光回損測試原理

1、  光通信器件 光回損測試原理引言:隨著光纖通信的發(fā)展，高速光纖傳輸系統(tǒng)的廣泛生產(chǎn)和應用（如SDH、大功率CATV等），必須具有很高的回波損耗，DFB激光器由于其線寬窄，輸出特性很容易受回波損耗的影響。從而嚴重影響系統(tǒng)的性能，即使是普通的激光器，也會不同程度地受回波損耗的影響，因此，系統(tǒng)中各種光纖器件的回波損耗的測試變得越來越重要。關鍵詞: 回波損耗   菲涅爾反射  瑞利散射 偏振敏感性  匹配負載1回波損耗測試基本原理當光傳輸在某一光器件中時，總有部分光被反射回來，光器件中回波主要由菲涅爾反射（由于折射率變化引起）、后向瑞利散射（

2、雜質(zhì)微粒引起）以及方向性等因素產(chǎn)生的，則該器件的回波損耗RL為：RL(dB)=10lg(反射光功率/入射光功率)(1)回波損耗的測試方法有基于OTDR和光功率計測試兩種,OTDR測試方法速度快、顯示直觀可獲得反射點的空間分布，且不需要末端匹配（短光纖仍需匹配），但成本高，重要的是某些場合不能使用（例如：光探測器的回波損耗測試等），如美國RIFOCS688及日本NTT-AT的AR-301型回波損耗測試儀。光功率計法主要將被測器件反射回來的光分離出來引導至光功率計，簡單實用，應用范圍廣，使用時須進行末端匹配。本文主要介紹光功率計法測試的原理。光功率計法回波損耗測試基本原理框圖如下：圖1光功率計法基

3、本原理框圖激光經(jīng)光模塊注入到被測器件,反射光再經(jīng)光模塊引導至光功率計,測試方法分為4步：a測試端連接校準件測出反射功率值Pref，若光源輸出功率為PL，光模塊衰減系數(shù)為k,校準件反射率為Rref，則：Prel = PL·k·Rref +Pp(2)其中，Pp為附加反射功率（指光模塊內(nèi)部及測試端連接器的反射等）b測出附加反射功率Pp：將測試端進行匹配，使得測試端反射功率為0，即可測出附加反射功率Pp。c測試端連接被測器件,測出反射值PmeasPmeas  =  ( PL×k) R被測+Pp（3）R被測為被測器件反射率。d .計算出回波損耗RL(dB

4、)根據(jù)（）、（）、（）計算出被測器件的回波損耗值，單位dB。RL=10×log（PmeasPp）×Rref÷（PrefPp）（4）2.影響準確度因素分析：2.1 校準件準確度的影響：理想的光纖端面是一種較好的校準件，使用研磨良好的FC/UPC跳線端面作為校準件非常普遍，不確定度一般在0.2dB以內(nèi)。另一種理想的校準件是光纖鍍金端面，(如美國HP公司的HP81000BR)反射率可達96%(回波損耗為0.18dB),其不確定度為0.1dB。2.2光模塊偏敏感性影響由于光纖的移動及機械拉伸等均會改變單模光纖中的偏振狀態(tài)，偏振狀態(tài)的改變又將造成輸出光的不穩(wěn)定，從而影響測試

5、準確度，光模塊的偏振敏感度可小于1%，引入誤差為0.04dB。2.3光源穩(wěn)定度影響：光源的穩(wěn)定度將直接影響回波損耗的測試準確度，特別是當使用鍍金連接器及光纖端面等校準件時，較強的反射功率會對激光器造成很大的影響，可以加隔器/衰減器來消除這種影響，即使全反射時，返回光源的光也將衰減30dB左右，其影響即可忽略。G&H3000A中的高穩(wěn)定度光源，穩(wěn)定度可達到±0.05dB/8h。2.4線性誤差：光功率測量的線性誤差主要來源于量程切換時引起的換擋誤差，因此需要對跨陰抗電阻進行嚴格挑選，光功率計的線性一般在1%，引入誤差為0.04dB。2.5動態(tài)范圍光源和功率計必須提供足夠的動態(tài)范圍

6、以保證信噪比，采用我公司光源和高靈敏度光功率計技術(shù)，去掉光路衰減，動態(tài)范圍可達近80dB，由于光路本身的噪聲（光器件的附加反射）的影響，真正回波損耗測試可達70dB左右。2.6干涉影響：當激光光源的相干長度大于兩倍的光模塊到被測端的距離時，將會發(fā)生干涉現(xiàn)象，從被測端返射回來的光與從光源直接過來的光由于具有恒定的相位差而會在光功率探測端產(chǎn)生干涉，當振幅相同,偏振方向一致時,干涉現(xiàn)象最明顯。主要解決方法是增加光器件隔離度或增加光模塊到被測端距離以使光程差超過光源的相干長度,但需注意的是：9m長光纖將產(chǎn)生60dB的附加回波損耗(因后向散射),系統(tǒng)中我們選用光源的相干長度校小,此項影響可忽略。我們采用

7、1m長的跳線進行測試。2.7附加反射影響由于光模塊中存在不希望存在的反射等，降低了信噪比，必須選用高回波損耗的光器件，軟件計算中將附加反射值作為零點值扣除，以盡量減小附加反射的影響。3.系統(tǒng)設計綜合以上分析，G&H3000A型光插回損測試儀，其原理框圖如圖2所示：圖2 回波損耗測試系統(tǒng)原理框圖光源發(fā)出光信號經(jīng)光模塊到達被測器件，反射光引導至程控前置放大電路檢測后送CPU處理，并將結(jié)果顯示出來。測試端的APC連接器一定要保持清潔，而且要盡量減少插拔次數(shù)，以免損傷端面引起附加反射的增加。G&H3000A型回損儀采用較高靈敏度光功率檢測及激光光源穩(wěn)定技術(shù)，最低測量功率可達到-80dB

8、m。軟件設計主要是完成回波損耗值計算（根據(jù)（4）式），并提供相應的操作、顯示界面。（4）式中Pref和Pp通過按相應的按鍵從測量值獲得，并通過軟件的智能判斷（以避免誤操作）后存放在非易失RAM保存，因此，不用每次開機都去存貯校準和附加反射值，大大簡化了操作步驟，但需要注意的是：在測量高回波損耗器件時（特別當回損在60dB以上），需經(jīng)常存貯附加反射值，甚至每次測量前均需存貯，使用非常靈活方便，儀表上同時顯示被測件的回波損耗和插入損耗耗值。4結(jié)束語以上介紹的G&H3000A回波損耗測試儀的基本方法和原理，分析了誤差來源和減少誤差的方法。通過測量標準件（已知回波損耗值的器件）反射值和光模塊內(nèi)部的附加反射值，然后通過軟件計算的方法得出被測器件的回波損耗值，操作簡單方便，測量精度較高，具有較高的性價比，達到的技術(shù)指標如下：回波損耗測量范圍：070dB；測量不確定度：±0.5dB。另外，對回波損耗測試的過程要求較為嚴格，校準件、測試跳線本身的回波損耗值以及各端面的清潔程度均會對測試結(jié)果造成重大影響，不潔的端面引起的誤差可達10dB以上，因此，測