截断法测光纤损耗
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！。
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。
光纤传输损耗测试-实验报告
光纤传输损耗测试-实验报告华侨大学工学院 实验报告学 院： _____________ 工学院专业班级： __________ 13光电姓 名： ______________ 林洋 _____学 号： 1395121026 课程名称:实验项目名称: 光通信技术实验 实验1光纤传输损耗测试指导教师：__________ 王达成____2016年05月日预习报告一、实验目的1）了解光纤损耗的定义2）了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗二、实验仪器20MHz双踪示波器万用表光功率计电话机光纤跳线一组光无源器件一套（连接器，光耦合器, 光隔离器，波分复用器，光衰减器）三、实验原理光纤在波长处的衰减系数为（），其含义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km 。
当长度为L 时,ITU-T G.650、G.651规定截断法为基准测量方法，背向散射法（OTDR 法）和插入法为替代测量方法。
本实验采用插入法测量光纤的 损耗。
（1）截断法：（破坏性测量方法）截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。
在不改变注入条件下，分别测出长光纤的输出功率 P 2（）和剪断后约2m 长度短光纤的输出图1.1截断法定波长衰减测试系统装置（2）插入法插入法原理上类似于截断法，只不过用带活接头的连接软线代替短 纤进行参考测量，计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间（参 考条件）由于插入被测光纤引起的功率损耗。
显然，功率 P 、P 2的测量没有截断法直接，而且由于连接的损耗会给测量带来误差，精度比截断 法差一些。
所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。
但由于 它具有非破坏性不需剪断和操作简便的优点，用该方法做成的便携式仪 表，非常适用于中继段长总衰减的测量。
图1.2示出了两种参考条件下的 测试原理框图。
10.T lg 器(dB/km) (公式1.1)功率R （），按定义计算出（）。
该方法测试精度最高。
参考条件(a)（b）图1.2典型的插入损耗法测试装置图1.2 （a）情况下，首先将注入系统的光纤与接收系统的光纤相连，测出功率R然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间，测出功率P2，则被测光纤段的总衰减A可由下式给出A 10lg[R（）/F2（）] C r C i C2（dB）（公式1.2）式中C r、C i、C2分别是在参考条件、实验条件下光纤输入端、输出端连接器的标称平均损耗值（dB ）。
关于光纤损耗测试及断点检测方法的分析
图 ３ 光时域 反射 仪的定义式 （ ） ２ 按 １ 和（ ） 就 可计算出被测光纤的衰减和衰减 系数。 如果 要 测量 衰减 谱 ， 只要 改 变输 入 光波 长 ， 连续 测量 不 同波 长 的 Ｐ， ， （ ） 然后保 持注 入 条件 不 变 ， 离注 入 端约 ２ 处切 断 光纤 ， 在 ｍ 再连 续测量 同样 的 不同波 长 的 Ｐ （ ， 算 ） 计 各 个波 长 下 的衰减 ， 可得 到衰 减 谱 曲线 。 就
１ ２光缆 间增加 注入 系统 为 了 测 量得 到精 确 的结 果 ，必 须 保证 功 率 分 配 是 稳 态 模 ，因此 在 光 源 与 被 测 光 缆 间 增加 注 入 系 统 。注 入 系统 由扰 模 器 、 滤 模 器 和 包 层模 剥 除 器 组 成 的一 种 模拟 装 置 ； 多模光 纤可以 用 ｌ 对 ｋｍ 以上 ， 以一定 曲 率半径 圈绕的光纤。 １ ３三种 测试方 法比较 ＣＣＩ ＴＴ 推荐 了 ３种 测试方 法 。即剪断 法 、插 入 法和 背 向散 射 法 。剪 断 法 精度 高 但 有 破坏性 ； 插入 损耗 法是 非破 坏性 ， 精度 不 如 剪断 法 ； 而后 向散 射法 ， 即用光 时域 反 射 仪（ ＯＴＤＲ） 量 ， 能全 、精 度高和 无破 测 功 坏 性 ，测量 数据 可直 接 打 印 出来 。 切 断 法 ：这 是 直 接 严 格 按 照 定 义 建 立 起 来 的 测 试 方 法 。在 稳 态 注 入 条 件 下 ，首 先测 量整根 光纤 的输 出光 功率 Ｐ （ ； 后 ， ） 然 保持 注 人条件 不 变 ， 在离 注入端 约 ２ 处切 ｍ 断光纤 ， 测量此短 光纤输 出的光功 率 Ｐ （ ） ，Ａ ， 因其 衰 减可忽 略 ， Ｐ， 可认 为是 被测 光 故 （ ）
光纤测量技术OTDR
光纤测量技术OTDR光纤通信技术是近20年来迅猛发展的新技术，由于光纤通信传输信息量大、速率快，而且信息数字化，传送的是数字信号，因而使宽频带图象信号、微机联网等信息传输成为可能。
对光纤损耗的测量是非常重要的，它直接关系到光纤通讯的质量，并能及时发现可能的故障点。
光纤损耗的测量主要有截断法、插入法和后向反射法。
在光纤施工和维护当中经常使用的是后向反射法，它具有非破坏性和可单端测量的特点。
它的测量原理是，如果在光纤的输入端射入一个强的光窄脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射（遇到光纤的接头、断点也要产生散射）。
这种散射光有一部分沿光纤返回，向输入端传输，这种连续不断向输入端传输的散射光称为后向反射光。
靠近输入端的光波传输损耗小，散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波的传输损耗大，散射回来的信号就弱。
只要能够测出两点散射光返回的光功率以及两点间的距离，就可算出平均衰减系数。
通常依据这种原理进行的损耗测量是由光时域反射计来完成的。
光时域反射计（OTDR）原理是，由主时钟产生标准时钟信号，脉冲发生器根据这个时钟产生符合要求的窄脉冲，并用它来调制光源。
光方向耦合器将光源发出的光耦合到被测光纤，同时将散射和反射信号耦合进光电检测器，在经放大信号处理后送入示波器显示输出波形及在数据输出系统输出有关数据。
由于后向反射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器，在一定时间间隔内对微弱的散射光波取样并求和。
在这个过程中，由于噪声是随机的，在求和时被抵消掉了，从而将散射信号取出。
1 对仪器进行正确的参数设置平均次数：OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。
平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。
为了提高测试速度，在一些不需要精确数据的定性测量中，可以适当减少平均次数，缩短整体测试时间。
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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。