无源器件的偏振相关损耗测量

无源器件的偏振相关损耗测量

介绍

PDL 已经成为衡量无源光学器件的重要特性。在光网络中，当偏振不在受限并且随机变化时，器件的PDL 便会不受控制地累计叠加。这会使得网络的传输质量下降甚至导致网络瘫痪。

测量无源器件PDL 有两种被广泛应用的方法:偏振扫描技术（Polarization Scanning Technique ）和四态法（the four-state method ）。偏振扫描技术是一种易于实现的测量方法并且精确度较高，并且相对来说对操作环境不敏感；但是采用这种方法，测量用于DWDM 的无源器件时速度会很慢。在这种情况下，基于四状态法（或Muller 法）的扫描波长式PDl 测试相对来说有跟高的测量速度。在另一方面，为了达到高精度，Muller 法需要更高的系统维护，而且相比扫描法，它的实现需要更大的精力。

本文将对这两种测量方法进行简要的介绍，概要说明其主要难题和主要的误差来源，并对其在当前无源器件测量中的实际应用进行比较。

偏振相关损耗

PDL 是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下最大传输和最小传输的比率。PDL 定义如下：

10log()Max db Min

T PDL T Tmax 和Tmin 分别表示测试器件（DUT ）的最大传输和最小传输。

PDL 对于光器件的表征至关重要。实际上，每个器件都表现为一种偏振相关传输。由于传输信号的偏振不仅局限于光纤网络之内，因此器件的插入损耗随偏振状态而异。这种效应会沿传输链路不可控制地增长，对传输质量带来严重影响，因为一条光纤上的偏振是随意变化的。个别器件的PDL 会在系统内造成大的功率波动，从而提高了系统的比特错误率，甚至会导致网络故障。PDL 与PMD （偏振模色散）可能成为脉冲失真和展宽的主要来源。 总的来说，级联器件的PDL 并不是其包含分立元件PDL 的代数总和。系统的总PDL 只取决于系统中PDL 特性最差的器件。实际情况中，系统的PDL 与分立器件的相互几何排列和器件之间光纤引起的偏振态变化有关。

在WDM 网络的波长选择型器件中，器件的PDL 根据其频域传输特性随着波长而变化。

此外，有些滤波特性（如纹波或通带带宽）也是偏振相关的。因此，波长PDL的测定就变得十分重要。

PDL按照测量方式可分为两种方法：确定性方法和不确定性方法。确定性方法从DUT的Mueller或Jones传输矩阵中推导得出其PDL，而传输矩阵则通过测量DUT在一系列特定输入偏振态下的传输属性得到，例如Mueller方法。非确定性方法直接测量DUT在大量输入偏振态下的最小和最大传输值。

偏振扫描法

偏振扫描法属于不确定性方法，基于对最大和最小传输的实际测量。在测试中，DUT暴露于大量事先确定或伪随机产生的偏振状态下。前一种情况下，偏振态即沿着Poincare球轨道确定地生成；后一种情况下，，偏振态则伪随机地覆盖了Poincare球的大部分。

偏振扫描法的实现非常简单。如图1所示，其标准测量装置仅包括一个信号源、一个用以确定性地或伪随机地生成不同偏振态的偏振控制器，以及一个功率计。

图1 偏振扫描法：用伪随机法方式对庞佳球进行扫描

偏振扫描法是一种相对测量法，其实际测量值反应的是光功率随入射光偏振状态变化的变化。在所测得的功率值中，最大值与最小值之差就是PDL。但是，功率测量和偏振转换不是耦合的，所以无法从测定的功率值上确定功率的变化是由DUT的PDL造成的还是由光源输出功率的波动所造成。

因此，要想获得准确的测量结果，就必须保持高水平的功率稳定性。 PDL的不确定性主要受以下几点的影响：探测器的偏振敏感度，光源的稳定性和偏振度，偏振控制器中偏振态引起的传输偏差。

PDL 测量中必须使用偏振相关响应度低的探测器以保证其对测量结果的影响较小。同时必须使用高偏振度光源。偏振控制器会改变光偏振部分的偏振态，但对非偏振部分无影响，因此光非偏振部分的传输改变与DUT 的PDL 无关。如果DUT 暴漏在非偏振光下，功率计将无法探测其PDL 。

最后，对于偏振光，偏振控制器自身还存在PDL 。如果扫描中偏振态是事先确定的，偏振控制器引起的传输变化可以被矫正；如果是伪随机生成的，测量的精确度则取决于所有偏振态中经过偏振控制器后损耗最小的情况下的功率变化。

因此，PDL 的不确定性主要受到以下因素影响：光源的功率稳定性，接收机的PDL 和偏振控制器的插入损耗偏差。总误差近似等于各项单个误差的均方根值。假设源功率稳定系数为0.006dB ，插入损耗偏差和接收机的PDL 均为0.004dB ，那么总误差就为0.008dB 。

系统之所以存在误差，是因为于扫描时间或测量时间是有限的。因此，DUT 只能在有限数量的偏振状态下进行测量。为检测出某一特定系统误差所需的扫描时间与偏振控制器所能达到的偏振态变化率相关。Poincare 球扫描中的最小角间距与可达到的最小系统误差min ε有关，而该值取为偏振控制器旋转角速度和功率计的平均时间t ? ：

2min ()4v t επ

?= 总测量时间与功率计的平均时间t ?和期望系统误差ε ，公式如下：

2total t

T πε?=

例如，假设期望系统误差为0.1％，功率计平均时间为1ms ，则总扫描时间为：1.5total T s =。

如果DUT 的PDL 针对不同波长进行测量，那么扫描时间将与所测量波长数呈线性增长。显然，光谱PDL 测量会因为大量的波长点而变得相当费时。例如，使用偏振扫描法在的20nm 波长范围内以10pm 为步长（即2000个数据点）进行PDL 测量，按每个波长点1.5s 计算，整个测量大约需要50分钟的时间。

在一定波长范围内的高密度PDL 测量并不罕见，此时偏振扫描法是很低效的。尽管如此，如果只需要在一个滤波器的通带范围内针对3个波长点测量PDL （如中心和3dB 带宽波长），偏振扫描法就很适合，因为它易于实现并且不确定性低。

Muller 矩阵法

Muller 矩阵法是一种确定性方法，它通过DUT 的Muller 矩阵推出其PDL 。Muller 矩阵法仅通过测量DUT 在四种特定偏振态下的传输特性，就可以得到其Muller 矩阵，例如对LHP 、LVP 、L+45、RHC 四种偏振态进行测量。

PDL 的推导基于Mueller-Stokes 积分，它是一种分析地获取系统或器件偏振态变换的方法。如果入射光作用于某器件并由Stokes 矢量in S 表征，出射光用另一个Stokes 矢量out S 表征，则该器件的偏振传输和损耗特性即可用44?Muller 矩阵来表示：

out in S M S =?

