耗测试等），如美国RIFOCS688及日本NTT-AT的AR-3 01型回波损耗测试仪。
光功率计法主要将被测器件反射回来的光分离出来引导至光功率计，简单实用，应用范围广，使用时须进行末端匹配。
本文主要介绍光功率计法测试的原理。
光功率计法回波损耗测试基本原理框图如下：图1光功率计法基本原理框图激光经光模块注入到被测器件,反射光再经光模块引导至光功率计,测试方法分为4步：a．测试端连接校准件测出反射功率值Pref，若光源输出功率为PL，光模块衰减系数为k,校准件反射率为Rref，则：Prel = PL.k.Rref +Pp (2)其中，Pp为附加反射功率（指光模块内部及测试端连接器的反射等）b．测出附加反射功率Pp：将测试端进行匹配，使得测试端反射功率为0，即可测出附加反射功率Pp。
c．测试端连接被测器件,测出反射值PmeasPm eas =( PL×k) R被测+Pp (3)R被测为被测器件反射率。
回波损耗测试方法
回波损耗测试方法回波损耗（Return Loss）是衡量信号在传输过程中由于各种因素产生的反射损耗的指标。
回波损耗测试方法是通过使用专用仪器，对设备或连接件进行测试，以评估其在信号传输中的反射性能。
本文将介绍回波损耗测试的原理、测试仪器以及测试步骤。
一、回波损耗测试的原理回波损耗测试的原理基于反射信号的特性。
当信号从一个介质传输到另一个介质时，部分信号会发生反射。
这种反射信号会导致信号的损耗，影响信号的传输质量。
回波损耗测试通过测量反射信号的强度，来评估设备或连接件的反射性能。
二、回波损耗测试仪器回波损耗测试仪器是进行回波损耗测试的关键工具。
常用的回波损耗测试仪器有光纤回波损耗测试仪、网络分析仪等。
光纤回波损耗测试仪主要用于光纤连接件的测试，而网络分析仪主要用于电缆和连接器的测试。
三、回波损耗测试步骤1. 准备测试仪器：根据需要选择合适的回波损耗测试仪器，并确保其正常工作。
2. 设置测试参数：根据测试需求，设置合适的测试参数，如测试频率、测量范围等。
3. 连接被测设备：将被测设备与测试仪器进行连接。
确保连接良好，避免因连接问题导致测试结果的误差。
4. 开始测试：启动测试仪器，开始测试。
测试仪器会向被测设备发送测试信号，然后测量反射信号的强度。
5. 记录测试结果：根据测试仪器的显示，记录测试结果。
通常使用单位dB来表示回波损耗值，数值越大表示反射信号越弱，反射损耗越小。
6. 分析测试结果：根据测试结果进行分析，评估设备或连接件的反射性能。
通常，回波损耗值在一定范围内，可以认为设备或连接件的反射性能良好。
7. 判断测试结果：根据测试结果，判断设备或连接件是否符合要求。
如果回波损耗值超出了规定范围，可能需要对设备进行进一步检修或更换。
回波损耗测试方法的应用范围广泛，涵盖了光纤通信、无线通信、电力系统等多个领域。
在光纤通信中，回波损耗测试可以评估光纤连接件的质量，确保信号的传输质量。
在无线通信中，回波损耗测试可以评估天线的反射性能，提高无线信号的传输效果。
光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试
光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试一．实验目的和任务1．了解光隔离器的工作原理和主要功能。
2．了解光隔离器各参数的测量方法。
3．测量光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗参数。
二．实验原理光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，该器件用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光，由于这类反向光的存在，导致光路系统间将产生自耦合效应，使激光器的工作变得不稳定和产生系统反射噪声，使光纤链路上的光放大器发生变化和产生自激励，造成整个光纤通信系统无法正常工作。
若在半导体激光器输出端和光放大器输入或输出端连接上光隔离器，减小反射光对LD的影响，因此，光隔离器是高码速光纤通信系统、精密光纤传感器等高技术领域必不可少的元器件之一。
光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。
隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。
它们的原理图如图1.1和图1.2所示：图1.1 偏振相关的光隔离器图1.2 偏振无关的光隔离器对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振方向旋转角为FHL =φ，式中H 为磁场强度，L 为法拉第材料长度，F 为材料的贾尔德系数。
如图 1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了045，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成045角，使得光线顺利通过，而反射回来的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转045，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。
由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。
偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。
当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。
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光回损测试原理
引言:随着光纤通信的发展，高速光纤传输系统的广泛生产和应用（如SDH、大功率CATV等），必须具有很高的回波损耗，DF B激光器由于其线宽窄，输出特性很容易受回波损耗的影响。
