剪断法测光纤损耗
剪断法测光纤损耗：
在整根光纤的输出端测出输出功率Pout。 • 通常只做两次测量 • 在靠近输入端剪掉一小截光纤，测量这一 小截光纤的输出（Pin）。
两次测量结果的比值，给出剩余长光纤的损 耗
实验步骤
• 打开专用电源使其趋与稳定，将光纤两端
穿过裸纤适配器 • 将待测光纤绕在扰模器上，是裸纤适配器 分别接光源与光功率计接口 • 石英光纤衰减测试
剪断法测光纤损耗
实验成员：陈俊 指导老师：张森 2010年5月25号
实验目的
• 掌握“剪断法（差值法）”光纤损耗测试
技术； • 了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损 耗的影响； • 了解光纤损耗与波长之间的关系和光纤通 信“窗口”的实际原理，使光纤能通
计算光纤损耗大小的公式：
L=
过沿着弯曲路径从一端传到另一端的光学 元件。
n
θ₀ Ф₀
n₁
n₂
θ
这时，射入的光线在界面上产生全反射，并在光纤内部以同 样的角度（与圆柱轴线的夹角）反复逐次反射，向前传播到 援助的另一端，以等于入射角的角度射出。
从长面的分析来看，似乎只要满足一定的入射角的要求，保 证全反射条件，光束就可以在光纤中一直传播下去，但实际 上由于一些原因，使得光通过光纤之后，会产生一定的能量 损失。
• 损耗的表示方法 • 设L为传输线的损耗，常用输入光功率Pi与
输出光功率Po的比值来表示：
L=10lgPi/Po
• 裸纤适配器
使用方法：先用刀片去除光纤涂覆层，用酒 精清洗，然后左手按住裸纤适配器表面圆形 按钮，右手执光纤从裸纤适配器尾部圆形小 孔伸入，直至从陶瓷芯端面穿出，直到熟练； 注意事项：在穿光纤中如果右手感觉有阻 力，不要使蛮力，后退再穿，一定不要让裸 纤断在陶瓷芯里面；
光纤损耗测量OTDR介绍
如果P1和P2之间的距离为L，可用下式计算出每单位距离的损耗，即衰 减系数()。
() 10 lg P1 (dB/ km) 10 lg P1 (dB/ km)
Z1 Z2 P2
L P2
光纤损耗基础知识回顾
光纤的损耗是与波长密切相关的，图8.1.1是一个典型的光纤 损耗谱图，从图中我们可以看出，一般光纤具有三个低损耗 窗口，分别为0.85um、1.31um和1.55um处。这三个窗 口也是光纤通信和光纤传感的常用工作波长区。
光纤测量 ——光时域反射仪（OTDR）
目录
一、概 述 二、剪断法 三、插入法 四、背向散射法
一、概 述
ITU-T光纤损耗测量标准 光纤损耗测量技术研究热点 未来发展趋势 光纤损耗基础知识回顾
ITU-T光纤损耗测量标准
项目
测量方法
基准法（RTM ）
替代法（ATM）
应用范围
衰减（损耗）
光源
光轴
o
e
光纤
在晶体胶合面，对于o光入射角大于临界角，因此o光发生全反射，而 e光则透过树胶层注入被测光纤。
因为普通光纤不具有保偏特性，经光纤传输出来的背向散射光变成部 分偏振光。背向散射光（虚线）进入棱镜，同样分为o光和e光，e光透 过棱镜，o光被全反射而成为检测器接收。至于前端菲涅耳反射光，因 为是线偏振光e光入射到端面，端面反射的仍然是e光，因此沿原路透
重要的特性。
激光器
接头 熔接点 弯曲 机械接头 裂痕 尾端
耦合器
图
相 对
检测器
功
率
(dB)
8.1.6
脉冲 分析电路 + 显示
距离(Km)
四、背向散射法----2、基本原理
实验二、光纤损耗及断点的检测
