第7章光纤通信仪器及指标测量

光源
光方向 耦合器 被测光纤
光探 后向 测器 散射光
放大器
信号处 理系统
示波器
数据 输出
Pref 2
L2
Pin Pref 1L1
菲涅尔 反射
熔接头 连接头
光 功 率
dB m
瑞利 散射
瑞利 散射
菲涅尔 反射
瑞利 散射
光 纤 长 度 L
km
• 瑞利散射光功率与传输光功率成正比。后向散射法就是利
用与传输光方向相反的瑞利散射光功率来确定光纤损耗系
• 利用它不仅可以测量光纤的损耗系数（dB/km） 和光纤长度，而且还可以测量连接器和熔接头的 损耗，观测光纤沿线的均匀性和确定光纤故障点 的位置，在工程上得到了广泛地使用。这种仪器 采用单端输入和输出，不破坏光纤，使用非常方 便。
第7章光纤通信仪器及指标测量
脉冲 发生器
时钟
图7.1.4 后向散射法（OTDR） 测量光纤损耗系数
第7章光纤通信仪器及指标测量
后向散射法测量损耗系数和 确定光纤的长度
设在光纤中正向传输光功率经过长 L1 和 L2 的两段光纤传输后反 射回输入端的光功率分别为 Pref1 和 Pref 2 ，如图 7.1.4b 所示。经分析
可知，正向和反向损耗系数的平均值为
10 log Pref1
2 L2 L1
• 光纤熔接机可根据被连接光纤的类型，分为单模 光纤熔接机和多模光纤熔接机；根据一次熔接光 纤芯数的多少，分为单纤熔接机和多纤熔接机。
• 另外，还有保偏光纤熔接机和大芯径单模光纤熔 接机。
• 熔接损耗单模光纤0.03 dB，多模光纤0.02 dB，保 偏光纤0.07 dB。
第7章光纤通信仪器及指标测量
光纤 熔接
机
第7章光纤通信仪器及指标测量
光纤 熔接机 专用 切割刀
第7章光纤通信仪器及指标测量
光纤 熔接机 专用 剥线钳
第7章光纤通信仪器及指标测量
光纤 熔接机 超声波 清洗器
第7章光纤通信仪器及指标测量
7.1.3 光时域反射仪
• 光时域反射仪（OTDR）是利用光纤传输通道存 在的瑞利散射和菲涅尔反射特性，通过监测瑞利 散射的反向散射光的轨迹，制成的光传输测试仪 器。
第7章光纤通信仪器及指标测量
7.1.1 光功率计
• 光功率计是测量光功率的仪表，用它可测量线路 损耗、发射机输出功率和接收机灵敏度，以及无 源器件的插入损耗等。它是光通信领域最基本最 重要的测量仪表之一。
• 光功率计由主机和探头组成。普通探头采用低噪 声、大面积光电二极管，根据测量用途不同，可 选择不同波长的探测器（Ge：750~1800 nm， InGaAs：800~1700 nm）。
第7章 光纤通信仪器 及指标测试
7.1 光纤通信测量仪器 7.2 光纤传输特性测量 7.3 光器件参数测量 7.4 光纤通信系统指标测试
第7章光纤通信仪器及指标测量
7.1 光纤通信测量仪器
• 7.1.1 光功率计 • 7.1.2 光纤熔接机 • 7.1.3 光时域反射仪 • 7.1.4 误码测试仪 • 7.1.5 PCM综合测试仪 • 7.1.6 SDH测试仪 • 7.1.7 光谱分析仪 • 7.1.8 多波长光源 • 7.1.9 光衰减器 • 7.1.10 综合测试仪
检测器 电流/电压 变换器
• 光电检测器将入射的光信号功率转变为电流，该光生电流与 入射到光敏面的光功率成正比。
• 如果入射光功率很小，则产生的光电流也很小，为此采用一 个电流/电压变换器，该变换器采用低噪声高输入阻抗的运算 放大器，在其输入和输出端之间跨接10倍量程的电阻R，如 10 M、100 M甚至更大的电阻。则I/V变换器的输出V = I R， I为探测器产生的光生电流
Pref 2
（dB/mW)
(7.1.1)
后向散射法不仅可以测量损耗系数，还可利用光在光纤中传输
的时间来确定光纤的长度，显然 L ct 2n
(7.1.2)
式中 c 为光速，n 为光纤纤芯的折射率，t 为光脉冲在光纤中传输的 来回时间。
第7章光纤通信仪器及指标测量
手持光时域反射 仪（ODTR）
• 用于现场维修，寻找故障， 使用很方便；
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手持 光功率计
外形图
• 测量范围均70~3 dBm或50~23 dBm
第7章光纤通信仪器及指标测量
图7.1.2 高灵敏度光功率计原理图
连接器
透镜 透镜
音叉 斩光
A 光电 二极管
A
同步检测
低通 滤波器
数字 显示
模数 转换器
控制 部分
• 高灵敏度探头则采用小面积InGaAs探测器 • 主机采用音频斩光同步检测技术，如图7.1.2所示，
• 光功率计采用微机控制、数据处理和防电磁干扰 等措施，实现了测试的智能化和自动化，具有自 校准、自调零、自选量程、数据平均和数据存储 等功能。测量显示dBm/W和dB可随时按需切换。
第7章光纤通信仪器及指标测量
图7.1.1 普通光功率计原理图
R .. I
光
A
V=IR
低通 波长校 模数 数字 滤波器正电路 转换器显示
图7.1.3
电 弧
光纤熔接
电 源
机结构原
理图 显示器
放电 电极 光纤夹具
张力测试
裸光纤
显微 摄像
控制中心
光学监测
• 光纤熔接机主要有高压电源、放电电极、光纤对准 装置、张力测试装置、监控系统、光学系统和显示 器（显微镜和电子荧屏）等组成。张力测试装置和 光纤夹具装在一起，用来测试熔接后接头的强度
第7章光纤通信仪器及指标测量
数的。
第7章光纤通信仪器及指标测量
OTDR的工作原理ห้องสมุดไป่ตู้
• OTDR的工作原理如图7.1.4a所示，其中脉冲发生 器用来产生不同宽度的窄脉冲信号，然后用它调 制电/光（E/O）变换器中的激光器，变成很窄的 脉冲光信号，经耦合器送入待测光纤。
• 光信号在光纤中传输，由于光纤结构的不均匀、 缺陷和端面的反射，信号光发生反射，这种反射 光经耦合器送至光/电（O/E）变换器中的探测器， 转换成电信号，经放大处理后送到显示器，以曲 线的形式显示出来。
克服探测器暗电流随时间和环境温度变化而波动的 影响，使探测灵敏度大为提高（从60 dBm提高到 90 dBm）。
第7章光纤通信仪器及指标测量
7.1.2 光纤熔接机
• 光纤熔接机是光纤固定接续的专用工具，在两根 端面处理好的待连接光纤对准后，采用电弧放电 的加热方式，熔接光纤端面，具有可自动完成光 纤对准、熔接和推断熔接损耗的功能。