光纤特征参数的测量

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1、7.光纤特征参数的测量引言实验方法光纤测量的重要意义：完善理论改进工艺CCITT建议的测试方法参数RTMATM衰减（损耗）剪断法背向散射法、介入损耗法基带响应频域法、时域法色散相移法脉冲时延法、干涉法截止波长传输功率法模场直径与波长关系法折射率分布折射近场法近场扫描法数值孔径折射近场法近场光强法几何尺寸折射近场法传输近场法主要内容一、光纤测量常用的仪器二、光纤的特征参量测量损耗测量带宽测量色散测量截止波长测量光纤测量常用的仪器光源光纤熔接机光谱分析机光功率计光波长计光时域反射计光源稳定光源光源性能：光源的带宽时间稳定性功率稳定性波长稳定性常见的光源：LED

2、/LDLED适用于低速、短距离通信种类：边发光二极管面发光二极管超辐射发光二极管工作特性：光谱特性电光转换特性耦合特性温度特性LD宽带光源光纤熔接机光谱分析仪光功率计光波长计光检测器光检测器对数变换显示IF干涉薄膜滤光片型波长计的基本组成框图偏振器A偏振器B晶体旋光器光功率计晶体旋光型光波长计的基本组成框图偏振器A偏振器B晶体拨片光功率计波片型光波长计的基本组成框图光时域反射计半导体激光器脉冲发生器平均处理器定向耦合器探测器放大器显示器检测故障原理框图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

3、波长传输特性——损耗、带宽、色散光纤几何特征特征参数测量纤芯直径包层直径纤芯、包层不圆度纤芯包层同心度误差测量注入条件稳态注入满态注入典型测量方法折射近场法传输近场法n1n3n2光源光学放大检测器放大处理注入系统扰模剥模光纤折射率分布测量折射近场法测量原理rz测量方法近场扫描法测量原理光纤折射率分布测量测量方法光源光注入系统光检测系统信号处理器显示器光纤数值孔径测量远场强度有效数值孔径g1.01.52.02.510∞ka0.8810.9460.9750.9881.001.00g与ka的关系值光纤数值孔径测量典型的测量方法折射近场法远场光强法远场光斑法光源光

4、注入系统剥模器光检测器光纤光纤远场光强测量图远场光强随角度分布示意图pθ光源测试光纤屏注入光器件光斑法测试原理图光纤衰减测量光纤衰减机理典型测量方法截断法插入损耗法背向散射法一、损耗测量剪断法插入法背向散射法剪断法剪断法是基本测量方法，使用仪器简单，测试精度高，但具有破坏性，因此不能在现场测量中使用。[测试原理]：损耗系数(dB/km)剪断法光源单色仪注入器检测器锁相放大器处理显示斩波器光纤剪断法测量衰减谱的测量装置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

5、此计算损耗系数。光注入系统光源光纤功率计活动接头活动接头待测光纤插入损耗法测量装置图背向散射法测试原理光源光纤耦合光检测器放大、信息处理显示器背向散射法测量装置图测试光纤模场直径测量模场直径定义模场——光纤中的基模LP01的单模电场在空间的强度分布-bb-aa0rE(r)铅芯包层基模近场功率分布图光纤截面图1.用远场强度分布定义模场直径2.用可变孔径法定义模场直径远场扫描法光源注入器光检测器光放大器信号处理及显示量角仪远场扫描法测量系统简图可变孔径法光源注入器光检测器透镜系统锁相放大、信号处理、显示测试光纤可变孔径法测量系统简图二、色散测量[测试方法]：相

6、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，有产生的时延差为Δτ，相移为Δφ，则长度为L的光纤总色散为光纤色散系数为相移法测量系统框图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。三、带宽测量时域法——又称脉冲展宽法。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，测量通过光纤的频率响应来测量带宽，此法多用于多模光纤

7、的测量。时域法测试系统框图频域法测试系统框图频域法测试曲线四、截止波长测量[测试原理]：对常规光纤，通过对折射率分布的测量，确定纤芯半径a和纤芯与包层的折射率n1和n2，由下式就可计算出截止波长λc。[测试方法]：传输功率法——测量单模光纤截止波长的基准方法。在弯曲状态下测量损耗-波长函数。时延法——改变波长，观察LP01模和LP11模产生的两个脉冲变为一个脉冲。近场法——改变波长，观察近场图由环形变为高斯形。