实验二光纤损耗及断点的检测一、实验目的：了解光纤损耗的检测手段，认识光时域反射计，熟悉使用方法，利用光时域反射计检测光纤的损耗和断点。
二、实验仪器：1.光时域反射计OTDR 一台2.1550 nm波长的单模光纤若干3.打印机Epson5700 一台4.跳线两根5.法兰盘两个三、实验原理：检测光纤损耗的基准方法是剪断法，剪断法的精度较高，但是这种方法属于破坏性测量，不适合现场使用，为了克服这一弱点，提出了两种替代方法插入法、背向散射法，其中背向散射法只需要光纤的一端测试，方法十分简单，很适合现场测量，特别是可用来测光纤的长度及确定故障点位置，所以这种方法应用广泛。
用这种方法测量光纤损耗的仪器称为光时域反射计（Optical time domain reflectometer），本实验即介绍利用OTDR对光纤损耗及断点的检测。
光时域反射计利用反射测量技术测量光波导（如光纤）特性的一种仪器，光纤中反射光造成光反射的原因有光缆的端部、光纤的断裂处、接头、连接器界面、裂纹、碎裂，或传输媒质的其它各向异性特点和不连续性。
从理论上分析主要是瑞利散射和菲涅尔反射。
1.瑞利散射在光纤中存瑞利散射，瑞利散射是由于光纤自身的缺陷和掺杂成分的不均匀性所产生的。
瑞利散射光的特点是散射光波长与入射光波长相同，散射光功率与该点入射光功率成正比。
散射光沿各方向皆有，但只有小部分在光纤数值孔径内的光会沿光纤轴向传播。
如在光纤输入端注入大功率窄脉冲光信号，在光脉冲沿着光纤传播时，各点的散射光部分将被返回到光纤的输入端。
离光纤输入端近的地方散射回来的光较强，而离输入端远的地方散射回来的光较弱。
离光纤输入端近的地方散射回来的光先返回至光脉冲输入端。
2.菲涅耳反射光在传输过程中通过折射率不同的介质的界面产生的反射称为菲涅耳反射。
根据菲涅耳定理，功率为in P 的光垂直入射时，反射功率T P 与in P 有如下关系：)(1212n n n n P P in T +-=其中21n n 、分别为不连续处两侧折射率。
剪断法测光纤损耗
实验步骤
• 打开专用电源使其趋与稳定，将光纤两端
穿过裸纤适配器 • 将待测光纤绕在扰模器上，是裸纤适配器 分别接光源与光功率计接口 • 石英光纤衰减测试
计算光纤损耗大小的公式：
L=
使用方法：先用刀片去除光纤涂覆层，用酒 精清洗，然后左手按住裸纤适配器表面圆形 按钮，右手执光纤从裸纤适配器尾部圆形小 孔伸入，直至从陶瓷芯端面穿出，直到熟练； 注意事项：在穿光纤中如果右手感觉有阻 力，不要使蛮力，后退再穿，一定不要让裸 纤断在陶瓷芯里面；
剪断法测光纤损耗：
在整根光纤的输出端测出输出功率Pout。 • 通常只做两次测量 • 在靠近输入端剪掉一小截光纤，测量这一 小截光纤的输出（Pin）。
技术； • 了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损 耗的影响际意义。
实验原理与方法
• 光纤是一种利用全反射原理，使光纤能通
过沿着弯曲路径从一端传到另一端的光学 元件。
n
θ₀ Ф₀
n₁
n₂
θ
这时，射入的光线在界面上产生全反射，并在光纤内部以同 样的角度（与圆柱轴线的夹角）反复逐次反射，向前传播到 援助的另一端，以等于入射角的角度射出。
两次测量结果的比值给出剩余长光纤的损77实验步骤实验步骤打开专用电源使其趋与稳定将光纤两端穿过裸纤适配器将待测光纤绕在扰模器上是裸纤适配器分别接光源与光功率计接口石英光纤衰减测试88
剪断法测光纤损耗
实验成员：陈俊 指导老师：张森 2010年5月25号