上述方程包含了一组四式线性方程组。为了得出PDL ，只需要Muller 矩阵的第一行1114...m m ，因为0out S 代表了总输出功率。出射光由入射光偏振态引起的光功率变化都可以在0out S 中体现：

110121132143in in in in S m S m S m S m S =+++

Mueller-Stokes 积分的方便之处之一就在于Stokes 矢量系数可以通过光功率来测量。如果输入光功率用,,,a b c d P P P P 表示，输出光功率用1234,,,P P P P 表示，上述方程可改写为为（了简便此处略去波长相关的测量）：

11112211123111341114a a

b b

c c

d d

P m P m P P m P m P P m P m P P m P m P =+=+=+=+

测量所有功率值需要两个步骤：

1、 必须对四个偏振态分别进行参考测量，得出输入光功率,,,a b c d P P P P ；

2、 然后插入DUT ，分别记录四个偏振态下的输出功率1234,,,P P P P 。

注意参考测量和实际测量必须在相同情况下进行，例如针对相同的波长和光源功率，从而保证PDL 计算的有效性。

解上述方程组可以得出Muller 矩阵第一行的系数为：

1211121213311144111()21()2a b a b c d P P P P m P P P P m m P m P m P m P ??+ ? ??? ?- ? ? ? ?= ? ?- ? ? ??? ? ?- ???

重写任意输入Stokes 矢量与输出总功率之间的传输关系，得到

011012113214300out in in in in in in

S S m S m S m S m S T S S =+++== 对上式微分可以得到T 的极值：

min 11max 11T m T m =+=-将min T 、max T 带入PDL 的定义式，便可将其求出。

图2 使用Muller 矩阵法进行决定性测试，将DUT 放在四中偏振态下，通过Muller 矩阵参数推导其PDL 使用Muller 矩阵法测量PDL 的典型装置如图2所示。

偏振控制器由一个起偏器、一个四分之一波片和一个二分之一波片组成，起偏器生成线性偏振态，两个波片则根据它们相互之间的转角关系和它们相对于起偏器的夹角将线性偏振态光转换为其他偏振态的光。这样的起偏器——波片装置可以生产任何偏振态的光。

由于PDL 的获取只对四中偏振态下的传输进行了测量，因此可以通过连续可调谐光源用

扫描的方式实现波长相关测量。在每个偏振态下，记录下不同波长的传输特性，通过记录的数据可以有上述算法得出不同波长下的PDL.

在测量之前，起偏器光轴方向与入射光偏振态相同以减小经过偏振控制器的传输损耗。参考测量所有不同波长和偏振态下的状态以排除装置的内在影响，但探测器的偏振相关响应是不能被校准的。

偏振控制器对不同的波长和偏振态有不同的传输特性，当波长变化时，到达起偏器的偏振态周期性地变化，从而导致其传输特性随着波长的周期性变化。针对每个波长重新调整起偏器已获得最大输出功率会使波长扫描系统的优势无法体现，因此，波长相关传输特性应在参考测量时记录。同时，偏振控制器偏振态变化时引起的功率变化也应在参考测量时记录。

图3 四种偏振态下一个AWG型滤波器的插入损耗，可以清楚地看见

滤波器曲线弯曲处由于偏振引起的波长漂移

显然，为了较小Muller矩阵法的不确定性，在建立测量系统时必须严格遵守几个要求：（1）偏振控制器的角度不确定性会影响整个测量的不确定性。

（2）可调谐激光光源必须有高度的波长准确度和可重复性，后者在两方面上显得尤其重要，第一，经过偏振控制器时波长变化引起的功率偏差必须在参考测量和实际测量中具有可重复性，从而其可以在计算中消除；第二，注册量滤波器响应时，四个偏

振态下的测量结果会有波长错位，这是因为光源的波长可重复率低从而由系统的PDL而不是器件的PDL导致。某些器件比如AWG型波分复用器/解复用器，在滤波曲线谷点处存在偏振引起的波长偏移，如图3所示，可见在这种情况下测量系统设置问题会导致错误性结果。

（3）某AWG通道的PDL如图4所示。其PDL与图3中的四个损耗曲线相关。滤波曲线上升沿处的偏振相关波长偏移在PDL曲线中被清晰地反映出来。在曲线谷点处四个曲线相交的波长位置，PDL有最小值，在此特殊情况下，波长偏移是由DUT自身导致的。尽管如此，如果测量系统的可重复性低，就算DUT没有的损耗不是偏振相关的，可会导致那样的结果。

（4）另一个精确测量PDL的关键点在于光源和偏振控制器间的光纤连接。在测量过程中如果该光纤所在的环境有任何变化，如震动，温漂或移动，入射到起偏器的光偏振态就会发生变化，从而导致偏振控制器的谱传输特性曲线改变。进一步地，参考和实际测量就会在不同的条件下进行，从而无法对测量校准。

图4

单次Muller扫描法

上述Muller矩阵法的缺点可以在一种新的方法中克服。这种方法是基于单次扫描方法的。该方法将所有的数据在一次光源波长扫描中收集，其装置如图5:

图5

和图2所示的传统Muller方法相比，该方法有两个主要变化：

1、偏振合成器代替了偏振控制器，它包含了众多波片和一个内置偏振态测量器，从而可以

实时测量光信号的偏振态。偏振合成器能够在几毫秒内完成波片组的调整。

2、为了得到高速采样率，功率计由高速功率计代替。

在光源扫描过程中，偏振控制器高速地在四或六种偏振态之艰难转换。高速采样率保证了每种偏振态下的测得的数据被准确地收集。用六种而不是四种偏振态保证了更多的平均数据也增加了测量的精确度。每组偏振态的Stokes参数由集成在偏振合成器中的偏振态测量器精确确定。这种方法的优点如下：

