光纤技术课件--第三章光纤衰减测量.ppt

《光纤技术课件--第三章光纤衰减测量.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光纤传感技术FiberOpticalSensor第三章光纤衰减测量MeasurementofFiberAttenuation0.70.80.91.01.11.21.31.41.5衰减（dB/km）波长——λ（μm）普通单模光纤的衰减随波长变化示意图6543210。40。2第一窗口第二窗口第三窗口C波段1525~1565nm1.571.62L波段内容一、衰减测量的光激励二、剪断法三、插入损耗法四、背向散射法五、光时域反射计1．多模光纤的注入条件当光耦合进多模光纤时，会激励起很多模式，这些模式所携带的能量各不和同，传输时的损耗也不相同，而且由于光纤的弯曲及结构的不均匀性

2、等原因，使得各模式之间发生能量转换．经过相当长一段距离后，最终损耗较小的低阶模将携带较大光功率、损耗较大的高阶模将携带较小光功率，于是各个模式携带和传送的光功率达到稳定，此时称为稳态模分布，因此对于多模光纤各参数的测量，只有在它达到稳态模分布之后才有意义．光纤测量的注入条件一、衰减测量的光激励能使多模光纤达到稳态模分布的注入条件有两种方式：满注入和限制注入．所谓满注入就是要均匀地激励起所有的传导模式，而限制注入就是只激励起较低损耗的低阶模，而适当的抑制损耗较大的高阶模．当测量光纤的损耗时，采用限制注入方式，因为损耗较大的高阶模的注入，会由于被测光纤长度不同而使输出光功率

3、不同，从而产生测量误差。一、衰减测量的光激励1．多模光纤的注入条件无论以哪种注入方式，要达到稳态模分布需要配置的设备有：扰模器、滤模器和包层模剥除器．①扰模器要达到稳态模分布，需要在光纤中传输很长距离之后才行，这给测绘带来很多麻烦．根据模耦合原理，采用强烈的几何扰动的方法．就能使多模光纤各模式迅速达到稳态分布，这种器件称为扰模器．稳态模功率分布模拟装置一、衰减测量的光激励②滤摸器当光耦合进光纤时．会激起瞬态模或其他不需要的传导模，为了测量准确，要抑制掉这些模式，那么用来滤除这些模的器件称为滤模器．通常这些需滤去的模损耗都较大．如对光纤稍加弯曲，这些模很块就会衰减掉．一、

4、衰减测量的光激励当光耦合进光纤时，不仅会激起传导模，还会激起非传导的辐射模辐射到包层中．当光纤的涂敷层的折射率比包层的折射率低时，辐射模会在包层与涂覆层界面上发生全反射，从而在包层中传输，形成包层模．因为包层模会对测量产生严重影响，所以需要除去．包层模剥除器是一种使包层模转换成辐射模的部件，它可以将包层模从光纤中除掉。③包层模剥除器一、衰减测量的光激励2．单模光纤的注入条件在测量单模光纤的衰减时，由于光纤只传导一个模式，没有稳态模功率分布问题，所以注入系统不需要扰模器，只需要保证激励基模。常用的注入方法有，用一段光纤来接续或用适当的光学系统来注入。这些方法的具体要求应根

5、据实验来确定，目前尚无明确的规定。一、衰减测量的光激励二、剪断法测量原理L(km)为光纤的长度，P1为输入光功率，P2为输出光功率.剪断法是一种按衰减定义进行测量的方法。首先，测量整根光纤的输出光功率P2，然后，保持注入条件不变，在离注入端约2米处切断光纤，并测量该短光纤的输出光功率P1。由于测量是在稳态条件下进行的，且约2米光纤的衰减可忽略不计，故可将P1看作是被测光纤的始端注入功率。剪断法测量准确度高(误差小于0.1dB)，它是一种光纤衰减测量的标准方法。二、剪断法2米在测量衰减时，通常的剪断法要求两次测量，且在光纤始端和终端使用同一个光源和探测器。二、剪断法衰减谱

6、测量注入系统波长滤光器二、剪断法宽光谱测量原理(a)校准输入参考电平(b)衰减测量三、插入损耗法利用与传输光相反方向的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系数的方法，称为背向散射法。瑞利散射光功率与散射点的入射光功率成正比，因此测量沿光纤轴向返回的背向瑞利散射光功率就可以获得光沿光纤传输损耗的信息，从而可以测得光纤的衰减。四、背向散射法（又称后向散射法）背向散射法原理P后散射=kPi用对数表示：lgP后散射=lgPi+lgk四、背向散射法背向散射法是将大功率的窄脉冲光注人待测光纤，然后在同一端检测沿光纤轴向向后返回的散射光功率。背向散射法测量原理框图信号的接收和处理接收：接收端

7、一般由光电二极管探测器和放大电路组成。探测器可选用雪崩光电二极管APD和场效应管FET。信号处理：背向散射法测得的信号很弱，比入射光功率低几十分贝。要从噪声中把所需的信号检测出来，必须采用一种降低噪声的信号处理方法。例如，采用取样积分器利用平均法消除噪声。这种方法的原理是噪声的统计平均值趋于零，且信号是周朗的，可以不断积累，因此信噪比可以提高。背向散射记录曲线当光纤存在故障点时，亦可采用此方法检测。故障点位置：背向散射法与剪断法、插人损耗法相比，突出的优点是：1．它是一种非破坏性的测量方法。2．它是一种单端口测量法，即测量只需在光纤的一端