实验目的
• 掌握“剪断法（差值法）”光纤损耗测试
从长面的分析来看，似乎只要满足一定的入射角的要求，保 证全反射条件，光束就可以在光纤中一直传播下去，但实际 上由于一些原因，使得光通过光纤之后，会产生一定的能量 损失。
光纤衰减测量
光纤损耗的测量方法
光纤损耗的测量方法
光纤损耗可是个重要的家伙呀！它就像是通信道路上的小怪兽，会让信号变弱呢！那怎么测量这个小怪兽呢？嘿，咱有办法！
可以用剪断法呀！就像医生给病人做手术一样，把光纤剪断，分别测量两端的光功率，通过计算差值就能知道损耗啦！这多直接呀，就像直接找到小怪兽然后给它量量体重。
还有插入损耗法呢！把一个已知特性的器件插入光纤链路中，前后光功率的变化不就反映出损耗了嘛，这就好比在道路中间放个路牌，看看对通行有多大影响。
光时域反射仪法也很棒呀！它就像一个超级侦探，能沿着光纤一路探测，找到损耗的位置和大小，多厉害呀！这简直就是在黑暗中找到那一丝丝的异常。
回波损耗法也不能落下！它能检测反射光的情况，从而了解光纤的连接质量，就像通过镜子看自己脸上有没有脏东西一样。
这些方法各有各的妙处呀！它们都是我们攻克光纤损耗这个小怪兽的利器呢！难道不是吗？通过它们，我们能准确地了解光纤的状况，让通信更加顺畅，就像给道路铺上了平坦的柏油。
所以呀，我们要好好利用这些方法，和光纤损耗这个小怪兽斗智斗勇，让光信号欢快地在光纤里奔跑，为我们的生活带来便利和精彩！这就是光纤损耗测量方法的神奇之处呀！。
截断法测光纤损耗
七、截断法测光纤损耗
1.工作原理
光耦合进多模光纤时会激励起很多模式，各个模式所携带的光能量不同，传输时的损耗也不同，模式之间还有能量转换，只有经过一个相当长的时间以后才能达到一种相对稳定的状态，此时称为稳态模式。
对于多模光纤的测试，只有达到稳态模式分布以后才有意义。
要达到稳态分布，可以借助扰模器：采用强烈的几何振动，使多模光纤不需要很长的距离就能迅速达到稳态分布。
2.测试框图
3.计算公式
a=10/L× lg 输出功率/输入功率 (dB/KM)
a:损耗系数
测试结果
当光纤被长绕即测得衰减值为：—2.84DBM ，输出功率：0.630MW
当光纤直测得衰减值：－9.19DB ，输出功率：0.103MW
计算结果：a=10/L*lg0.630/0.130=3.254db/km 光源扰模器光功率计近端远端L 待测光纤。
光纤衰减系数的测量、LED的P-I特性测量
实验内容与步骤
一、码型变换
（一）实验内容
1、了解光纤通信采用的线路码型及CMI码的特点。
2、了解CMI码的编解码实现方法。
3、分析CMI编解码器电路的各个测量点的波形。
4、比较CLK时钟、NRZ码及CMI码的异同。
(二)实验步骤
1、接好电源，打开交流电源，按下直流电源开关K1、K2，发光二极管D5—D14循环点亮，电路即正常工作。按下“复缆中传输的线路码通常为三电平的“三阶高密度双极性码，即HDB3码”，它是一种传号以正负极性交替发送的码型。在数字光纤通信中由于光源不可能发射负的光脉冲，因而不能采用HDB3码，只能采用“0”“1”二电平。
2、CMI码的编码规则是怎样的，CMI编解码器输入信码与输出信码的码型、码速各是怎样的？
2、按下“CMI”键后再按下“确认”键，向系统下达进行CMI编解码器实验的命令，并将K702跳线置于CMI处。用CLK时钟送入NRZ码到CMI编码，用示波器测出编码电路测量点TP110和TP114的波形。测量各点波形时示波器应接地，示波器探头的接地线要与GND接地点保持接触良好。
