光缆的测试

2.2 光纤衰减的测量方法
常用的光纤衰减测量方法有截断法、后向 散射法和插入损耗法。
1．截断法
（1）测量原理
在不改变注入条件下，分别测出通过光纤 两个点的光功率P1 和P2，再按定义计算出 光纤的衰减系数a。
（2）测量装置及各部分作用
图1.1 截断法测量衰减的测量装置
图1.2 截断法测量衰减谱的测量装置
4.2 系统光性能参数测试
1．系统光性能参数主要是指光缆线 路的衰减与色散、系统发送光功率、系统 接收灵敏度、动态范围及系统富裕度等。 2．中继段衰减与色散的测试
（1）色散的定义
光纤中色散主要是指光信号经过光纤 传输后在光纤输出端发生能量分散，导致 传输信号畸变。
（2）色散的测量方法
——脉冲时延法
测得的干涉条纹图。
和图 互 1 相 17 关 型自 仪相 器关 （型 ，仪 器 ）（ 测 得， 的） 干 涉 条 纹 图 . a b
c d
3．系统发送功率的测试
图1.18 系统发送光功率的测试连接图
图1.19 发送光功率测试方法
4．系统接收灵敏度与动态范
围的测试
图1.20 系统接收灵敏度与动态范围的测试
（3）测量方法
2．后向散射法 （1）测量原理
后向散射法是测量光纤衰减的第一替 代法。它基于能从光纤中双向后向散射光 信号提取光纤衰减或衰减系数、光纤长度、 衰减均匀性、点不连续性、光学连续性、 物理缺陷和接头损耗等信息。
经过往返两次衰减的值，所以曲线斜
率为常数的AB段光纤的衰减为
A(l)AB = 0.5(PA−PB) (dB) (dB/km)
插入损耗法有两个可供选择的参考 条件下的测量原理方案，如图6.8所示。
图1.8 典型的插入损耗法测试装置
（2）测量装置及各部分的作用 （3）测量方法
① 方案1：被测光纤段的总衰减可按 下式计算。
-
-
式中：Cr，C1，C2 分别是在参考条件 下，被测光纤输入端和输出端连接器的标 称平均损耗（dB）。
光缆的测试
1 光缆线路测试类型及测试项目
2 光纤衰减的测量
3 光纤长度的测量 4 光缆工程测试
1 光缆线路测试类型及测试项目
1.1 测试类型
1．光缆线路工程测试
光缆线路工程测试是指在工程建设阶 段，对单盘光缆和中继段光缆进行的性能 指标检测。
（1）单盘测试
单盘测试是单盘检验的组成部分。单
盘测试是对运输到现场的光缆传输、技术 特性进行检验，以确定运输到分屯点上的 光缆是否达到设计文件的要求。
可将一个单元光缆段中的总衰减定义为
式中：an 为中继段中第n根光纤的衰 减系数（dB/km）； Ln 为 中 继 段 中 第 n 根 光 纤 的 长 度 （km）；as为固定接头的平均损耗（dB）； X为中继段中固定接头的数量； ac为连接器的平均插入损耗（dB）； Y为中继段中连接器的数量（光发送 机至光接收机数字配线架（ODF）间的活 接头）。
（2）竣工测试（中继段测试）
光缆线路工程竣工测试又称光缆的中 继段测试，这是光缆线路施工过程中较为 关键的一项工序。竣工测试是从光电特性 方面全面地测量、检查线路的传输指标。 竣工测试还应包括光缆线路工程的竣 工验收。
2．光缆线路维护测试
通过对光缆线路的光电特性测试， 可以了解光缆的工作状态，掌握光缆线 路实际运行状况，正确判断可能发生障 碍的位置和时间，为光缆线路提供可靠 的技术资料。
பைடு நூலகம்
① 光源 ② 调制 ③ 滤模器 ④ 注入系统
a．单模光纤注入条件 b．多模光纤注入条件
滤模器
图1.3 采用滤模器的衰减测量注入装置
几何光学注入
图1.4 空间状态限制衰减测量的几何注入装置
⑤ 包层模剥除器。包层模剥除器促使
包层转换成辐射模，从而使包层模从光纤
中被剥除。 ⑥ 光探测器。
② 方案2：被测光纤段的总衰减 计算式如下。
4.“4P”法测接头损耗
图1.9 光纤连接损耗测量（“四功率值”法）
永久性连接的附加损耗为
-
-
3 光纤长度的测量
3.1 传输脉冲时延法
设光脉冲经长度为L(m)，平均折射率 为n的光纤传输后，其传输时延Dt为 Dt＝n· L/c (s) 式中，c为真空中光速（3×10 8 m/s）， 此式可改写为 L＝c· Dt/n (m)
① 测量原理
脉冲时延法是单模光纤色散测量的第 二替代测量法。这种测量方法的测量原理 是，使不同波长的窄光脉冲分别通过已知 长度的受试光纤时，测量不同波长下产生 的相对群时延，再由群时延差计算出被测 光纤的色散系数。
