实验一光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试
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
光纤传输损耗测试 实验报告
华侨大学工学院实验报告课程名称：光通信技术实验实验项目名称：实验1 光纤传输损耗测试学院：工学院专业班级：13光电姓名：林洋学号：1395121026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λ处的衰减系数为()αλ，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，10()()l g (/)(0)P L dB km L P αλ=-（公式1.1） 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2()P λ和剪断后约2m 长度短光纤的输出功率1()P λ，按定义计算出()αλ。
该方法测试精度最高。
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1P 、2P 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。
（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1P 然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间，测出功率2P ，则被测光纤段的总衰减A 可由下式给出121210l g [()/()]()r A P P C C C d B λλ=+-- （公式1.2）式中r C 、1C 、2C 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 ）。
光纤连接器的插入损耗
光纤连接器的插入损耗光纤连接器作为光通信系统中最基本也是最重要的光纤无源器件，其市场需求量越来越大。
近年来随着光纤宽带接入系统的发展，光纤链路中光纤连接器(包括其它有源及无源器件上使用的连接头)的使用越来越多，这对光纤连接器的插入损耗的测试准确性提出了越来越高的要求。
本文将就影响光纤连接器插入损耗的原因以及如何确保插入损耗测试的准确性及可靠性等问题作以简单的论述。
一． 有关概念1． 光纤连接器插入损耗（IL ）的定义： IL=01lg 10P P (dB) 其中P1为输出光功率，P0为输入光功率。
插入损耗单位为dB 。
2. 光纤连接器插入损耗的测试方法光纤连接器的插入损耗的测试方法一般有三种：基准法、替代法、标准跳线比对法。
由于在大批量的生产过程中，要求插入损耗的测试必须快速、准确且无破坏性。
因此现在的生产厂家大都采用第三种方法，即标准跳线比对法。
其测试原理图如下：当单模光纤尾纤小于50M 、多模光纤尾纤小于10M 时，尾纤自身的损耗可以忽略不计，此时测得的数据即为3端相对于标准连接器的插入损耗，并将此数据提供给客户。
当单模光纤尾纤大于50M 、多模光纤尾纤大于10M 时，应在测出的损耗值中减去光纤自身的损耗值。
3. 重复性重复性是指同一对插头，在同一只适配器中多次插拔之后，其插入损耗的变化范围。
单位用dB 表示。
重复性一般应小于0.1dB.4. 互换性由于光纤连接器的插入损耗是用标准跳线比对法测出的，其值是一个相对值。
所以在任意对接时，实际的插入损耗值很可能会大于用标准跳线比对法测出的值，而且不同的连接头、不同的适配器，其影响程度也会有所不同。
因此就有了互换性这一指标要求。
连接头互换性是指不同插头之间，或者不同适配器任意转换后，其插入损耗的变化范围。
其一般应小于0.2dB 。
如光波公司向客户承诺插入损耗小于0.3dB,互换性小于0.2dB ，则任意对接其插入损耗应小于0.5dB 。
二． 纤连接器插入损耗的主要因素1． 光纤结构参数（纤芯直径不同、数值孔径不同、折射率分布不同及其它原因等）的稳定光源 光功率计标准测试跳线 被测跳线标准适配器1 2 3 4失配引起的损耗。
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试
实验十一光纤耦合器的原理及性能测试光纤耦合器是一种用于将光信号从一个光纤传输到另一个光纤的设备。
它通常由光源、光纤、光学元件和检测器组成。
光纤耦合器的原理是利用光学元件将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤中，同时保持信号的传输和质量。