3、用示波器测出解码电路各测试点TP504和TP507的波形。
80
90
100
P
1.797μW
2.141μW
2.568μW
2.951μW
3.492μW
分析：实验数据值与标定值相近，但是有一定的误差，可能原因是仪器的老化。
思考题解答
1.讨论截断损耗测试法的误差有哪些？
答：（1）测量长度时可能测量不精确；
（2）光功率计、扰模器等仪器存在一定的噪声和干扰。
2.分析平均光发送功率的测试误差来源。
编码器输入32Kb/s的单极性的信码，输出64Kb/s的CMI码。
实训二 剪断法测量光纤损耗
实训二剪断法测量光纤损耗一．实验目的1.掌握“剪断法”光纤损耗测试技术；2.了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损耗的影响；3.了解光纤损耗与波长之间的关系和光通信“窗口”的实际意义。
二．实验原理及装置实验装置：单色仪，扰模器，约为2m的短光纤，约为2km的长光纤，长波长与短波长光探测器及功率计。
工作原理：光耦合进入多模光纤时会激起很多模式，各模式所携带的能量不同，传输时的损耗也不同，模式之间还有能量的转换，只有经过一个相当长的时间后才能达到一种相对稳定状态，此时称为稳态模式。
要达到稳态分布，可以借助扰模器：采用强烈的几何振动，使多模光纤不需要很长的距离就能迅速达到稳态分布。
三．实验步骤（1）打开专用光源，让光源输出趋于稳定；（2）先用刀片去除光纤涂覆层，用酒精清洗，然后左手按住裸纤适配器表面圆形按钮，右手执光纤从裸纤适配器尾部圆形小孔伸入，直至从陶瓷芯端面穿出，且裸纤需在裸纤适配器圆形按钮以上。
（3）取一卷待测光纤，对光纤两端进行处理，然后两端均穿过裸纤适配器，露出裸纤长度不超过1mm；或者先用刀片去除光纤涂覆层，用酒精清洗后穿过裸纤适配器，然后用宝石刀紧贴陶瓷芯表面轻划裸纤一下，然后用宝石刀推断裸纤；（4）先把待测光纤扰在扰模器上，一个裸纤适配器到光源FC/PC接口的输出端OUT，另外一个裸纤适配器接到光功率计FC/PC接口；（5）打开光功率计开关，连续按下光功率计表面波长λ的按键，选择与光源波长对应的波长；（6）按下“WA TT”键，记下读数作为Pout（瓦特）；或者按下“dBm”键，记下读数作为Pout（dBm）；（7）保持光源输出端裸纤适配器不动，把光功率计端裸纤适配器中光纤退出（8）从光源端起截取大约2m长的光纤，用刀片去除2m光纤另一端涂覆层，用酒精清洗后穿过裸纤适配器，然后用宝石刀紧贴陶瓷芯表面轻划裸纤一下，然后用宝石刀推断裸纤；（9）把2m光纤绕在扰模器上，另外一个裸纤适配器接到光功率计FC/PC接口；（10）按下“WA TT”键，记下读数作为Pout（瓦特）；或者按下“dBm”键，记下读数作为Pout（dBm）；（11）根据公式计算光纤损耗大小10lgPin/Pout（瓦特为单位）L={（Pin-Pout）（dBm为单位）综上此光纤的损耗系数α=9.29/2=4.645db/km四．实验总结通过这次实验，我又掌握了测量光纤损耗的另一种方法，在这次实验中，我们锻炼了寻找问题，分析问题及解决问题的能力，这次实验使我受益匪浅。
光纤的测量
（3）用一根性能和被测光纤相同的辅助光纤代替 光纤耦合长度作用。
剪断法光纤损耗测试系统图
插入法
插入法是在注入装置的输出和光检 测器的输入之间用1～2m长的短光纤直 接连接，测出光功率Pi，然后在两者 间插入被测光纤，再测出光功率Po， 据此计算损耗系数。