·较高的测量速度——只需一次波长扫描

·更高的PDL测量精度。偏振态只存在很小的不确定性因为他们在扫描中经过了测量。

·更高的损耗测量精度，因为波长扫描时在偏振合成器中没有起偏器导致的功率纹波。

·波长的不精确不再对PDL不确定性造成影响因为所有数据都在一次扫描中记录从而不存在多次扫描导致的误差。

·在测量中DUT的运动或漂移敏感被最小化：因为所有数据都在一次扫描中记录，多次扫描导致的不确定性不再存在。

图6

总结

PDL可以用确定性和不确定性方法测量。Muller矩阵法和单次扫描Muller法都属于确定性方法的范畴，即器件的PDL被其Muller或Jones矩阵决定。

偏振扫描法是一种非确定性方法，即PDL是通过测量不同偏振态下DUT的传输特性得的。通过测量通过DUT的输出功率，得到最大最小传输从而得出PDL。

图7

无论用哪种方法来获得PDL，都应该得出相似的结果。为了比较，分别用偏振扫描法和Muller矩阵法测量某光栅WDM滤波器的PDL，结果如图7所示。

对与不同测量方法，测量时间有很大差异。

偏振扫描法在每个波长点获取PDL，因此测量总时间随波长点数线性增长。

Muller矩阵法结合扫描波长技术，可以对于每种偏振态使所有波长的PDL同时在单次扫描测量中获得，从而需要四次波长扫描来完成一次PDL测量。

单次扫描Muller法只需要一次扫描就可以完成整个PDL测量，因此有最高的测量速度。

总之，如果需要对大量波长点进行PDL测量，最好使用单次扫描Muller法，因为它具有最高速度，同时能大量减小系统对运动和漂移的灵敏度。相对比而言，如果只需要测量少数波长点，偏振扫描法更加适用。

光波导传输损耗的测量

南昌大学实验报告 学生姓名：刘vv 学号：55023110vv 专业班级：vvvvvv 实验日期：2014/9/24 实验成绩： 光波导传输损耗的测量 波导薄膜中导波光的传输损耗是评价介质平板波导的一个重要参数。传统的测量光波导传输损耗的方法如截断法（Cut-Off Method）和滑动棱镜法（Prism Sliding Method）在测量准确性和方便性方面均存在着较大的问题，难以获得广泛的应用。采用CCD数字成像器件，通过数字成像对光波导内部的传输光强进行测量，可计算得到波导的传输损耗，该方法具有无损、高精度快速测量等优点。 [实验目的] 1．了解CCD数字成像法测量波导传输损耗的原理及实际的测量光路； 2．掌握用于去除散粒噪声的中值滤波图像处理技术； 3．通过传输曲线的拟合计算传输衰减系数。 [实验原理] 1.损耗机理 光波导器件传输损耗主要由以下因素产生：波导材料的散射和吸收引起的损耗；基片的表面光洁度受到抛光工艺的限制；界面的不规则导致导模与辐射模间的耦合而引起的损耗；波导表面弯曲，引起能量辐射造成损耗。 2．测量原理 真实波导由于界面不平整以及波导内部杂质散射，使导模转变为辐射模。可以认为：某一位置散射出来的光强主要受到该点的传输光强、界面不平整程度、杂质多少的影响。整块波导是在特定条件下一次性制备，后两个因素的影响可以认为在整块波导中平均分布，即使由于杂质大小有涨落而出现某点散射光特别强，也可以在后期图像处理中采用数字滤波技术加以消除。因此，散射光强将只和该处的实际传输光强成正比。据此，可以采用数字成像器件CCD对传输线上各点的散射光强进行记录，转换成内部传输光强，拟合出传输衰减曲线并计算衰减系数。 CCD摄像头介绍

介质损耗详解

1、介质损耗 什么就是介质损耗:绝缘材料在电场作用下,由于介质电导与介质极化得滞后效应,在其内部引起得能量损耗。也叫介质损失,简称介损。 2、介质损耗角δ 在交变电场作用下,电介质内流过得电流相量与电压相量之间得夹角(功率因数角Φ)得余角(δ)。简称介损角。 3、介质损耗正切值tgδ 又称介质损耗因数,就是指介质损耗角正切值,简称介损角正切。介质损耗因数得定义如下: 如果取得试品得电流相量与电压相量,则可以得到如下相量图: 总电流可以分解为电容电流Ic与电阻电流IR合成,因此: 这正就是损失角δ=(90°-Φ)得正切值。因此现在得数字化仪器从本质上讲,就是通过测量δ或者Φ得到介损因数。 测量介损对判断电气设备得绝缘状况就是一种传统得、十分有效得方法。绝缘能力得下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降得原因,如:绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。 测量介损得同时,也能得到试品得电容量。如果多个电容屏中得一个或几个发生短路、断路,电容量就有明显得变化,因此电容量也就是一个重要参数。 4、功率因数cosΦ 功率因数就是功率因数角Φ得余弦值,意义为被测试品得总视在功率S中有功功率P所占得比重。功率因数得定义如下: 有得介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ),而不就是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦ

(1) 容量与误差:实际电容量与标称电容量允许得最大偏差范围、一般使用得容量误差有:J级±5%,K 级±10%,M级±20%、 精密电容器得允许误差较小,而电解电容器得误差较大,它们采用不同得误差等级、 常用得电容器其精度等级与电阻器得表示方法相同、用字母表示:D级—±0、5%;F级—±1%;G级—±2%;J级—±5%;K级—±10%;M级—±20%、 (2) 额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可靠工作,所承受得最大直流电压,又称耐压、对于结构、介质、容量相同得器件,耐压越高,体积越大、 (3) 温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量得相对变化值、温度系数越小越好、 (4) 绝缘电阻:用来表明漏电大小得、一般小容量得电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆、电解电容得绝缘电阻一般较小、相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小、 (5) 损耗:在电场得作用下,电容器在单位时间内发热而消耗得能量、这些损耗主要来自介质损耗与金属损耗、通常用损耗角正切值来表示、 (6) 频率特性:电容器得电参数随电场频率而变化得性质、在高频条件下工作得电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小、损耗也随频率得升高而增加、另外,在高频工作时,电容器得分布参数,如极片电阻、引线与极片间得电阻、极片得自身电感、引线电感等,都会影响电容器得性能、所有这些,使得电容器得使用频率受到限制、 不同品种得电容器,最高使用频率不同、小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ、 不同材质电容器,最高使用频率不同、COG(NPO)材质特性温度频率稳定性最好,X7R次 之,Y5V(Z5U)最差、 贴片电容得材质规格 贴片电容目前使用NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同得材质规格,不同得规格有不同得用途、下面我们仅就常用得NPO、X7R、Z5U与Y5V来介绍一下它们得性能与应用以及采购中应注意得订货事项以引起大家得注意、不同得公司对于上述不同性能得电容器可能有不同得命名方法,这里我们引用得就是敝司三巨电子公司得命名方法,其她公司得产品请参照该公司得产品手册、