② 测量装置
图1.13 脉冲时延法的测量装置
③ 测试步骤
a．参考光纤的测量 b．被测光纤的测量
1.2 测试项目
1．工程测试项目
2．维护测试项目
2 光纤衰减的测量
2.1 光纤衰减的概念
衰减是光纤中光功率减少的一种度
量，它取决于光纤的工作（波长）类型
和长度，并受测量条件的影响。
在波长l处，一段光纤上相距距离为L 的两个横截面1和2之间的衰减A(l)定义为
通常，对于均匀光纤来说，可用单位 长度的衰减，即衰减系数反映光纤衰减性 能的好坏。衰减系数a(l)定义为 a(l)＝A(l)/L (dB/km)
② 测量装置
图1.14 光纤参考通道的Michelson干涉法的测量装置
图1.15 空气参考通道的Michelson干涉仪法的测量装置
图1.16 空气参考通道的Mach-Zehnder型干涉仪测量装置
图1.17是对弱偏振模耦合（上方）和 强偏振模耦合（下方）光纤，分别用自相
关型仪器（a，b）和互相关型仪器（c，d）
可见，只要测得Dt，便能求得已知n 值的光纤的长度，这就是传输脉冲时延法 的原理。
图1.10 传输脉冲时延测量光纤长度
3.2 反射脉冲时延法
光纤长度便可由下式求得 L＝c· 2Δt/2n
图1.11 反射脉冲时延测量光纤长度
4 光缆工程测试
4.1 中继段测试（竣工测试） 1．光缆线路衰减测试 （1）光缆线路衰减定义
单位长度的群时延为
T (l)＝[Tout(li)−Tin(li)]/L
式中：
（ps/km）
Tout(li)——输出脉冲时间差（ps）； Tin(li)——输入脉冲时间差（ps）； L——减去参考光纤长度后的被测光 纤长度（km）。
（3）偏振模色散的定义
偏 振 模 色 散 （ Polarization Mode Dispersion，PMD）是指单模光纤中的两 个正交偏振模之间的差分群时延，它在数
行测量。
插入法的测量偏差，主要来自仪表本
身以及被测线路连接器插件的质量，如某
个长途光缆工程，据3个中继段光缆线路的
衰减测量统计，平均偏差为0.3dB。
② 后向散射法
后向散射法虽然也可以测量带连接插 件的光缆线路衰减，但由于一般的OTDR 仪都有盲区，使近端光纤连接器插入损耗、 成端连接点接头损耗无法反映在测量值中； 同样对成端的连接器尾纤的连接损耗由于 离尾部太近也无法定量显示。因此，用 OTDR仪所得到的测量值实际上是未包括 连接器在内的光缆线路损耗。为了按光缆 线路衰减的定义测量，可以通过假纤测量 或采用对比性方法来检查局内成端质量。
图1.21 光接收灵敏度（动态范围）测试
5．系统富裕度及其测试
图1.22 中继段光链路的富余度分配
字 系 统中 使 脉冲 展 宽产 生 误码 （ 尤 其 在
WDM和DWDM系统中）。
（4）PMD的测试方法——干涉法
① 测量原理
干涉法的测量原理是，当光纤一端用 宽带光源照明时，在输出端测量电磁场的自 相关函数或互相关函数，从而确定PMD。
干涉法的主要优点是测量速度非常快， 测量设备体积小，特别适合于现场使用。
图1.12 中继段光纤线路损耗构成示意图
（2）测量方法
有插入法和后向散射法。
① 插入法
核心网光缆线路，应采用插入法 测量。从中继段光缆线路衰减要求在带 已成端的连接插件状态下进行测量来说， 插入法是唯一能够反映带连接插件线路 衰减的方法。
插入法可以采用光纤衰减测试仪（分
多模和单模），也可以用光源和功率计进
a(l) = A(l)AB/LAB
图1.5 后向散射法测得的衰减曲线
AB间的长度（距离）为
（2）测量装置及各部分作用
后向散射法所用的装置就是光时域反
射计OTDR组成如图1.6所示。
图1.6 OTDR的组成方框图
（3）测量方法
图1.7 OTDR衰减曲线
3．插入损耗法
（1）测量原理
测量原理类似于截断法，只不过插 入损耗法用带活接头的连接软线代替短光 纤进行参考测量，计算在预先相互连接的 注入系统和接收系统之间（参考条件）因 插入被测光纤引起的功率损耗。
（3）测量方法的选择
若偏差较大，则可用后向散射法作辅 助测量。
2．光缆线路衰减曲线测量
（1）目的
光缆线路衰减曲线测量指的是对光缆 中光纤后向散射曲线的测量。
（2）测量仪器
光缆线路衰减曲线测量仪器采用的是 光时域反向射仪，即OTDR仪。
（3）衰减曲线要求
① 双向测量 ② 测量记录 ③ 线路衰减测量结果的比较 ④ 光缆线路衰减的计算方法