光学性能测试

连接器测试标准
连接器类型 一般产品IL要求 优等产品IL要求 回损要求
FC/PC
0.35dB
0.20dB
-55dB
单模PC
SC/PC
0.35dB
0.20dB
-55dB
LC/PC
0.35dB
0.20dB
-55dB
FC/APC
0.50dB
0.30dB
-65dB
单模APC
SC/APC
0.50dB
0.30dB
分路器简介
1.无源光器件与有源光器件
无源光器件（被动器件）：仅对光信号或能量产生连接或衰减，并不会 改变信号本身的信息； 有源光器件（主动器件）：能对光信号产生增益，激励或放大，会改变 信号本身所包含的信息
2.分路器属于无源光器件，仅能起到分光（能量）的作用， 并不会改变信号本身所包含的信息
3.分路器的两种制作工艺
• 光缆中的杂质会吸收光的能量
3.2弯曲损耗
• 光纤的弯曲会造成损耗 • 光穿越包层 • 弯曲分为：宏弯和微弯
3.3.1熔接损耗 --光纤进行熔接时产生的损耗 3.3.2连接插入损耗 插入损耗
连接器插入损耗产生的原因
• 间距：
• 偏移：
• 角度
• 端面缺陷
4.色散
色散的定义—
以不同角度在光纤内传输的光所走的路径是不同的，虽然在 入射端以相同的速度进入，但到达输出端的时间缺不相同， 出现了时间的分散，导致了脉冲展宽
模式的概念
1.完全沿着光纤中心轴线传播的模式称为 “基模” 2.模式的传播角度越大，级数就越高 3.最高级的模式就是以临界角传播的模式
光纤的重要参数
1.数值孔径NA
表示光纤接受光信号的能力—入射到光纤的光并不能全部被 输，只是在某个入射角度的光才可以，这个角度就是数值孔 径
1.1多模光纤的NA要大于单模光纤，因此光耦合效率高 1.2若单模光纤的NA值较大则会形成多模传播
A.熔融拉锥光纤分路器 --熔融拉锥技术是将两根或多根光纤捆在一起， 然后在拉锥机上熔融拉伸，并实时监控分光比的变化，分光比达到要求 后结束熔融拉伸，其中一端保留一根光纤（其余剪掉）作为输入端，另 一端则作多路输出端 B.平面光波导功率分路器--分路的功能在芯片上完成，可以在一只芯片上 实现多达1X32以上分路，然后，在芯片两端分别耦合封装输入端和输出 端多通道光纤阵列
Optical testing/Functional testing 光学测试/功能测试
张雨 2008-9-24
安霓科(杭州 内部培训资料 安霓科 杭州)内部培训资料 杭州
光的传输原理：全反射
光纤的构成
Single mode fiber and Multimode fiber 单模光纤与多模光纤
连接器光学性能测试
测试设备： JDS、EXFO、JGR、Angilent、上海嘉慧 测试参数： 插入损耗=IL (Insertion Loss) 回波损耗=BR (Backflection) / RL (Return Loss)
插/回损测试仪的构成
光功率计 （检测口） 回波功率 检测计 光源
光源：发光口 光功率计：检测光强度
光纤的分类
1.光纤的三个低损耗波长“窗口”： 短波长窗口— 800-900nm; 长波长窗口— 1310nm; 1550nm
2.5 OH离子吸收峰 离子吸收峰 第一传输窗口
速度=波长*频率
损 耗 第二传输窗口 ( d B / k m 0.2 ) 紫外吸收 850 1300 波 长 (nm) 图18-2 G.652 光纤的损耗谱线
注意：每一次连接器对接都会造成光功率的损失， 注意：每一次连接器对接都会造成光功率的损失，因此所有的插入损耗都应该 是负值！ 是负值！
插入损耗归零的意义
光功 率计 A2 光源 光功 率计 A1 B1 光源
A1
B2
A2
左图的光功率=P1 (dBm)=-7.60dBm 0.00 右图的光功率=P2 (dBm)=-7.65dBm -0.05 A2与B2对接产生的插入损耗IL为 P2 - P1 =(-0.05)-(-0.00)=-0.05(dB)
光功率计 （检测口）
回波功率 检测计 光源
对接后产生回波的地方：光纤本身，对接端， 对接后产生回波的地方：光纤本身，对接端，连接头