偏振不敏感光纤隔离器

偏振不敏感光纤隔离器 (双级) 规格 参数 单位 双级隔离器 P A 中心波长 nm - 1310, 1480, 1550, 1590 工作波长范围 nm - λC ± 20 隔离度 (λC ± 15nm, 23o C, All SOP) dB Min 48 43 隔离度 (λC , ± 15nm, 0~70 o C, All SOP) dB Min 42 36 插入损耗 （IL ） ( λC , ± 15nm, 23 o C, All SOP) dB Max 0.4 0.6 插入损耗 （IL ） (λC , ± 20nm, 0~70 o C, All SOP) dB Max 0.6 0.8 波长相关损耗（WDL ） dB Max 0.1 0.2 偏振相关损耗（PDL ） dB Max 0.1 0.15 偏振模式色散（PMD ） ps Max 0.05 回波损耗（RL ） (输入/输出) dB Min 60/55 工作功率 mW Max 300 工作温度 o C - -5 ~ 65 储存温度 o C - -40 ~ 85 封装尺寸 mm - Φ5.5 x 32标准封装 Φ4.0 x 28 微型封装 (1) 相关参数未考虑连接器损耗，已考虑工作温度和全部偏振状态的影响。 (2) 客户自定义. 特点 ● 宽工作波长及温度范围 ● 高隔离度 ● 低插入损耗 ● 光路无胶 ● 高稳定性、高可靠性 ● 通过 Telcordia 可靠性测试 应用 ● 光纤放大器 ● 有线电视 ● WDM 系统 ● 光纤通讯设备

封装尺寸 编码规则 例: ISLT-3ADSM0-1110 1310nm 双级隔离器，A 级，标准 PMD ，微型封装，康宁SMF-28E 光纤， 250 μm 裸光纤，光纤长度1 m ，无连接器。 中心波长 等级 单极 /双极 标准 / 低PMD 标准 / 微型尺寸 X 3 - 1310 nm 4 - 1480 nm 5 - 1550 nm 9 - 1590 nm X – 客户定义 P - P 级 A - A 级 D – 双极 S-标准 PMD S – 标准 M – 微型 X - 客户定义 ISLT 光纤类型 光缆类型 光纤长度 连接器类型 1 – Corning SMF-28E 1 – 250 μm 2 – 2 mm 3 – 3 mm 9 – 900 μm 1 ≥ 1m X – 客户定义 0 – None 1 – FC/UPC 2 – FC/APC 3 – SC/UPC 4 – SC/APC 5 – LC 6 – MU X – 客户定义

第五章光的偏振

第五章光的偏振 ●学习目标 理解自然光和线偏振光，理解马吕斯定律及布儒斯特定律。了解线偏振光的获得方法和检验方法。 ●教学内容 5.1 光的偏振状态 5.2 线偏振光的获得与检验 5.3 反射和折射时光的偏振 5.4 双折射现象 ●本章重点 线偏振光的获得、反射折射光的偏振 ●本章难点 反射与折射光的偏振 5.1 光的偏振状态 光是横波，对横波的讨论包含对振动方向的讨论。在一个垂直于光传播方向的平面内考察，光振动的方向不一定是各向同性的，可能在某一个方向振动强，在另一个方向弱（甚至为零），这称为光的偏振现象。偏振是横波区别于纵波的一个最明显的特点，光的偏振现象是表明光是横波的直接证明。 一、自然光与线偏振光的定义 如果一束光的光矢量E只沿一个固定的方向振动，我们把这样的光称为线偏振光（或面偏振光），光矢量与光传播方向所组成的平面称为振动面。由原子（或分子）跃迁发出的每一个光波列，都有其自身的振动方向，故都是线偏振光。不过我们通常所说的线偏振光（简称偏振光），不是指某个波列，而是指一束光是偏振光，意即光束中所有的波列都有相同的振动方向。实际光源都由大量的分子、原子组成，由于自发辐射的随机性，普通光源发出的光，是大量的不同振动方向的光波列的集合。在一个与光传播方向垂直的平面内考察，光矢量沿各方向

的平均值相等，没有哪一个方向的光振动较其它方向占优势，这种光叫做自然光，自然光是非偏振的。较为定量的描述是：自然光中的每一波列的光矢量，都可以在任意给定的两个互相垂直的方向上进行分解，其结果是将自然光分成两束光强相等、振动方向互相垂直的，没有确定相位差的偏振光，如下图所示。 自然光可以分解成两个独立的振动方向互相垂直的偏振光部分偏振光是介于偏振光与自然光之间的一种光，例如把一束偏振光与一束自然光混合，得到的光就属于部分偏振光。在垂直于光传播方向的平面内，光矢量的振动方向沿各个方向分布，但沿某一方向的振动最强，沿它的垂向振动最弱。相对于部分偏振光，线偏振光又叫完全偏振光。 二、自然光和偏振光的表示方法 常用一些简单的图形来表示自然光、偏振光和部分偏振光，见右图所示。用短线(或)|表示平行于纸面的光振动，圆点·表示垂直于纸面的光振动。在右图中，(a)为自然光，它的两个互相垂直的光振动的强度相等；(b)、(c)为偏振光，它们 的光矢量都只沿一个方向振动；(d)、(e)为部分偏振光；(d)中较多，表示平行纸面的光振动较强；(e)中·较多，表示垂直纸面的光振动较强。 自然光、偏振光和部分偏振光的图示 5.2 线偏振光的获得与检验

介质损耗试验

电容和介质损耗测量 一试验目的 测量介质损耗的目的是判断电气设备的绝缘状况。测量介质损耗因数在预防性试验中是不可缺少的项目。因为电气设备介质损耗因数太大，会使设备绝缘在交流电压作用下，许多能量以热的形式损耗，产生的热量将升高电气设备绝缘的温度，使绝缘老化，甚至造成绝缘热击穿。绝缘能力的下降直接反映为介质损耗因数的增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。所以，在出厂试验时要进行介质损耗的试验，运行中的电气设备亦要进行此种试验。测量介质损耗的同时，也能得到试品的电容量。电容量的明显变化，反映了多个电容中的一个或几个发生短路、断路。 二概念及原理 介质损耗是绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。 在交流电压作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角为功率因数角(Φ)，而余角(δ)简称介损角。 介质损耗正切值δ tg又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。 介质损耗因数（δ tg）的测量在电气设备制造、绝缘材料电气性能的鉴定、绝缘的试验等都是不可缺少的。因为测量绝缘介质的δ tg值是判断绝缘情况的一个较灵敏的试验方法。在交流电压作用下，绝缘介质不仅有电导的损耗，还有极化损耗。介质损耗因数的定义如下:

如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图： 合成，因此： 总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流I R 这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cos Φ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦ

关于介质损耗的一些基本概念

关于介质损耗的一些基本概念 （泛华电子） 1、介质损耗 什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。 2、介质损耗角δ 在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。简称介损角。 3、介质损耗正切值tgδ 又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。介质损耗因数的定义 如下: 如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图： 总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此： 这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。 测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。

测量介损的同时，也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。 4、功率因数cosΦ 功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。功率因数的定义如下: 有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般cosΦ