从而严重影响系统的性能，即使是普通的激光器，也会不同程度地受回波损耗的影响，因此，系统中各种光纤器件的回波损耗的测试变得越来越重要。
关键词: 回波损耗菲涅尔反射瑞利散射偏振敏感性匹配负载
1．回波损耗测试基本原理
当光传输在某一光器件中时，总有部分光被反射回来，光器件中回波主要由菲涅尔反射（由于折射率变化引起）、后向瑞利散射（杂质微粒引起）以及方向性等因素产生的，则该器件的回波损耗RL为：
RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率) (1)
回波损耗的测试方法有基于OTDR和光功率计测试两种,OTDR测试方法速度快、显示直观可获得反射点的空间分布，且不需要末端匹配（短光纤仍需匹配），但成本高，重要的是某些场合不能使用
（例如：光探测器的回波损耗测试等），如美国RIFOCS688及日本NTT-AT的AR-301型回波损耗测试仪。
光功率计法主要将被测器件反射回来的光分离出来引导至光功率计，简单实用，应用范围广，使用时须进行末端匹配。
本文主要介绍光功率计法测试的原理。
光功率计法回波损耗测试基本原理框图如下：
图1光功率计法基本原理框图
激光经光模块注入到被测器件,反射光再经光模块引导至光功率计,测试方法分为4步：
a．测试端连接校准件测出反射功率值Pref，若光源输出功率为P L，光模块衰减系数为k,校准件反射率为Rref，则：
Prel = PL.k.Rref +Pp (2)
其中，Pp为附加反射功率（指光模块内部及测试端连接器的反射等）
b．测出附加反射功率Pp：将测试端进行匹配，使得测试端反射功率为0，即可测出附加反射功率Pp。
c．测试端连接被测器件,测出反射值Pmeas
Pmeas = ( PL×k) R被测+Pp (3)
R被测为被测器件反射率。
d .计算出回波损耗RL(dB)
根据（１）、（２）、（３）计算出被测器件的回波损耗值ＲＬ，单位dB。
RL=－10×log[（Pmeas－Pp）×Rref÷（Pref－Pp）] (4)
2.影响准确度因素分析：
2.1 校准件准确度的影响：
理想的光纤端面是一种较好的校准件，使用研磨良好的FC/UPC跳线端面作为校准件非常普遍，不确定度一般在0.2dB以内。
另一种理想的校准件是光纤镀金端面，(如美国HP公司的HP810 00BR)反射率可达96%(回波损耗为0.18dB),其不确定度为0.1 dB。
2.2光模块偏敏感性影响
由于光纤的移动及机械拉伸等均会改变单模光纤中的偏振状态，偏振状态的改变又将造成输出光的不稳定，从而影响测试准确度，光模块的偏振敏感度可小于1%，引入误差为0.04dB。
2.3光源稳定度影响：
光源的稳定度将直接影响回波损耗的测试准确度，特别是当使用镀
金连接器及光纤端面等校准件时，较强的反射功率会对激光器造成很大的影响，可以加隔器/衰减器来消除这种影响，即使全反射时，返回光源的光也将衰减30dB左右，其影响即可忽略。
G&H3000 A中的高稳定度光源，稳定度可达到±0.05dB/8h。
2.4线性误差：
光功率测量的线性误差主要来源于量程切换时引起的换挡误差，因此需要对跨阴抗电阻进行严格挑选，光功率计的线性一般在1%，引入误差为0.04dB。
2.5动态范围
光源和功率计必须提供足够的动态范围以保证信噪比，采用我公司光源和高灵敏度光功率计技术，去掉光路衰减，动态范围可达近8 0dB，由于光路本身的噪声（光器件的附加反射）的影响，真正回波损耗测试可达70dB左右。
2.6干涉影响：
当激光光源的相干长度大于两倍的光模块到被测端的距离时，将会发生干涉现象，从被测端返射回来的光与从光源直接过来的光由于具有恒定的相位差而会在光功率探测端产生干涉，当振幅相同,偏振方向一致时,干涉现象最明显。
主要解决方法是增加光器件隔离度或增加光模块到被测端距离以使光程差超过光源的相干长度,但需注意的是：9m长光纤将产生
60dB的附加回波损耗(因后向散射),系统中我们选用光源的相干长度校小,此项影响可忽略。
我们采用1m长的跳线进行测试。
2.7附加反射影响
由于光模块中存在不希望存在的反射等，降低了信噪比，必须选用高回波损耗的光器件，软件计算中将附加反射值作为零点值扣除，以尽量减小附加反射的影响。
3.系统设计
综合以上分析，G&H3000A型光插回损测试仪，其原理框图如图2所示：
图2 回波损耗测试系统原理框图
光源发出光信号经光模块到达被测器件，反射光引导至程控前置放大电路检测后送CPU处理，并将结果显示出来。
测试端的APC连接器一定要保持清洁，而且要尽量减少插拔次数，以免损伤端面引起附加反射的增加。
G&H3000A型回损仪采用较高灵敏度光功率检测及激光光源稳定技术，最低测量功率可达到-80dBm。
软件设计主要是完成回波损耗值计算（根据（4）式），并提供相应的操作、显示界面。
（4）式中Pref和Pp通过按相应的按键从测量值获得，并通过软件的智能判断（以避免误操作）后存放在非易失RAM保存，因此，不用每次开机都去存贮校准和附加反射值，大大简化了操作步骤，但需要注意的是：在测量高回波损耗器件时（特别当回损在60dB 以上），需经常存贮附加反射值，甚至每次测量前均需存贮，使用非常灵活方便，仪表上同时显示被测件的回波损耗和插入损耗耗值。
4．结束语
以上介绍的G&H3000A回波损耗测试仪的基本方法和原理，分析了误差来源和减少误差的方法。
通过测量标准件（已知回波损耗值的器件）反射值和光模块内部的附加反射值，然后通过软件计算的方法得出被测器件的回波损耗值，操作简单方便，测量精度较高，具有较高的性价比，达到的技术指标如下：
回波损耗测量范围：0~70dB；
测量不确定度：±0.5dB。
另外，对回波损耗测试的过程要求较为严格，校准件、测试跳线本身的回波损耗值以及各端面的清洁程度均会对测试结果造成重大
影响，不洁的端面引起的误差可达10dB以上，因此，测试端面需经常清洁，测试跳线也需定期进行更新（插拔引起端面磨损）。
同时，该仪表具有普通光功率计的功能，内置双波长光源（1310/ 1550nm），，即可以作为普通光功率计使用，亦可作为高稳定度单/双波长光源使用，并可同时进行插入损耗及回波损耗的测试，使用灵活方便，性价比较高。