光纜通信工程中常用儀表介紹

第 5章 光纜通信工程中常用儀表介紹 光 衰 減 器 常 用 光 源 光 功 率 計(jì) 光時(shí)域反射儀 （ 光 纖 熔 接 機(jī) 光 衰 減 器 用途與分類(lèi) 光衰減器是對(duì)光信號(hào)進(jìn)行衰減的器件 。 光衰減器有兩種類(lèi)型 ， 即可變光衰減器和固定光衰減器 。 原理 衰減光功率的方法有：反射一部分光 ，吸收一部分光 ， 在空間遮擋一部分光 ， 用偏振片選擇光的偏振面等 。 使用方法 1以 明其使用方法，其面板結(jié)構(gòu)及各部分的名稱(chēng)如圖 所示。 2 常 用 光 源 光源是光纖測(cè)試的主要組成部分，是光特性測(cè)試不可缺少的信號(hào)源。 用途與分類(lèi) 光纖通信測(cè)量中使用的光源有三種：穩(wěn)定光源 、 白色光源 （ 即寬譜線(xiàn)光源 ） 及可見(jiàn)光光源 。 原理 1發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源 發(fā)光二極管是比較穩(wěn)定的半導(dǎo)體發(fā)光器件 ， 只要工作環(huán)境溫度保持一定 ， 其輸出光功率就可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定 。 圖 發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源 2激光二極管式穩(wěn)定光源 圖 使用方法 1 2 光 功 率 計(jì) 用途及分類(lèi) 光功率計(jì)是用來(lái)測(cè)量光功率大小 、 線(xiàn)路損耗 、 系統(tǒng)富裕度及接收機(jī)靈敏度等的儀表 ， 是光纖通信系統(tǒng)中最基本 ， 也是最主要的測(cè)量?jī)x表 。 光功率計(jì)的種類(lèi)很多： 根據(jù)顯示方式的不同 ， 可分成模擬顯示型和數(shù)字顯示型兩類(lèi)； 根據(jù)可接收光功率大小的不同 ， 可分成高光平型 （ 測(cè)量范圍為 10 40、中光平型 （ 范圍為 0 55和低光平型（ 范圍為： 0 90三類(lèi)； 根據(jù)光波長(zhǎng)的不同 ， 可分為長(zhǎng)波長(zhǎng)型（ 范圍為 1.7m） 、 短波長(zhǎng)型 （ 范圍為 1.1m） 和全波長(zhǎng)型 （ 范圍為 .6m） 三類(lèi)； 此外 ， 根據(jù)接收方式的不同 ， 還可將光功率計(jì)分成連接器式和光束式兩類(lèi) 。 原理 光功率計(jì)一般都由顯示器 （ 又稱(chēng)指示器 ， 屬于主機(jī)部分 ） 和檢測(cè)器 （ 探頭 ） 兩大部分組成 。 圖 數(shù)字顯示式光功率計(jì)原理框圖 使用方法 1 2 圖 光源光功率計(jì)測(cè)試連線(xiàn)示意圖 光時(shí)域反射儀（ 光時(shí)域反射儀（ 又稱(chēng)后向散射儀或光脈沖測(cè)試器，光纖光纜的生產(chǎn)、施工及維護(hù)工作中不可缺少的重要儀表，被人稱(chēng)為光通信中的“萬(wàn)用表”。 用途 可用來(lái)測(cè)量光纖的插入損耗 、 反射損耗 、 光纖鏈路損耗 、 光纖長(zhǎng)度 、 光纖故障點(diǎn)的位置及光功率沿路由長(zhǎng)度的分布情況（ 即 等 。 原理及相關(guān)術(shù)語(yǔ) 1原理 圖 2基本術(shù)語(yǔ) 在 非反射事件 、 反射事件和光纖尾端 。 （ 1）背向散射 光纖自身反射回的光信號(hào)稱(chēng)為背向散射光 （ 簡(jiǎn)稱(chēng)背向散射 ） 。 （ 2）非反射事件 光纖中的熔接頭和微彎都會(huì)帶來(lái)?yè)p耗 ， 但不會(huì)引起反射 。 由于它們的反射較小 ， 我們稱(chēng)之為非反射事件 。 （ 3）反射事件 活動(dòng)連接器 、 機(jī)械接頭和光纖中的斷裂點(diǎn)都會(huì)引起損耗和反射 ， 我們把這種反射幅度較大的事件稱(chēng)之為反射事件 。 