光功率计 （检测口）
回波功率 检测计 光源
缠绕后产生回波的地方：光纤本身， 缠绕后产生回波的地方：光纤本身，对接端
回波功率P1 回波功率
回波功率P2 回波功率
1. 连接器对接造成的回波损耗值 连接器对接造成的回波损耗值=P2 - P1 2. 通过对回损 存储，相当于将 取为参考值，则P2-P1可 通过对回损BR存储 相当于将P1取为参考值 存储， 取为参考值， 可 以直接读数， 以直接读数，即为连接器对接产生的回波功率
4.1 什么是脉冲展宽
脉冲展宽会减小光纤 传输信号的 带宽；
4.2 损耗和色散是光纤最重要的传输特性
4.2.1 损耗导致脉冲幅度减小，影响系统的传输距离 4.2.2 色散导致脉冲展宽，影响系统的传输容量（带宽）
4.3 色散的分类：
模式色散，材料色散，波导色散
4.4 单模光纤由于仅传输一个“基模”，因此 不 存在模间色散，较多模光纤而言色散更小
-5
三种典型的对接不良
1.轴向偏移
2.间距
3.角度
插芯的端面研磨几何尺寸对插损测试的影响
角度，顶点偏心距，光纤高度，曲率半径-同样会对IL测试产生影响，而影响的最终方式都会转化为前 面的三种对接不良
--待续
JDS插损测试原理
光功 率计 A2 光源 光功 率计 A1 B1 光源
A1
B2
A2
左图的光功率=P1 (dBm)=-7.60dBm 右图的光功率=P2 (dBm)=-7.65dBm A2与B2对接产生的插入损耗IL为： P2 - P1 =(-7.65)-(-7.60)=-0.05(dB)
插入损耗
• 插入损耗：是指输出光功率相对于输入光功率损失的dB数 值，其数学表达式为： IL= 10lg(Pout/Pin) 例如：1x32分路器的理论损耗值计算
P输入=32 P输出
输出 输入 输出 输出 输出
IL=10lg(1/32)=10lg2 =(-5)x10lg2 =(-5)x10x0.301= -15.05dB 注意: 注意 通过上述的计算我们可以得 对于1x32分路器的产品来说， 分路器的产品来说， 出，对于 分路器的产品来说 IL值肯定要大于 值肯定要大于15.05 值肯定要大于
光学测试的单位
• dBm / mw: 绝对光功率/光强度/光能量 dBm是一个表示功率绝对值的值，计算公式为：10lgP（功率值/1mw） 3dBm=2.0mw; 0dBm=1.0mw； -1dBm=0.8mw; -10dBm=0.1mw; • dB: 相对光功率 dB是一个相对值，是指甲的光功率相对于乙的光功率大多少（倍数）， 计算公式为10lg(P甲/P乙) ； 例如：计算甲的光功率比乙大多少,其中P甲为2mw, P乙为1mw P甲：P乙=10lg(2mw/1mw)=3dBm-0dBm=3dB=2倍
分光芯片
光纤阵列
4.1 分路器的重要参数
A.最大插入损耗IL B.插入损耗均匀性 C.偏振相关损耗 PDL D.方向性Directivity
APC与PC的回损差异
PC典型回损>55dB; APC典型回损>65dB;
JDS回损测试原理
光功率计 （检测口） 回波功率 检测计 光源
产生回波的地方：连接头、 产生回波的地方：连接头、光纤本身
光功率计 （检测口）
回波功率 检测计 光源
缠绕后产生回波的地方： 缠绕后产生回波的地方：光纤本身
关于回损测试缠绕的意义
总结--单模与多模光纤的异同
1.纤芯直径 单模光纤—9um 多模光纤—62.5um（OM1）/ 50um（OM2） 2.传播的模式 单模光纤—只传输一种模式 多模光纤—可传输多种模式 3.数值孔径NA 4.模场直径 5.色散 单模光纤—色散小，传输性能好，传输带宽高，适合长距离传输 多模光纤—色散大，传输性能差，传输带宽低，仅适合短距离传输 6.制作工艺 多模光纤的制作工艺较单模光纤要简单
2.模场直径D （光斑尺寸）
表示光纤中传导的光信号能量的集中度