光纤耦合器的主要性能指标包括插损、回波损耗、偏振相关性和耦合效率。
插损是指从输入光纤到输出光纤间能量的损失程度。
回波损耗是指在耦合过程中返回到光源的光信号损失的量。
偏振相关性是指光信号在耦合过程中发生的偏振旋转程度。
耦合效率是指被输入光纤耦合到输出光纤中的光信号的比例。
为了测试光纤耦合器的性能，可以采用以下方法：1.插入损耗的测试：将光纤耦合器与光学光源和光学检测器连接起来，测量输入和输出光功率的差异。
通过比较输入和输出光功率的差值，可以计算出耦合器的插损。
2.回波损耗的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光源，输出端连接到光学检测器，并将光学反射镜连接到输出端。
测量从光源输入到输出端的光功率损失，以确定回波损耗。
3.偏振相关性的测试：将光纤耦合器的输入端连接到偏振光源，输出端连接到光学检测器，并通过改变输入端的偏振方向来测量输出端的光功率变化。
通过测量光功率的变化，可以确定光纤耦合器的偏振相关性。
4.耦合效率的测试：将光纤耦合器的输入端连接到光学光源，输出端连接到光学检测器，并将光纤耦合器连接到光纤，并测量输入光功率和输出光功率。
通过比较输入和输出光功率，可以计算出耦合效率。
此外，还可以通过使用OTDR（光时域反射仪）等仪器来测量光纤的损耗和传输性能。
通过TOF（飞行时间）测量等方法，可以实现对光纤传输的延迟和带宽的测量。
总之，了解光纤耦合器的原理以及性能测试的方法对于光纤通信系统中的光信号传输至关重要。
通过对光纤耦合器的性能进行测试，可以确保光信号在传输过程中的稳定性和最佳质量。
光回波损耗测试原理及误差分析
光回波损耗测试原理及误差分析引言: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（OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。
OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。
）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P ref，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R ref，则：P rel= PL.k.R ref+P p (2)其中，P p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P p：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P p。
光纤连接器的插入损耗
光纤连接器的插入损耗光纤连接器作为光通信系统中最基本也是最重要的光纤无源器件，其市场需求量越来越大。
近年来随着光纤宽带接入系统的发展，光纤链路中光纤连接器(包括其它有源及无源器件上使用的连接头)的使用越来越多，这对光纤连接器的插入损耗的测试准确性提出了越来越高的要求。
本文将就影响光纤连接器插入损耗的原因以及如何确保插入损耗测试的准确性及可靠性等问题作以简单的论述。
一． 有关概念1． 光纤连接器插入损耗（IL ）的定义： IL=01lg 10P P (dB) 其中P1为输出光功率，P0为输入光功率。
插入损耗单位为dB 。
2. 光纤连接器插入损耗的测试方法光纤连接器的插入损耗的测试方法一般有三种：基准法、替代法、标准跳线比对法。
由于在大批量的生产过程中，要求插入损耗的测试必须快速、准确且无破坏性。
因此现在的生产厂家大都采用第三种方法，即标准跳线比对法。
其测试原理图如下：当单模光纤尾纤小于50M 、多模光纤尾纤小于10M 时，尾纤自身的损耗可以忽略不计，此时测得的数据即为3端相对于标准连接器的插入损耗，并将此数据提供给客户。
当单模光纤尾纤大于50M 、多模光纤尾纤大于10M 时，应在测出的损耗值中减去光纤自身的损耗值。
3. 重复性重复性是指同一对插头，在同一只适配器中多次插拔之后，其插入损耗的变化范围。
单位用dB 表示。
重复性一般应小于0.1dB.4. 互换性由于光纤连接器的插入损耗是用标准跳线比对法测出的，其值是一个相对值。
所以在任意对接时，实际的插入损耗值很可能会大于用标准跳线比对法测出的值，而且不同的连接头、不同的适配器，其影响程度也会有所不同。
因此就有了互换性这一指标要求。
连接头互换性是指不同插头之间，或者不同适配器任意转换后，其插入损耗的变化范围。
其一般应小于0.2dB 。
如光波公司向客户承诺插入损耗小于0.3dB,互换性小于0.2dB ，则任意对接其插入损耗应小于0.5dB 。