圖 （ 4）光纖末端 第一種情況為一個(gè)反射幅度較高的菲涅爾反射 。 第二種情況光纖末端顯示的曲線(xiàn)從背向反射電平簡(jiǎn)單地降到 性能參數(shù)、常見(jiàn)問(wèn)題及使用方法 1 盲區(qū) 、 距離精確度 、 反射損耗 。 （ 1）動(dòng)態(tài)范圍 定義：把初始背向散射電平與噪聲電平的差值 （ 定義為動(dòng)態(tài)范圍 。 動(dòng)態(tài)范圍的作用：動(dòng)態(tài)范圍可決定最大測(cè)量長(zhǎng)度 。 動(dòng)態(tài)范圍的表示方法：有峰 又稱(chēng)峰值動(dòng)態(tài)范圍 ） 和信噪比 （ 1）兩種表示方法 。 動(dòng)態(tài)范圍的應(yīng)用 動(dòng)態(tài)范圍大小決定儀器可測(cè)量光纖的最大長(zhǎng)度 。 測(cè)量范圍與動(dòng)態(tài)范圍的關(guān)系 初始背向散射電平與一定測(cè)量精度下的可識(shí)別事件點(diǎn)電平的最大衰減差值被定義為測(cè)量范圍 。 圖 動(dòng)態(tài)范圍與測(cè)量范圍關(guān)系示意圖 距離刻度 距離刻度是表示 是 （ 2）盲區(qū) 定義 由活動(dòng)連接器和機(jī)械接頭等特征點(diǎn)產(chǎn)生反射 （ 菲涅爾反射 ） 后 ， 引起 盲點(diǎn) ” 稱(chēng)為盲區(qū) 。 衰減盲區(qū) 事件盲區(qū) 圖 事件、衰減盲區(qū)示意圖 盲區(qū)和動(dòng)態(tài)范圍間的關(guān)系 盲區(qū)：決定 動(dòng)態(tài)范圍：決定 影響動(dòng)態(tài)范圍和盲區(qū)的因素： a 脈寬的影響 b 平均時(shí)間對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響 c 反射對(duì)盲區(qū)的影響 圖 脈沖寬度對(duì)測(cè)試的影響 圖 平均時(shí)間對(duì)動(dòng)態(tài)范圍的影響 （ 3）距離精度 距離精度是指測(cè)試長(zhǎng)度時(shí)儀表的準(zhǔn)確度 （ 又叫一點(diǎn)分辨率 ） 。 時(shí)鐘精度 、 光纖折射率 、 光纜的成纜因素和儀表的測(cè)試誤差有關(guān) 。 圖 采樣間隔對(duì)測(cè)試的影響 圖 分段設(shè)置折射率示意圖 2常見(jiàn)問(wèn)題 （ 1）光纖類(lèi)型不匹配 （ 2）增益現(xiàn)象 （ 3）盲區(qū)的影響消除 （ 4）幻峰（又叫鬼點(diǎn)） 3 （以 光 纖 熔 接 機(jī) 用途與分類(lèi) 光纖熔接機(jī)是完成光纖固定連接接頭的專(zhuān)用工具 。 光纖熔接機(jī)可根據(jù)被接光纖的類(lèi)型不同分為單模光纖熔接機(jī)和多模光纖熔接機(jī)； 根據(jù)操作方式的不同 ， 可分為人工（ 或半自動(dòng) ） 熔接機(jī)和自動(dòng)熔接機(jī)； 根據(jù)一次熔接光纖芯數(shù)的不同分為單纖熔接機(jī)和多纖熔接機(jī)； 根據(jù)接續(xù)過(guò)程中監(jiān)控方式的不同 ， 可分為遠(yuǎn)端監(jiān)控方式 （ 屬第一代 ） 熔接機(jī) ， 本地監(jiān)控方式 （ 屬第二代 ）熔接機(jī)和纖芯直視方式 （ 屬第三代 ）熔接機(jī) 。 