无源器件的偏振相关损耗测量

无源器件的偏振相关损耗测量 介绍 PDL 已经成为衡量无源光学器件的重要特性。在光网络中，当偏振不在受限并且随机变化时，器件的PDL 便会不受控制地累计叠加。这会使得网络的传输质量下降甚至导致网络瘫痪。 测量无源器件PDL 有两种被广泛应用的方法:偏振扫描技术（Polarization Scanning Technique ）和四态法（the four-state method ）。偏振扫描技术是一种易于实现的测量方法并且精确度较高，并且相对来说对操作环境不敏感；但是采用这种方法，测量用于DWDM 的无源器件时速度会很慢。在这种情况下，基于四状态法（或Muller 法）的扫描波长式PDl 测试相对来说有跟高的测量速度。在另一方面，为了达到高精度，Muller 法需要更高的系统维护，而且相比扫描法，它的实现需要更大的精力。 本文将对这两种测量方法进行简要的介绍，概要说明其主要难题和主要的误差来源，并对其在当前无源器件测量中的实际应用进行比较。 偏振相关损耗 PDL 是光器件或系统在所有偏振状态下的最大传输差值。它是光设备在所有偏振状态下最大传输和最小传输的比率。PDL 定义如下： 10log()Max db Min T PDL T Tmax 和Tmin 分别表示测试器件（DUT ）的最大传输和最小传输。 PDL 对于光器件的表征至关重要。实际上，每个器件都表现为一种偏振相关传输。由于传输信号的偏振不仅局限于光纤网络之内，因此器件的插入损耗随偏振状态而异。这种效应会沿传输链路不可控制地增长，对传输质量带来严重影响，因为一条光纤上的偏振是随意变化的。个别器件的PDL 会在系统内造成大的功率波动，从而提高了系统的比特错误率，甚至会导致网络故障。PDL 与PMD （偏振模色散）可能成为脉冲失真和展宽的主要来源。 总的来说，级联器件的PDL 并不是其包含分立元件PDL 的代数总和。系统的总PDL 只取决于系统中PDL 特性最差的器件。实际情况中，系统的PDL 与分立器件的相互几何排列和器件之间光纤引起的偏振态变化有关。 在WDM 网络的波长选择型器件中，器件的PDL 根据其频域传输特性随着波长而变化。

介质损耗角

介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（即功率向量角ф）的余角δ，简称介损角。 介质损耗角（介损角）是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。介损角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷，因此测量介损角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。 介质损耗检测的意义及其注意问题 （1）在绝缘设计时，必须注意绝缘材料的tanδ 值。若tanδ 值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。而在直流电压下，tanδ 较小而可用于制造直流或脉冲电容器。 （2）值反映了绝缘的状况，可通过测量tanδ=f(ф)的关系曲线来判断从良状态向劣化状态转化的进程，故tanδ的测量是电气设备绝缘试验中的一个基本项目。 （3）通过研究温度对tanδ值的影响，力求在工作温度下的tanδ值为最小值而避开最大值。 （4）极化损耗随频率升高而增大，尤其电容器采用极性电介质时，其极化损耗随频率升高增加很快，当电源中出现高次（如3次、5次）谐波时，就很容易造成电容器绝缘材料因过热而击穿。 （5）用于冲击测量的连接电缆，其绝缘的tanδ必须很小，否则所测冲击电压通过电缆后将发生严重的波形畸变，影响到测量的准确性。 数字化测量介质损耗角的方法 新闻出处：谢家琪发布时间： 2007年03月12日 摘要：总结了介损模拟测量方法存在的不足。 对当前几种典型的介质损耗数字化测量方法进 行了介绍，讨论了每种方法的优缺点和实际应用中出现的一些问题，并对介损数字化测量的发展前景进行了展望。 关键词：介质损耗数字化测量 1 引言 高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。在高压预防性试验中，介质损耗因素的测量属于高准确度测量，通常是在被测试品两端加以工频50Hz的高电压（10kV），使被测试品流过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角δ的正切值来反映被测试品的介质损耗大小。这种高电压、微电流、小角度的精密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还需要具有较强的抗干扰能力。 过去介质损耗角的测量采用模拟测量方法，主要有谐振法、瓦特表法和电桥法，谐振法只适用于低压高频状态下的测量。瓦特表法是由介质损失的功率和经过的电流计算求得，瓦特表法由于测量准确度低，现已基本淘汰。电桥法是采用交流电桥差值比较原理，准确度相对较高，其典型代表是西林电桥，见图1所示。由电桥平衡条件可得出被试品的电容值Cx及tanδ: CX=(R4/R3)CN tanδ=ωC4R4

电介质的损耗复习课程

电介质的损耗

第二节电介质的损耗 作用下的能量损耗，由电能转变为其它形式的能，如热能、光能等，统称为介质损耗。它是导致电介质发生热击穿的根源。电介质在单位时间内消耗的能量称为电介质损耗功率，简称电介质损耗。 1 损耗的形式 ①电导损耗： 在电场作用下，介质中会有泄漏电流流过，引起电导损耗。气体的电导损耗很小，而液体、固体中的电导损耗则与它们的结构有关。非极性的液体电介质、无机晶体和非极性有机电介质的介质损耗主要是电导损耗。而在极性电介质及结构不紧密的离子固体电介质中，则主要由极化损耗和电导损耗组成。它们的介质损耗较大，并在一定温度和频率上出现峰值。 电导损耗，实质是相当于交流、直流电流流过电阻做功，故在这两种条件下都有电导损耗。绝缘好时，液、固电介质在工作电压下的电导损耗是很小的，与电导一样，是随温度的增加而急剧增加的。 ②极化损耗： 只有缓慢极化过程才会引起能量损耗，如偶极子的极化损耗。它与温度有关，也与电场的频率有关。极化损耗与温度、电场频率有关。在某种温度或某种频率下，损耗都有最大值。用tg δ来表征电介质在交流电场下的损耗特征。 ` ③游离损耗： 气体间隙中的电晕损耗和液、固绝缘体中局部放电引起的功率损耗称为游离损耗。电晕是在空气间隙中或固体绝缘体表面气体的局部放电现象。但这种放电现象不同于液、固体介质内部发生的局部放电。即局部放电是指液、固体绝缘间隙中，导体间的绝缘材料局部形成“桥路”的一种电气放电，这种局部放电可能与导体接触或不接触。这种损耗称为电晕损耗。 2 介质损耗的表示方法 在理想电容器中，电压与电流强度成 90o ，在真实电介质中，由于 GU 分量，而不是 90o 。此时，合成电流为： ； 故定义：——为复电导率

