光纤传输损耗测试实验报告.doc

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

光纤在波长处的衰减系数为( ) ，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

lg

P(L)

(dB / km) （公式 1.1 ）L P(0)

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P2 ( ) 和剪断后约2m长度短光纤的输出功率 P1( ) ，按定义计算出() 。该方法测试精度最高。

偏置电路

包层模被测光纤

光源滤模器剥除器

注入系统检测器

放大器

电平测量

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P

1、

P

2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。

调制器

包层模剥除器包层模剥除器

1 2

光源注入系统MF MF 检测器

滤模器12 滤模器

测量系统

参考条件

（a）

调制器

光源注入系统检测器

测量系统

参考系统

MF

（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 P1然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间，测出功率P2，则被测光纤段的总衰减 A 可由下式给出

12 r 1 2

(dB ) （公式

1.2

）

A 10lg[ P ( ) / P ( )] C C C

式中 C r、 C1、 C2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 ）。

图 1.2 （ b ）情况下，首先将参考系统连在注入系统和接收系统之间，测出功率 P ，然后如图（a）一样，测出功率P ，则被测光纤段的总衰减

1 2

可由下式给出

A 10lg[ P1 ( ) / P2 ( )]( dB) （公式 1.3 ）

情形（ a ）中，由于连接器的质量可能会影响测试精度；情形（ b ）中，采用了光学系统进行精密耦合，代替了连接器的耦合，可以得到精确的测量结果，当只需要知道光纤的实际衰减时，它比较合适。当被测光纤段带有连接器而且需要和其它元件串在一起时，情形（ a ）的测试结果更有意义。

1.3 所

试验平台中我们采用了插入法测量光纤的损耗，试验框图如

示：

方波信号输入数字S R 数字

光发光纤跳线光收TP102

（a ）

待测光纤

扰模器

（b ）

图 1.3 插入损耗测试框图

（3 ）光时域反射计（ OTDR ）测试

背向散射法是通过光纤中后向散射光信号来提取光纤衰减及其他信

息的，诸如光纤光缆的光学连续性、物理缺陷、接头损耗和光纤长度等。

它是一种间接地测量均匀样品衰减的方法。下面分析背向散射法的测量原理。

将光功率为 P0，脉冲宽度为 T0的窄带光脉冲注入光纤，由于衰减，在传输距离 Z 之后，光功率 P( Z) 为

P(Z ) P010 ( Z /10) （公式 1.4 ）

式中，是衰减系数。由于瑞利散射的作用，在 Z 处的光功率总有一部分背向散射回光纤输入端。Z 处的背向散射光功率为

P bs (Z ) P(Z ) (Z)10 ( Z /10) P(0) (Z )10 2( Z /10) （公式 1.5 ）式中，(Z) 是在 Z 处光纤的瑞利背向散射系数，定义Z 为

(Z ) (V g T0 / 2) R S （公式 1.6 ）

式中，R是瑞利散射系数；V g是光在光纤中的群速度；S 代表背向散射功率与瑞利散射总功率之比，它与光纤结构参数（芯径、相对折射率差）

有关。设 Z0 处的背向散射光功率为

P bs(0) P0 (0) （公式 1.7 ）

由公式（ 1.7 ）和式（ 1.5 ），可得 0 ~ Z 之间的平均衰减系数为

5 [lg P bs (0) (0)

（公式 1.8 ）

Z

lg ] P bs (Z ) (Z )

如果光纤轴向不均匀，不是常数，则公式（ 1.8 ）表示的衰减系数包含了一项与结构参数有关的待定项，这样，直接从背向散射曲线上求得的并不能代表实际的衰减系数，这也就是该方法的缺点所在。

假定光纤的结构参数沿轴向均匀时，(0)(Z)，则0 ~ Z间的平均衰减系数为