工作原理 1纖芯直視法（ 接機(jī) 圖 2本地監(jiān)控方式熔接機(jī) 使用方法 1 2注意事項(xiàng) 3操作方法 圖 （ 1）鍵盤(pán)說(shuō)明 （ 2）參數(shù)設(shè)置 設(shè)定外形的操作步驟 對(duì)芯方式的操作步驟 5 圖 進(jìn)入外形項(xiàng)顯示畫(huà)面 圖 第三層菜單畫(huà)面 外徑選擇的操作步驟 數(shù)據(jù)顯示與存入 圖 對(duì)芯方式選擇畫(huà)面 數(shù)據(jù)顯示與存入畫(huà)面 放電試驗(yàn) 時(shí)間 （ 3）方式選擇 圖 放電試驗(yàn)顯示畫(huà)面 圖 時(shí)間菜單顯示畫(huà)面 方式選擇畫(huà)面 自動(dòng) 手動(dòng) 分步 通信 參數(shù) 檢查 圖 檢查方式畫(huà)圖 電機(jī)檢查顯示畫(huà)面 圖 電極狀態(tài)顯示畫(huà)面 光纖名 加熱條件 圖 光纖名畫(huà)圖 圖 加熱條件顯示畫(huà)面 加熱參數(shù)顯示畫(huà)面 （ 4）熔接機(jī)自動(dòng)熔接操作流程 （ 5）光纖熔接點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng) 光纖熔接機(jī)自動(dòng)熔接流程圖 圖 良好實(shí)例：保護(hù)套管端部未收縮示意圖 圖 良好實(shí)例：被覆部位附有氣泡示意圖 圖 不良實(shí)例：進(jìn)入保護(hù)套管的被覆光纖的長(zhǎng)度不夠 圖 不良實(shí)例：裸纖部位上附有小氣泡示意圖 圖 不良實(shí)例：熔接部光纖彎曲示意圖 （ 6）熔接質(zhì)量評(píng)估 表 5 - 4 熔接質(zhì)量不好情況 屏幕上顯示圖形 形成原因及處理方法 由于端面塵埃、結(jié)露、切斷角不良以及放電時(shí)間過(guò)短引起。 熔接損耗很高，需要重新熔接 由于端面不良或放電電流過(guò)大引起，需重新熔接 熔接參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，引起光纖間隙過(guò)大。 需要重新熔接 端面污染或接續(xù)操作不良。 選按“ A R C ”追加放電后，如黑影消失，推算損耗值又較小，仍可認(rèn)為合格。 否則，需要重新熔接 表 5 - 5 熔接質(zhì)量正常情況 屏幕顯示圖形 形成原因及處理 方法 白線(xiàn) 光學(xué)現(xiàn)象，對(duì)連接特性沒(méi)有影響 模糊細(xì)線(xiàn) 光學(xué)現(xiàn)象，對(duì)連接特性沒(méi)有影響 包層錯(cuò)位 兩根光纖的偏心率不同。推算損耗較小，說(shuō)明光纖仍已對(duì)準(zhǔn)，屬質(zhì)量良好 包層不齊 兩根光纖外徑不同。若推算損耗值合格，可看做質(zhì)量合格 污點(diǎn)或傷痕 應(yīng)注意光纖的清潔和切斷操作，不影響傳光 4熔接過(guò)程中的異常情況及處理 圖 進(jìn)行光功率復(fù)合和分解的基本星形耦合器的概念 1 2 2光纖耦合器 通常使用器件的根據(jù)輸入和輸出端口進(jìn)行表征命令 。 比如具有兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出的器件稱(chēng)為 “ 2 2耦合器 ” ， 通常 ，N 個(gè)輸入和 圖 熔融光纖耦合器的橫截面， 它包括長(zhǎng)為 合器總的拉伸長(zhǎng)度為L(zhǎng)=2l+W 2 2 2波導(dǎo)耦合器 在理想的星形耦合器中 ， 任意輸入端口輸入的光功率都應(yīng)均勻分配給所有的輸出端口 ， 耦合器的總損耗包括分路損耗和通過(guò)星形的每一個(gè)通路的附加損耗 ， 使用分貝表示的分路損耗的為 對(duì)單一輸入功率 個(gè)輸出功率 ，使用分貝表示的附加損耗為 圖 由 12個(gè) 2 2耦合器形成的 8 8星形耦合器 由圖 構(gòu)成 N 儀表） 1可調(diào)諧光源 圖 其調(diào)諧范圍 2可調(diào)諧濾波器 圖 其中濾波器的工作頻率范圍是 可以采用電調(diào)諧來(lái)允許一個(gè)光頻帶通過(guò) 。 圖 可調(diào)諧光濾波器示意圖 圖 其中一個(gè)臂比另一個(gè)臂薄 。 電光調(diào)諧可實(shí)現(xiàn) 8信道 50 在 1 550， 調(diào)諧時(shí)間小于 50這是通過(guò)級(jí)聯(lián)三個(gè)可調(diào)諧 如圖 圖 珀羅濾波