浅淡介质损耗测量的意义和方法

一．测量介质损耗角正切值tg 有何意义？ 介质损耗角正切值又称介质损耗因数或简称介损。测量介质损耗因数是一项灵敏 度很高的试验项目，它可以发现电力设备绝缘整体受潮、劣化变质以及小体积被试设备贯通和未贯通的局部缺陷。例如：某台变压器的套管，正常tg 值为0.5％，而当受潮后tg 值为3.5％，两个数据相差7倍；而用测量绝缘电阻检测，受潮前后的数值相差不大。 由于测量介质损耗因数对反映上述缺陷具有较高的灵敏度，所以在电工制造及电 力设备交接和预防性试验中都得到了广泛的应用。变压器、发电机、断路器等电气设备的介损测试《规程》都作了规定。 二．当前国内抗干扰介损测试仪的现状及技术难点？ 抗干扰介损测试仪的技术发展很快，以前在电力系统广泛使用的QS1西林电桥正被智能型的抗干扰介损测试仪取代，新一代的抗干扰介损测试仪均内置升压设备和标准电容，并且具有操作简单、数据准确、试验结果读取方便等特征。虽然目前抗干扰介损测试仪发展很快，但与国际水平相比，在很多方面仍有很大差距，差距主要表现在以下几个方面： （1）抗干扰能力 由于介质损耗测试是一个灵敏度很高的项目，因此测试数据也极易受到外界电场 的干扰，目前抗干扰介损测试仪采取的抗干扰方法主要有：倒相法、移相法、异频法等。虽然这些方法能在一定程度下解决干扰的问题，但当外界干扰很强的情况下，仍会产生较大的偏差。 （2）反接法的测试精度问题 现场很多电力设备均已接地，因此必须使用反接法进行检测，但反接时，影响测 试数据的因素较多，往往数据会有很大偏差，特别是当被试品容量较小（如套管），高压导线拖地测试时（有些介损测试仪所配高压导线虽能拖地使用，但对地泄漏电流较大），会严重影响测试的准确度。 三．什么是“全自动反干扰源”，与其它几种抗干扰方法相比有何特点？ 所谓“全自动反干扰源”，即抗干扰介损测试仪内部有一套检测装置，能检测到外 界干扰信号的幅值和相位，将相关信息传送给CPU，CPU输出指令给“反干扰源控制装置”，该装置会在抗干扰介损测试仪内部产生一个和干扰信号幅值相同但相位相反的“反干扰信号”，与“干扰信号”叠加抵消，以达到抗干扰的目的。由于在整个测试过程，“反 干扰源”自动产生，用户无需干预，我们称之为“全自动反干扰源”。 四．传统的抗干扰方法主要有倒相法、移相法、异频法等，其工作原理如何？ 1、倒相法 将抗干扰介损测试仪工作电源正、反两次倒相测试，将两次测试结果进行分析处理，达到抗干扰目的，该方法在外界干扰很弱的情况下有一定的效果。 2、移相法 思路缘于“倒相法”，只是将工作电源倒相改为移相至干扰信号相位相同而达到减 弱干扰影响的目的，实践表明，在干扰强烈的情况下，数据仍然偏差较大。 3、异频法

偏振消光比测量

偏振消光比测量 随着光纤传感技术的突破性进展，光纤传感系统在国民经济的各个领域中得到广泛应用。 作为相位、频移等传感信号的重要解调方法之一，相干探测成为分布式传感、角速度传感、声学传感、电流传感等传感领域的核心技术。而控制偏振态，实现干涉信号的稳定输出，则是相干探测的关键部分。因此，我们可以看到，在传感领域，光的偏振是大家共同关注的问题。下面我们简单介绍一下偏振消光比的基本概念及测量技术。 所谓光的偏振，是指在光的传播过程中其能量分布的偏向性。光是一种横波，其能量分布于传播方向的横截面上，而能量是如何分布的就是偏振所要描述的问题。对于完全偏振光，能量在此平面内的分布是确定的，有固定的方向性。自然光在能量分布上是没有任何方向的，是完全随机的。我们日常所见到的绝大部分光是介于这两个状态之间的，其能量分布既有一定的随机性也有一定的偏向性。 偏振消光比是沿偏振主态方向分解的两个正交偏振分量之间的比例关系，单位是dB。100:1意味着20dB，10000:1意味着40dB。对于起偏器来说，消光比越高，将输入光变为线偏振光的能力就越强。对于光源来说，消光比越高输出光就会越接近于线偏振光。理论上线偏光的能量完全集中于一个方向上，消光比无穷大；圆偏光的能量平均分布于两正交方向上，消光比为0；椭圆偏振光，消光比介于0和无穷之间；由于各轴上的能量都相等，非偏振光的消光比为0。实际上，40dB消光比已经相当高了，低偏光源的消光比一般小于0.5dB。

图1 3种偏振光 在实际的科研应用中，我们一般使用旋转检偏器法作为偏振消光比的测量方法。 假设检偏器的消光比足够高，远大于光源的消光比并且可以连续旋转。当检偏器的主轴方向与输入光的主偏振分量方向重合的时候，功率计探测到的功率最大；当起偏方向与偏振态主方向正交的时候，功率计探测到的功率最小；这样消光比就可以通过下列公式计算得出： ()dB P P PER min max 10log 10=

数字化测量介质损耗角的方法

1 引言 高压电气设备中，对绝缘介质损耗的测试具有很重要的意义。在高压预防性试验中，介质损耗因素的测量属于高准确度测量，通常是在被测试品两端加以工频50Hz 的高电压（10kV），使被测试品流过一个极其微小的电流，利用电压与电流之间夹角的余角δ的正切值来反映被测试品的介质损耗大小。这种高电压、微电流、小角度的精密测量要求测量系统应具有很高的灵敏度和准确性，在现场条件下还需要具有较强的抗干扰能力。 过去介质损耗角的测量采用模拟测量方法，主要有谐振法、瓦特表法和电桥法，谐振法只适用于低压高频状态下的测量。瓦特表法是由介质损失的功率和经过的电流计算求得，瓦特表法由于测量准确度低，现已基本淘汰。电桥法是采用交流电桥差值比较原理，准确度相对较高，其典型代表是西林电桥，见图1所示。由电桥平衡条件可得出被试品的电容值Cx及tanδ：CX=（R4/R3）CN tanδ=ωC4R4 目前数字化自动电桥其实只是采用数字化技术来调节电桥的平衡，而实际的测量原理仍然是用标准电容和电阻与被试品进行比较的模拟方法。其缺点是：（1）测量程序复杂，操作工作量大，自动化水平低，易受人为因素的影响。 （2）随着输变电工程电压等级的提高，强电场干扰严重，使变电站高压电器设备的tanδ测量误差过大。 （3）当试验电源有较大谐波干扰时，即使基波电压已获平衡，检流计仍不能为零，不能排除与基波相近的谐波干扰。 2 几种介损的数字化测量方法 数字化测量方法的原理是利用传感器从试品上取得所需的信号U和I，经前置预处理电路数字化后送至数据处理计算机或单片机，算出电流电压之间的相位差△ψ，最后得到tanδ的测量值，见图2. 2.1过零电压比较法 过零电压比较法是测量两个频率相同，幅值相等，相角差小的正弦电压波之间的相角差的方法。满足上述条 这种方法的特点是电路简单，对启动采样电路、A/D转换电路要求不高，且以过零点附近两个正弦波的平均电压差来评价两正弦波的相位差，所以抗干扰扰能力强。但要求满足的测量条件十分苛刻，如要求两个被测的正弦波谐波分量和谐波相位相等，增大了测量难度[1]. 2.2过零时差比较法 这是一种将相位测量变为时间测量的方法其原理见图3.系统先通过采样电路 捕捉电流和电压信号的过零点（图3（b），（c）），然后通过一系列的逻辑转换电路形成宽度为△t的方波信号（图3（d））。由于方波的宽度反映了电流电压信号的相位差，所以通过测量△t即可求出试品的介损值。 该方法具有测量分辨率高、线性好、易数学化的优点。但误差因素有时对测量结果影响很大，从而限制了应用。其中最重要的误差原因是由于零线漂移和波形畸变而导致信号过零点偏移。

