光纖傳輸特性測試實(shí)驗(yàn)

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1、實(shí)驗(yàn)七光纖傳輸特性測試實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解光纖損耗的定義2.學(xué)會用插入法測量光纖的損耗1.二、實(shí)驗(yàn)原理傳輸損耗是光纖很重要的一項(xiàng)光學(xué)性質(zhì)，它在很大程度上決定著傳輸系統(tǒng)中的中繼距離。損耗的降低依賴于工藝的提高和對石英材料的研究。對于光纖來說，產(chǎn)生損耗的原因較復(fù)雜，主要由以下因素造成：１.纖芯和包層物質(zhì)的吸收損耗，包括石英材料的本征吸收和雜質(zhì)吸收；２.纖芯和包層材料的散射損耗，包括瑞利散射損耗以及光纖在強(qiáng)光場作用下誘發(fā)的受激喇曼散射和受激布里淵散射；３.由于光纖表面的隨機(jī)畸變或粗糙所產(chǎn)生的波導(dǎo)散射損耗；４.光纖

2、彎曲所產(chǎn)生的輻射損耗；５.外套損耗。這些損耗可以分為兩種不同的情況。一是石英光纖的固有損耗機(jī)理，像石英材料的本征吸收和瑞利散射，這些機(jī)理限制了光纖所能達(dá)到的最小損耗；二是由于材料和工藝所引起的非固有損耗機(jī)理，它可以通過提純材料或改善工藝而減小甚至消除其影響，如雜質(zhì)的吸收、波導(dǎo)散射等。測量光纖損耗的方法很多，CCITT（國際電報、電話咨詢委員會）建議以剪斷法為參考，插入法為第一替代法，背向散射法為第二替代法。測量光纖損耗時，只要測出光纖輸入端的光功率P１和輸出光功率P2，即可得到光纖總的平均損耗，則光纖損耗為：(

3、dB)（1）光纖輸出功率P2輸入功率P１圖1光纖損耗測量原理剪斷法剪斷法的測量框圖如圖2所示，標(biāo)準(zhǔn)光源發(fā)出光信號，擾模器的作用使光信號達(dá)到穩(wěn)態(tài)模分布，利用光功率計(jì)先測出光纖的輸出光功率P2，然后在距離輸入端2-3m的地方將光纖剪斷，測量出輸入光功率P1，最后根據(jù)6-1式即可算出光纖的損耗。剪斷法的特點(diǎn)是：簡單、準(zhǔn)確，但對光纖具有一定的破壞性。光功率計(jì)P2P1擾模器標(biāo)準(zhǔn)光源圖6-2剪斷法測量光纖損耗示意圖插入法插入法的測量原理圖如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)光源發(fā)出光信號，擾模器的作用是使光信號達(dá)到穩(wěn)態(tài)模功率分布，測量時，可通

4、過連接器，先將自環(huán)線（損耗可忽略的光纖）接入，用光功率計(jì)測出此時的光功率值為P1，然后，撤去自環(huán)線，將待測光纖插入，讀出光功率值P2，則根據(jù)（1）式即可算出光纖損耗值。連接器自環(huán)線光功率計(jì)擾模器標(biāo)準(zhǔn)光源插入法的特點(diǎn)是：操作簡單，不具有破壞性，但精度不高，這是由于連接器性能不佳或光注入狀態(tài)發(fā)生變化時，可能帶來誤差。待測光纖圖3插入法測量光纖損耗示意圖背向散射法所謂背向散射法就是得用光時域反射儀(OTDR)來測量光纖損耗，其原理參見光時域反射儀的使用說時書，這里不再贅述。工程測量在實(shí)際工程中，為得到接頭損耗的精確值

5、，往往采取“四功率”法，其測試步驟如下（如圖4）：1.首先在連接處Ｄ作臨時接頭;2.在光纖連接后的尾端Ｃ處測得接收光功率P3;3.在臨時接頭后的B點(diǎn)（相距D點(diǎn)約幾厘米）切斷光纖，測得光功率為P2；4.在臨時接頭前的A點(diǎn)切斷光纖，測得光功率為P1;5.在連接處Ｄ點(diǎn)將光纖作永久性連接，然后在C點(diǎn)重新測得光功率為P4。則此永久性連接的附加損耗為：（2）光源光功率計(jì)ABCDP2P1連接處P3P4第二次測量圖4光纖連接損耗測量（“四功率”法）光纖彎曲損耗的測量框圖如圖5所示，：光源光源光功率P1光功率P2圖5光纖彎曲損耗

6、的測量(dB)（3）光纖損耗測試實(shí)驗(yàn)測試方案：本實(shí)驗(yàn)利用剪斷法測量光纖損耗，由于光纖的損耗很小，一般為0.2~0.5dB/km，為了使實(shí)驗(yàn)效果明顯，則至少需要數(shù)千米的光纖，實(shí)現(xiàn)起來比較困難，所以在實(shí)驗(yàn)中我們建議使用小可變衰減器來代替光纖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在后繼實(shí)驗(yàn)步驟中我們以小可變衰減器代替光纖進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)方框圖如圖6所示。如果實(shí)驗(yàn)條件允許則將光纖代替小可變衰減器即可。擾模器標(biāo)準(zhǔn)光源P2P1圖6剪斷法測量光纖損耗實(shí)驗(yàn)方框圖光功率計(jì)小可變衰減器光纖彎曲損耗測試實(shí)現(xiàn)方案：因?yàn)楣饫w1550nm的彎曲損耗大于1310nm的彎曲損

7、耗，本實(shí)驗(yàn)測試光纖傳輸此兩種波長時的彎曲損耗，并將結(jié)果進(jìn)行比較。將一段光(a)彎曲半徑R1纏繞方法(b)彎曲半徑R2纏繞方法圖7擾模器纏繞方法纖連接在1310nm的光發(fā)機(jī)與光功率計(jì)之間，向光發(fā)機(jī)的數(shù)字驅(qū)動電路送入一偽隨機(jī)信號（長度為24位），保持注入電流恒定，測得此時的光功率為P1，將光纖按圖6-7(a)所示方法在擾模器上纏繞，測得此時的光功率為P2，代入（1）式即可計(jì)算出光纖彎曲半徑為R1時的光纖損耗。將光纖按圖7(b)所示方法在擾模器上纏繞，測得此時的光功率為，代入（1）式即可計(jì)算出光纖彎曲半徑為R2(R1

8、