实验二光纤损耗及断点的检测

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1、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，熟悉使川方法，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—^台2.1550nm波长的单模光纤若干3.打印机Epson5700—^台4.跳线两根0.两个三、实验原理:检测光纤损粍的基准方法足剪断法，剪断法的精度较a,但是这种方法属于破坏性测M，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，特别足可用來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

2、损耗的仪器称为光吋域反射计（Opticaltimedomainrefloctometer）,本实验即介绍利用OTDR对光纤损耗及断点的枪测。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.瑞利散射在光纤屮存瑞利散射，瑞利散射足由于光纤£）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，似只有小部分在光

3、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人功率窄脉冲光信号，在光脉冲沿着光纤传播时，各点的散射光部分将被返冋到光纤的输入端。离光纤输入端近的地方散射冋來的光较强，而离输入端远的地方散射冋来的光较弱。离光纤输入端近的地方散射冋来的光先返冋至光脉冲输入端。1.菲涅耳反射光在传输过程屮通过折射率不同的介质的界面产卞的反射称为菲涅耳反射。根据菲涅耳定理，功率为的光垂直入射时，反射功率/V与有如下关系：n2+n}艽中％、~分别为不连续处两侧折射率。从公式中可以看出只要折射率发生变化就会产生菲涅尔反射。菲浞耳反射发生在连接器、机械接尖、光缆的不匹配、光纤的末端以及光纤中断

4、裂处。在光纤与空气之间的界面、冇气隙存在的接头、垂直于光纤的明显的断裂处和光纤的末端处，也就是％、n2相差较大时，反射光较强。对于一些不是很明显断裂处或与光轴成某个炻度的光纤末端，那么反射光功率就要小得多。光时域反射计利用下图所示的工作原理。图1工作原理图把窄的光脉冲注入光纤端面作为探测信号，在光脉冲沿着光纤传播吋，各处瑞利散射的背14散射部分将不断返回光纤的入射端，当光信号遇到光纤屮的儿何缺陷或光纤末端吋，就会产牛.菲涅耳反射，背叫反射光也会返回光纤的入射端。图2为OTDR测量曲线。被测光纤由两根光纤焊接而成，屮间凸起显示了接头处的反射。图2OTDR测量曲线光纤的朵减系

5、数为

6、7lg(112IIz(汉为衰减系数，包含光纤中所有原因产斗:的损耗，通过测量光脉冲行进至不连续点并返回所川的吋间，来确定到反射界面或芄他不连续点的距离。就能定量的测量出光纤的传输特性、长度及故障点。在光纤的入射端把光脉冲耦合到光纤中，并测量后向散射或反射回输入端的光与时间的函数关系。此法能用于：估算光纤的衰减率（即光衰减系数）随距离的变化：识别故障的性质和位置；测定其他尙部损耗（如光纤连接器、偶合器和接义•引起的插入损耗）和测S光纤及其它元件的其它参数。通过测虽光脉冲行进至不连续点并返回所川的时间，米确定到反射刖的距离。造成光反射的原因有光缆的端部、光纤的断裂处

7、、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。它在时间轴上显示反射波，或通过见示精确读出传输的光脉冲的前沿及通常在下一个脉冲发射前出现的各种反射。只要探测到矜向反射回來的光就可以看到前后端面的回波脉冲，它们之间的时间间隔就是光走了两倍纤长的时间，据此可以测量出光纤长度。同理，如光纤内部断裂或有缺陷也会在光纤的输入端检测到回波脉冲。根据回波脉冲情况可进行故障定位。假设功率为的窄脉冲，在t=o的吋刻注入到光纤端面，光信号沿光纤传输过程中没有吸收，在距输入端L处有：尸（£）二Pine-扯屮《为光纤的衰减系数，近似的：光时域反射计注意事项：光时域反射计在

8、使川时苦某个参数选择不当，或在某些方而疏忽大意便会影响测量的精度与准确度。确使用OTDR,必须注意以卜'几点：1、根据OTDR的特点，测量光纤吋在始端奋一段盲区，因此，为准确地测景光纤衰减，最好先连接一段人于盲区的光纤，然后再进行测试。测量条件Munual2、光纤的木端出现了一个反射脉冲信V（说明尾端的端而比较平整，则菲涅尔反射系数不为零，从而出现这样一个反射脉冲信号），将该位置进行展宽放人即可准确定位光标；如果光纤尾端的菲渖尔反射不明显时，则光称的设置位置就不明确（说明尾端端而为粉碎性不规则端而，菲涅尔反射系数很小甚至为零，