2.1 模场直径与光波长有关，根据计算可知对于同样为单模9um纤芯的光纤来说，一般 1310nm波长的模场直径为9.2um，而1550nm为10.6um，可以看到模场直径要大于纤 芯的尺寸，也就是说光能并不是完全的分布在纤芯内（9um）,有接近20%的光分布在 包层内。 这也就是模场直径接近于纤芯尺寸，但区别与纤芯尺寸的意义。 2.2信号波长越长，模场直径越大 2.3模场直径大的光纤对弯曲度越敏感，而接续损耗则较小（1550nm的IL要比1310nm 小）
3.传播损耗
表示为发生在光纤线路上的损耗 3.1本征损耗/固有损耗： 3.1.1瑞利散射 3.1.2材料吸收 3.2弯曲损耗 3.3接续损耗： 3.3.1熔接损耗 3.3.2连接插入损耗 插入损耗
3.1.1瑞利散射
• 由于下列原因，光信号会损耗:
– 光纤中的分子不均匀 – 光纤的光学纯度不高
3.1.2材料吸收
曲线1：正常曲线
一般为正常曲线图， A 为盲区， B 为测试末端反射峰。测 试曲线为倾斜的，随着距离的曾长，总损耗会越来越大。用 总损耗（ dB ）除以总距离（ Km ）就是该段纤芯的平均损 耗（ dB/Km ）。
曲线2：光纤存在跳接点 光纤存在跳接点
曲线3：光纤存在断点 光纤存在断点
连接器插芯同心度与孔径对损耗的影响
1.插芯同心度
2.插芯孔径
125um
125.3~126.5um
胶水环
• 同心度和插芯孔径不良都会造成对接偏移，从而引入较大 插入损耗
测试引线不良对于测试的影响
测试引线的挑选原理
1.由于1550nm波长的IL对光纤弯曲较敏感，因此使用 1310nm作为检测波段 2.按照45或90度旋转进行测试 3.初始位置和结束位置的插损值不应相差太大 4.计算出所有角度下测试值的极差，取100个数据中最好的 3~5根作为标准引线 5.将挑选出的接头进行交叉测试，所测的IL应小于0.03dB
1.光的模式 从光源发出的任何一种波长，都是一束光，而且会通过不同的角度进入 光纤传输，在光纤的受光角内，以某一角度射入光纤端面，并能在光纤 的纤芯-包层交界面上产生全反射的传播光线，就可称之为光的一个传 输模式，每一个不同入射角度的光就是一种模式。 2.单模光纤与多模光纤 能传输多个模式的光纤就是多模光纤（一般可传输几百个模式）；而只 能传输一个模式的光纤就是单模光纤。
损耗约为 0.2dB/k m
第三传输窗口 红外吸收 瑞利散射
1550
2. 1310nm与1550nm波长的特点：
1310nm波长具有最小的色散； 1550nm波长具有最小的损耗；
3. 光纤的分类：
光学损耗测试设备构成
1.Light Source光源—根据电光转换产生用于 测试的相应波长（1310nm和1550nm）的 光 2.Power Meter光功率计—测量光的强度，包 括绝对光功率（Absolute power level）和 相对光功率（Relative power level）
回波：由于光纤本身和连接器对接产生的逆向光 回波 产生回波的因素有两点： 产生回波的因素有两点： 瑞利散射和菲涅耳反射（回波损耗）
回波损耗：回波损耗又称为反射损耗，它是指在光纤连接处 在光纤连接处，后向反射 回波损耗 在光纤连接处 光相对输入光的比率的分贝数，回波越小越好，可以减少对正向光信号 造成的干扰
-65dB
LC/APC
0.50dB
0.30dB
-65dB
FC
0.50dB
NA
NA
多模
SC
0.50dB
NA
NAБайду номын сангаас
LC
0.50dB
NA
NA
OTDR--光时域反射仪
1.测试原理—后向散射法 由于瑞利散射光功率与传输光功率成比例，利用与传输光相反方向的瑞 利散射光功率来测定光纤损耗的方法，称为后向散射法
2.用途 A.测定光纤长度，光纤/连接器损耗 B.确定故障点的位置
滤除掉缠 绕处前端 产生的回 波（逆向 光）
弯曲损耗与波长的关系
单模光纤在1310nm和1550nm时，不同弯曲半径情况下的损耗不同；在 较大弯曲半径时，1550nm比1310nm更易产生弯曲损耗；而在弯曲半径 很小时，两种波长的弯曲损耗呈现剧烈震荡，没有规则的大小关系
因而在进行回损弯曲缠绕时，对于1310nm应适用较小直径的绕棒