二． 纤连接器插入损耗的主要因素1． 光纤结构参数（纤芯直径不同、数值孔径不同、折射率分布不同及其它原因等）的稳定光源 光功率计标准测试跳线 被测跳线标准适配器1 2 3 4失配引起的损耗。
光纤连接器的测试原理
光纤连接器的测试原理光纤连接器的测试原理是通过检测连接器之间的连接状态和连接质量，以确定光纤连接器是否正常工作。
这是确保互联网和其他通信网络正常运行的关键步骤。
光纤连接器的测试原理主要包括以下几个方面：1.可视外观检查：首先要对连接器的外观进行检查，确保没有损坏或污染。
外观检查是最简单和最基本的测试方法，可以确定连接器是否完整，是否有划痕或裂痕等缺陷。
2.端面检查：对连接器的端面进行检查，主要是检查连接器的离轴度、几何面度、污染和划痕等问题。
这可以通过专用的光纤显微镜或断电读取器来进行。
端面的优良质量对于光的传输非常重要，任何污染或几何面度偏差都会导致连接质量下降。
3.插入损耗测试：插入损耗测试是确定连接器连接时所引入的损耗的重要测试。
它通过使用光源和功率计对连接器进行测试，以测量连接器中的损耗。
光源发出一个已知光功率的信号，该信号通过连接器进入被测光纤，然后通过连接器的另一端口离开光纤，最后被功率计测量。
通过比较输入和输出功率，可以确定连接器中引入的损耗。
4.回波损耗测试：回波损耗测试是衡量连接器端口上反射光信号的能力。
当光信号抵达连接器的终端时，一部分会反射回来，这可能会对信号质量产生影响。
通过使用OTDR（光时域反射计）或光源和光功率计测试仪器，可以测量连接器终端处产生的反射光信号的强度。
回波损耗测试可以帮助确保连接器在连接过程中没有过多的反射信号。
5.振动和冲击测试：为了保证连接器在场景变化或剧烈动作的情况下的可靠性，需要对其进行振动和冲击测试。
通过将连接器安装在特殊设备中，并进行振动和冲击试验以模拟实际应用场景中的情况，以评估连接器在不同环境下的性能和可靠性。
总之，光纤连接器的测试原理主要包括可视外观检查、端面检查、插入损耗测试、回波损耗测试以及振动和冲击测试。
通过这些测试，可以确保连接器在使用中的质量和性能，提高光纤网络的可靠性和稳定性。
光无源器件参数测试实验
光无源器件参数测试实验光无源器件参数测试实验是对光通信系统中使用的无源器件进行性能测试的一种方法。
无源器件包括光纤、光分路器、光耦合器等，它们在光通信系统中起到传输和分配光信号的作用。
在光通信系统中，无源器件的性能直接影响到系统的传输效率和稳定性，因此准确测试无源器件的参数是非常重要的。
1.实验目的测试光无源器件的参数，包括插入损耗、反射损耗、带宽、槽隔离度等，以评估器件的性能，为光通信系统的设计和优化提供依据。
2.实验仪器与设备(1)光源：常用的光源有激光二极管光源、电子脉冲激光器、气体激光器等。
光源的选择应根据实际应用需求确定。
(2)光功率计：用于测量光源的输出光功率，常用的光功率计包括光纤功率计和探头功率计。
(3)光分路器：用于将光信号分成两个或多个信号，常用的光分路器有耦合式光纤分路器和干涉式光纤分路器。
(4)光耦合器：用于将光信号从一个光纤耦合到另一个光纤中，常用的光耦合器有耦合式光纤耦合器和波导式光纤耦合器。
(5)光衰减器：用于调节光信号的光功率，常用的光衰减器有可调半波电压衰减器、可调半波电压Tipo式衰减器。
(6)光检测器：用于检测光信号的强度和特性，常用的光检测器有光电二极管、光电探测器等。
(7)光谱仪：用于测量光信号的频谱，获取光信号的频率信息，常用的光谱仪有光栅光谱仪、波长计等。
3.实验步骤(1)校准仪器：调节光源的输出光功率，使用光功率计校准光源的输出功率，并记录下来。
(2)测量插入损耗：将光无源器件与光源和光功率计连接起来，记录下光源的输出功率和光经过器件后的功率，计算插入损耗。
(3)测量反射损耗：将光无源器件与光源和光功率计连接起来，记录下光源的输出功率和光反射回来的功率，计算反射损耗。
(4)测量带宽：使用光谱仪测量无源器件的光信号频谱，记录下信号的中心频率和带宽。
(5)测量槽隔离度：使用光分路器或光耦合器将光信号分成两个或多个信号，分别测量各个信号的光功率，并计算槽隔离度。
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光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试
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
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 Rotato)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：