插入法光纤损耗测试系统图
调制 振荡器
被测光纤
பைடு நூலகம்、带宽测量
光纤带宽是色散在频域的反映， 多模光纤的带宽主要由模式色散引 起。带宽的测试方法主要有时域法 和频域法。
• 时域法——又称脉冲展宽法。利 用测量通过光纤的光脉冲产生的 脉冲宽度确定光纤的带宽。
• 频域法——又称扫频法，通过光 纤的频率响应来测量带宽，此法 多用于多模光纤的测量。
时域法测试系统框图
光纤的测量
主要内容
• 一、损耗测量 • 二、带宽测量 • 三、色散测量 • 四、截止波长测量
光纤的特性参数
• 几何特性——纤芯与包层的直径、偏 心度、非圆率
• 光学特性——折射率分布、数值孔径、 模场直径和截止波长
• 传输特性——损耗、带宽、色散
一、损耗测量
• 剪断法 • 插入法 • 后向散射法
频域法测试系统框图
频域法测试曲线
三、色散测量
• [测试方法]： 相移法是测量单模光纤的色散的方法。
• [相移法测量原理] 用角频率为ω的正弦信号调制的光波，经长度为L的
单模光纤传输后，其时延取决于光波长λo。不同时延 产生不同的相位φ，用波长为λ1和λ2的受调制光波， 分别通过被测光纤，产生的时延差为Δτ，相移为Δφ， 则长度为L的光纤总色散为
C()L
光纤色散系数为 C() (L)
相移法测量系统框图
实训2--剪断法
实训二 剪断法测量光纤损耗一 、实验目的1、掌握“剪断法（差值法） ”光纤损耗测试技术；2、了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损耗的影响；3、了解光纤损耗与波长之间的关系和光纤通信“窗口”的实际意义。
二、实验原理与装置实验装置包括：单色仪、显微物镜、光纤微调架、扰模器、短光纤（长约 2m）与长光纤（为1km）；长波长与短波长光探测器及功率计。
实验系统如图2-1 所示：功率计电 源 微调架 短光纤 扰模器 Pin 待测光纤 Pout图 21 光纤损耗测试系统原理与方法：光纤是一种利用全反射原理， 使光纤能过沿着弯曲路径从一端传到另一端的 光学元件。
如图4-2所示，为一条笔直的圆柱形涂层纤维。
两端面均为平面。
当 光线射入的一段面并与圆柱的轴线成θ角时，折射角为θ0.然后再以Φ0 角入射 至芯线折射率为ｎ0 的侧壁。
这时 0 0 2 q p f -= 。
设涂层的折射率为 n 1，而Φ0 大 于芯线与涂层界面的全反射角Φｃ，即)( sin 2 1 1 0 n n c - = ³f f （2-1） 这时，射入的光线在界面上产生全反射，并在光纤内部以同样的角度（与圆柱轴 线的夹角） 反复逐次反射， 向前传播到圆柱的另一端， 以等于入射角的角度射出。
图2-2中的虚线部分表示光的入射角过大， 不能满足Φ0≥Φｃ的要求， 这时， 光将穿透圆柱的侧壁而逸出。
即使有少量的光反射回光纤内部， 但经多次反射后， 能量接近于零， 因此只能在一定角度范围内的入射光才能从光纤的一端传入另一 端，用数值孔径表征这个范围。
根据折射定律，可得出常用光纤的数值孔径 NA 的表达式为：= ´ = q sin n NA 2 1 2 1 2 0 ) ( n n - （2-2）光纤一般很细，质地柔软。
由大量的光纤组成的光纤束称为光缆，它具有弯曲传 nn 1n 2q 0 q 0 j 图 22 光线在光纤内部的传输送过程光能损失小、使用方便等特点，广泛应用于通信、医疗器械、科学实验等 方面。