介质损耗

电介质在交变电场作用下，所积累的电荷有两种分量：(1)有功功率。一种为所消耗发热的功率，又称同相分量；(2)无功功率，又称异相分量。异相分量与同相分量的比值即称为介质损耗。 通常用正切tanδ表示。tanδ=1/WCR(式中W为交变电场的角频率；C为介质电容；R为损耗电阻)。介电损耗角正切值是无量纲的物理量。可用介质损耗仪、电桥、Q表等测量。对一般陶瓷材料，介质损耗角正切值越小越好，尤其是电容器陶瓷。仅仅只有衰减陶瓷是例外，要求具有较大的介质损耗角正切值。橡胶的介电损耗主要来自橡胶分子偶极化。在橡胶作介电材料时，介电损耗是不利的；在橡胶高频硫化时，介电损耗又是必要的，介质损耗与材料的化学组成、显微结构、工作频率、环境温度和湿度、负荷大小和作用时间等许多因素有关。 电介质损耗（dielectric losses ）：电介质中在交变电场作用下转换成热能的能量。这些热会使电介质升温并可能引起热击穿，因此，在电绝缘技术中，特别是当绝缘材料用于高电场强度或高频的场合，应尽量采用介质损耗因数（即电介质损耗角正切tgδ，它是电介质损耗与该电介质无功功率之比）较低的材料。但是，电介质损耗也可用作一种电加热手段，即利用高频电场（一般为0.3～300 兆赫）对电介质损耗大的材料（如木材、纸、陶瓷等）进行加热。这种加热由于热量产生在介质内部，比外部加热的加热速度快、热效率高，且加热均匀。频率高于300兆赫时，达到微波波段，即为微波加热（家用微波炉即据此原理）。 电介质损耗按其形成机理可分为弛豫损耗、共振损耗和电导损耗。前两者分别与电介质的弛豫极化和共振极化过程有关。对于弛豫损耗，当交变电场的频率ω＝1／τ时，介质损耗达到极大值，τ为组成电介质的极性分子和热离子的弛豫时间。对于共振损耗，当电场频率等于电介质振子固有频率（共振）时，损失能量最大。电导损耗则是由贯穿电介质的电导电流引起，属焦耳损耗，与电场频率无关。 电容介质损耗和电流电压相位角之间的关系 又称介电相位角。反映电介质在交变电场作用下，电位移与电场强度的位相差。在交变电场作用下，根据电场频率、介质种类的不同，其介电行为可能产生两种情况。对于理想介质电位移与电场强度在时间上没有相位差，此时极化强度与交变电场同相位，交流电流刚好超前电压π/2。对于实际介质而言，电位移与电场强度存在位相差。此时介质电容器交流电流超前电压的相角小于π/2。由此，介质损耗角等于π/2与介质电容器交流电流超差电压的相角之差。 介质损耗角是在交变电场下，电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角（即功率向量角ф）的余角δ，简称介损角。介质损耗角（介损角）是一项反映高压电气设备绝缘性能的重要指标。介损角的变化可反映受潮、劣化变质或绝缘中气体放电等绝缘缺陷，因此测量介损角是研究绝缘老化特征及在线监测绝缘状况的一项重要内容。 介质损耗检测的意义及其注意问题 （1）在绝缘设计时，必须注意绝缘材料的tanδ 值。若tanδ 值过大则会引起严重发热，使绝缘加速老化，甚至可能导致热击穿。而在直流电压下，tanδ 较小而可用于制造直流或脉冲电容器。

光纤通信系统中的偏振效应

光纤通信系统中的偏振效应 随着通信技术的飞速发展，电信运营商们正在不断地提高WDM系统中单信道的传输速率，以满足人们对通信带宽的需求。目前，单波长传输速率为10Gb/s的WDM系统正在建设使用中，而传输速率为40Gb/s的WDM系统也已经进入了人们的视野。 在传输速率提高的同时，通信系统对光纤中的偏振模色散（PMD）、电光调制器中的偏振相关调制（PDM），以及光放大器中的偏振相关增益（PDG）等一系列由偏振引起的损害也越来越敏感1。这些损害主要是由光纤本身的缺陷造成的，在理想化的光纤中，传输光的偏振态（SOP）不会发生变化，这些由偏振效应引起的损害也很容易消除。而在实际使用的标准通信光纤中，传输光的偏振态是沿光纤不断变化的（一般来说，普通光纤的输出光为椭圆偏振光，椭圆度不断变化，主轴相对于参考方向成任意角度），产生这种变化的原因是光纤中由热应力、机械应力以及纤芯的不规则性等因素引起的不规则双折射。更糟糕的是，光纤中的双折射效应是随温度、压力、应力以及其它环境因素不断变化的，这就大大增加了偏振相关损害的不可预知性。由于偏振相关损害是随时间变化的，消除他们的方法必须是动态的、可适应随机变化的。动态偏振控制 用于PMD补偿的动态偏振控制器是克服这些损害的最重要的器件，它能够将任意给定的偏振态转变为任何希望得到的偏振态。除了插入损耗低、回波损耗高等优点外，理想的动态偏振控制器还应具备以下几个重要的性能参数： 1、高响应速度是对快速变化的偏振态进行跟踪的必备要素。外界环境会对已铺设的光缆造成不同程度的影响，如火车经过时的振动对沿铁路铺设的光缆、海浪拍击对海底光缆都会产生很大的影响，使光缆中传输光的偏振状态发生快速变化。目前，使用PMD记录仪现场测量，已经可以观测到量级为几个毫秒的快速起伏变化。因此，用于PMD 补偿的动态偏振控制器的响应时间必需小于1ms。在实际应用中，动态偏振控制器的响应时间要求小于100μs。 2、启动损耗，它量度了启动偏振控制器时所引入的插入损耗，定义为在所有可能的启动条件下最大插入损耗和最小插入损耗的差值。由于所有偏振相关损害的补偿机制都是利用反馈信号来激活偏振控制器进行动态偏振控制的，所以，控制器启动时所产生的损耗和波动都可能会使反馈信号产生错误，从而直接导致仪器的性能下降。另外，在使用偏振控制器进行PDL测量的仪器中，启动损耗还会限制仪器测量的分辨率和准确度。类似的，偏振控制器自身的PDL也会使反馈信号产生错误，使补偿的软件、硬件设计变得非常复杂。 3、宽工作带宽对密集波分复用（DWDM）系统来说是非常重要的。足够宽的工作带宽可以使偏振控制器在不同信道具有相同的工作性能，这样不仅可以简化系统的设计，降低系统成本，而且使系统带宽扩展成为可能。 4、偏振控制器的无中断调节也是非常重要的一个特性。因为，在对光网络中，任何偏振状态的重置都可能引起不可预料的信号中断。 目前，商用的偏振控制器根据其技术原理可分为三类：一种是由多个延迟固定、方位角可变的波片组成的；另一种由单个延迟可调、方位角可变的波片组成；还有一种由多个方位角固定、延迟可调的波片组成。 其中，基于固定延迟波片的偏振控制器是波长敏感的，依靠机械旋转来调节波片的偏振控制器调节速度非常慢，除了这些固有的限制外，以上三种方法原则上都是可行的，但具体的实现手段将直接决定产品的性能、成本和可靠性。