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\ 图1.1偏振相关的光隔离器
*4 『门414凯・/J2 pJllLiD SWP
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，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45°，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成45°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45°，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。
这两束光通过法拉第旋转器，沿同一方向旋转45°，再通过/2波片旋转45°，垂直偏振光变为平行偏振光，平行偏振光变为垂直偏振光，经过偏振分束器合为一束光输出。
图 1.2（b）是反向输
入光的偏振态在隔离器中的演化过程。
在SWP水平偏振态光折射，垂直偏振态光透射，则光不能从正向输入端输出。
（一）光隔离器插入损耗测试的实验原理
光隔离器的插入损耗是光隔离器正向接入时，输出光功率相对输入光功率的比率（以dB 为单位）。
假设光隔离器的正向输入光功率为P正，输出光功率为P2正，贝U其计算公式
为：
R正
Insertloss 1° lg ---------- （“）
P2正
其插入损耗实验原理图如图1.3所示。
光隔离器
图1.3 光隔离器插入损耗测量原理图
（二）光隔离器隔离度测试的实验原理
反向隔离度是隔离器最重要的指标之一，它表征光隔离器对反向传输光的隔离能
力。
将光隔离器按图1.4反向接入，假设光隔离器反向输入光功率为P反，输出光功率
为P2反。
则光隔离器隔离度计算公式为：
光隔离器隔离度测量的原理图如图1.4所示
/光隔离器的回波损耗Returnloss是指正向入射到隔离器中的光功率与沿输入路径返回隔离器输入端口的光功率之比（以dB为单位）。
隔离器的回波损耗主要由各元件和空气折射率失配并形成反射引起。
这是一个相当重要的指标，因为如果隔离器的回波太强，那么它对系统返回光进行抑制的同时，自身也会给系统带来一定的反射。
假设光隔离器的输入光功率为P i,其反射光功率为R，则光隔离器回波损耗的定义为：
R
Returnloss 10 lg （i-3）
p
r
光隔离器回波损耗测量的原理图如图1.5所示。
图1.5 光隔离器回波损耗测量原理图
图中光环行器的作用是使反射光不返回光源，直接到达光功率计，由于P R不能直接测量，测试系统加了一个光环行器。
则计算回波损耗的公式变为：
P1
Returnloss 10 lg Insertloss2 3 （1-
4）
\ P2 /
式中Insertloss2 3是光环行器2-3端的插入损耗。
1. AV38121A 1310nm单模调制光源
Isolator10lg
P
i反
P
2反
(1-2) 实验设备
光隔离器
图1.4 光隔离器反向隔离度测量原理图
（三）光隔离器回波损耗测试的实验原理
2•光纤跳线
3.三端环形器
4 •适配器
5.折射率匹配液
6.待测偏振无关光隔离器
7.AV2496光纤多用表
四.实验步骤
（一）光隔离器插入损耗测试的实验步骤
1.首先通过光纤跳线将LD光源输出端连接到光功率计，从光功率计读出其输出功率，即光隔离器输入功率P i。
2.光隔离器正向接入，从光隔离器输出端测得光功率P2,即经过光隔离器的输出功率。
3.由损耗公式（1-1 ）可以计算出光隔离器的插入损耗。
\（二）光隔离器反向隔离度测试的实验步骤
1.首先通过光纤跳线将LD光源输出端连接到光功率计，从光功率计读出其输出功率，即光隔离器输入功率P10
2.将隔离器反向接入，由光功率计读出光信号反向通过光隔离器后的输出光功率P20
3.光隔离器隔离度的计算公式（1-2 ）可以计算出它的隔离度。
（三）光隔离器回波损耗测试的实验步骤
1.首先，将LD光源输出端连接到光环形器1端，光信号经过环形器后，从2端输出。
由光功率计测量2端输出光功率日，即光隔离器的输入光功率。
2.然后按照图1.5，将光隔离器输入端与光环形器2端相连接。
在隔离器输出端涂上匹配液。
在环形器3端，用光功率计测量输出光功率P2，即光隔离器反射光，经过环形器后的输出光功率。
3.由回波损耗的计算公式（1-4），计算光隔离器的回波损耗。
五.实验报告要求
1 .写出测试原理。
2.列出测试结果。
3.计算并列出光隔离器的各种参数。