北邮光通信实验报告

信息与通信工程学院光纤通信实验报告

班级： 2013211123

姓名：周亮

学号：2013210906

日期： 2016年5月

一、脉冲展宽法测量多模光纤带宽

1、实验原理

多模光纤基带响应测试方法既可用频域的方法，也可用时域的方法。时域法利用的是脉冲调制。按照对脉冲信号采集及数学处理方法的不同，又分为脉冲展宽法、快速傅立叶变换法和频谱分析法。本实验采用的是较为简单的脉冲展宽法。

图1. 多模光纤脉冲展宽测试仪原理图

如图1所示为多模光纤时域法带宽测试原理框图。从光发模块输出窄脉冲信号，首先使用跳线（短光纤）连接激光器和光检测器，可以测出注入窄脉冲的宽度1τ∆；然后将待测光纤替换跳线接入，可以测出经待测光纤后的脉冲宽度

2τ∆。经过理论推导可以得到求解带宽公式：

)B GHz

多模光纤脉冲展宽测试仪如图2所示。前面板接口分上下两层。上层用于850nm 测试，下层为1310nm 。每个波长分别由窄脉冲发生器输出极窄光脉冲经被测光纤回到测试仪内进行O/E

变换后送出电信号，通过高速示波器即可显示。本实验测试850nm 波段和1310nm 波段，采用的数字示波器如图3所示。

图2. 多模光纤脉冲展宽测试仪实物图 图3. 实验采用的数字示波器实物

图

2、实验步骤

接跳线测试：

1. 打开测试仪电源开关（位于背面），前面板上的电源指示灯亮；

2. 将示波器输入端与本仪器850nm 的“RF OUT ”输出端用信号线接好；

3. 用一根光纤跳线将850nm 的 “OPTICAL IN ”和“OPTICAL OUT ”连接起来；

4. 进行示波器操作：

a) 按AUTO －SCALE 键调出波形；

b) 点击TIME BASE 键，并通过右下方旋钮调整脉冲至适当宽度(一般设置为

10.0ns/div)；

c) 点击t ∆、V ∆键，显示屏右方会出现V ∆ markers(off/on)、V ∆ markers(off/on)

选框，先通过右侧对应按键将V ∆ markers 设为on ，分别调节V marker1和V

marker2测出脉冲高度并找出脉冲半高值；再将V ∆ markers 设为on ，分别调节

t marker1和t marker2 使其与脉冲半高值相交。则有t marker2-t marker1即为脉

冲半高全宽1τ。

d) 将光纤跳线

5、将波段调为1310nm ，重复以上步骤。

接光纤测试：

换下该光纤跳线，接入待测光纤用同样方法测出2τ。

3、实验结果

表1 脉冲展宽法测量结果

计算得850nm 波段的单位长度带宽 B1 = 0.224GHz

1310nm 波段的单位长度带宽 B2 = 0.1698GHz

二、插入损耗法测量光纤的损耗

1、实验原理

测量一段光纤的损耗特性，主要利用公式

()

()()dB P P A λλ21lg 10=

A 实际上是被测光纤的损耗与连接器损耗之和。如果忽略连接器损耗，被测光纤的长度为L ，则光纤的损耗系数为

()km dB L

A =α 2、实验步骤

实验步骤如图4所示：

图4 插入损耗法测量光纤损耗示意图

没有被测光纤接入时候的功率

可以看做该段光纤的输入功率，接入被测光纤之后的功率可以看做该段光纤的输出功率。

3、实验结果

实验使用设备为APM820，被测光纤长度为18.9km ，光信号波长为1550nm 。

经过三次测量，得到三组值，计算出其对应的损耗系数，如表2所示：

P1=1068uW

P2=160uW

a=(10/18.9)lg(1068/160)=0.437dB/km

老师给出的值为0.3dB/km左右，而实验测得值偏大，误差产生的原因可能是光纤在测量时由于弯曲导致损耗增大。

三、OTDR的使用

1、实验原理

OTDR使用瑞利散射和菲涅尔反射来表征光纤的特性。瑞利散射是由于光信号沿着光纤产生无规律的散射而形成。OTDR就测量回到OTDR端口的一部分散射光。这些背向散射信号就表明了由光纤而导致的衰减（损耗/距离）程度。形成的轨迹是一条向下的曲线，它说明了背向散射的功率不断减小，这是由于经过一段距离的传输后发射和背向散射的信号都有所损耗。

给定了光纤参数后，瑞利散射的功率就可以标明出来，如果波长已知，它就与信号的脉冲宽度成比例：脉冲宽度越长，背向散射功率就越强。瑞利散射的功率还与发射信号的波长有关，波长较短则功率较强。也就是说用1310nm信号产生的轨迹会比1550nm信号所产生的轨迹的瑞利背向散射要高。

在高波长区（超过1500nm），瑞利散射会持续减小，但另外一个叫红外线衰减（或吸收）的现象会出现，增加并导致了全部衰减值的增大。因此，1550nm是最低的衰减波长；这也说明了为什么它是作为长距离通信的波长。很自然，这些现象也会影响到OTDR。作为1550nm 波长的OTDR，它也具有低的衰减性能，因此可以进行长距离的测试。而作为高衰减的1310nm 或1625nm波长，OTDR的测试距离就必然受到限制，因为测试设备需要在OTDR轨迹中测出一个尖锋，而且这个尖锋的尾端会快速地落入到噪音中。

菲涅尔反射是离散的反射，它是由整条光纤中的个别点而引起的，这些点是由造成反向系数改变的因素组成，例如玻璃与空气的间隙。在这些点上，会有很强的背向散射光被反射回来。因此，OTDR就是利用菲涅尔反射的信息来定位连接点，光纤终端或断点。

OTDR的工作原理就类似于一个雷达。它先对光纤发出一个信号，然后观察从某一点上返回来的是什么信息。这个过程会重复地进行，然后将这些结果进行平均并以轨迹的形式来显示，这个轨迹就描绘了在整段光纤内信号的强弱。

盲区的概念

Fresnel 反射引出一个重要的 OTDR 规格，即盲区。有两类盲区：事件和衰减。两种盲区都由 Fresnel 反射产生，用随反射功率的不同而变化的距离来表示。盲区定义为持续时间，在此期间检测器受高强度反射光影响暂时“失明”，直到它恢复正常能够重新读取光信号为止。