介质损耗角正切值的测量

介质损耗角正切值的测量 一．实验目的： 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目： 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明： 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征, 介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法及瓦特表法。 目前，我国多采用平衡电桥法，特别是工业现场广泛采用QS1 型西林电桥。这种电桥工作电压为10Kv，电桥面板如图2-1 所示，其工作原理及操作方法简介如下： ⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮 ⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱 ⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮 ⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框 ⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮

⑽．检流计电源插座 ⑾．接地 ⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁．桥体引出线 图2-1 QS1西林电桥面板图 1． 工作原理： 原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组 成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。 高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： 图2-1 QS1西林电桥面板图 BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 44441R C j R Z Z BD ?+= =? 33R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1 = = 将各桥臂阻抗代入式2-？，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4 R R C C N X ? = 44R C tg ??=?δ （式2-2） 在电桥中，R 4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3） 即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。

介质损耗详解

1、介质损耗 什么是介质损耗：绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部引起的能量损耗。也叫介质损失，简称介损。 2、介质损耗角δ 在交变电场作用下，电介质内流过的电流相量和电压相量之间的夹角(功率因数角Φ)的余角(δ)。简称介损角。 3、介质损耗正切值tgδ 又称介质损耗因数，是指介质损耗角正切值，简称介损角正切。介质损耗因数的定义如下: 如果取得试品的电流相量和电压相量，则可以得到如下相量图： 总电流可以分解为电容电流Ic和电阻电流IR合成，因此： 这正是损失角δ=(90°-Φ)的正切值。因此现在的数字化仪器从本质上讲，是通过测量δ或者Φ得到介损因数。 测量介损对判断电气设备的绝缘状况是一种传统的、十分有效的方法。绝缘能力的下降直接反映为介损增大。进一步就可以分析绝缘下降的原因，如：绝缘受潮、绝缘油受污染、老化变质等等。 测量介损的同时，也能得到试品的电容量。如果多个电容屏中的一个或几个发生短路、断路，电容量就有明显的变化，因此电容量也是一个重要参数。 4、功率因数cosΦ 功率因数是功率因数角Φ的余弦值，意义为被测试品的总视在功率S中有功功率P所占的比重。功率因数的定义如下:

有的介损测试仪习惯显示功率因数(PF:cosΦ)，而不是介质损耗因数(DF:tgδ)。一般 cosΦ

光缆损耗问题

长途通信光缆线路工程建设 有关技术问题 一、长途通信光缆线路工程建设的有关技术问题 （一）通信光缆中光纤的主要技术指标 目前通信建设工程使用的光纤主要有两种，即ITU-T G.655（简称G.655）和ITU-T G.652（简称G.652）建议的单模光纤。G.655为非零色散位移单模光纤。一个工程（至少是一个中继段）所用的光缆应为同一型号和同一来源（即同一工厂、同一材料和同一制造方法）。光缆中的同一种光纤（G.655或G.652）应为同一来源（同一工厂、同一材料和同一制造方法和同一折射率分布）。每盘光缆中的光纤不应有接头。 现将G.652和G.655光纤的主要技术标准分别介绍如下： 1、G.652光纤 （1）模场直径（1310nm波长） 标称值：8.8-9.5μm之间取一定值 偏差：不超过取定值的±0.5μm （2）包层直径 标称值：125μm 偏差：不超过取定值的±1.0μm （3）1310nm波长的模场同心度偏差：不大于0.8μm （4）包层不圆度：小于2% （5）截止波长 截止波长应满足λcc及λc的要求：

λc（在2米光纤上测试）<1260nm； λcc（在20米光缆+2米光纤上测试）<1270nm。 （6）光纤衰减系数 ①在1310nm波长上的最大衰减系数为：0.36dB/km。 光纤衰减曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR检测 任意一根光纤时，在1285～1339nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1310nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过 0.03dB/km。 ②在1550nm波长上的最大衰减系数为：0.23dB/km。 光纤衰减曲线应有良好的线性并且无明显台阶。用OTDR检测任意一根光纤时，在1480～1580nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长上的衰减系数相比，其差值不超过0.05dB/km。 用OTDR检测任意一根光纤时（在1310nm及1550nm波长）时，其衰减曲线具有良好的线性，并无明显台阶。 （7）光纤在1310nm波长上的弯曲衰减特性 以37.5mm为弯曲半径，松绕100圈后衰减增加值小于0.05dB。（8）色散 ①零色散波长范围为1300～1324nm； ②最大零色散点斜率不大于0.093ps/nm2. km； ③在1300～1339nm波长范围内色散不大于3.5ps/nm. km； ④在1271～1360nm波长范围内色散不大于5.3ps/nm. km； ⑤在1550nm波长的色散系数不大于16ps/nm. km； ⑥在1480～1580nm波长范围内色散不大于19ps/nm. km。（9）偏振模色散系数 成缆后在1550nm波长范围内，光纤的偏振模色散系数应小于0.20ps/√km。 （10）拉力筛选试验 成缆前的一次涂覆光纤全部经过拉力筛选试验，试验拉力不小于5N（约为0.4Gpa、50kPsi，光纤应变约为0.58%），加力时间不小