各种光纤的折射率和后向散射系数

《电信传输原理》OTDR光纤断点和光纤损耗测试实验一、实验名称：OTDR光纤断点和光纤损耗测试二、实验目的：通过本实验掌握光时域反射仪OTDR仪表使用方法。

掌握通过光时域反射仪OTDR测试，判断光缆故障点。

三、实验器材：1.光缆长度约5Km /盘 1盘2.实验用维护终端若干3.光时域反射仪OTDR仪表 1台4.光功率计 1台四、实验原理：光时域反射计Optical Time Domain Reflectometer,简称OTDR是通过测量背向瑞利散射光，测量光纤损耗、故障点、接头损耗、光纤长度的实用化测量仪器。

OTDR的工作原理图如图2.1所示。

图3.1 OTDR的工作原理示意图激光二极管发出一个窄脉冲光信号，通过光纤耦合器注入到光纤中。

沿光纤各l点上都会产生瑞利散射。

瑞利散射光中有一部分传输方向是与入射光相反的，这部分背向瑞利散射光通过光纤耦合器进入光电探测器，经过处理后得到的背向散射测量曲线如图3.2所示。

图3.2 背向散射测量的典型记录曲线图中各段分别反映如下特性a —由于耦合部件和光纤前端面引起的菲涅耳反射脉冲。

b —光脉冲沿具有均匀损耗的光纤段传播时的背向瑞利散射曲线。

c —由于接头或耦合不完善引起的损耗或由于光纤存在某些缺陷引起的高损耗区。

d —光纤断裂处，此处损耗峰的大小反映出损坏的程度。

e —光纤末端引起菲涅耳反射脉冲。

因此,利用OTDR测出的回波曲线,就可以测出光纤的平均损耗、接头损耗、光纤长度和断点位置。

而光纤长度是通过激光器发出激光脉冲与接收到背向散射光之间的时间差进行测量的。

2.OTDR使用说明：本实验主要是使用OTDR测量光缆数据，并对数据进行分析。

用OTDR进行光纤测量可分为三步：参数设置、数据获取和曲线分析。

人工设置测量参数包括：波长选择(λ)：因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。

不同光散射系数的内含与区别杨红英 朱苏康东华大学纺织学院，上海 200051摘要：在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂，一方面源于散射规律的复杂多变，另一方面源于散射系数的多方向性；后者使散射系数在不同应用场合可能具有不同的含义。

然而，很多人对此缺乏正确认识，错用散射系数及其散射规律。

文章从介绍散射系数的方向性入手，对几种常见的不同含义的散射系数进行释义，包括拓展的Lambert定律、Kubelka-Munk理论、瑞利散射定律以及Mie散射定律等规律中的散射系数，建议在不同散射系数前加限定词以利区分，并提出建议用词，同时说明其适用场合。

关键词：散射系数，全散射系数，消光散射系数，后向散射系数，K-M散射系数Differentiating the Scattering CoefficientsYANG Hongying, ZHU SukangCollege of Textiles, Donghua University, Shanghai, 200051Abstract: Scattering coefficient is more complicated than refractive index and absorptioncoefficient due to its multi-direction and the complicated scattering laws. Themulti-direction of it makes different scattering coefficients in different situation, such as inLambert law, Kubelka-Munk theory, Rayleigh scattering theory, Mie scattering theory, andso on. Some non-optics researchers don’t recognize these and misuse them. This papergives detailed explanations of the meanings of scattering coefficients mentioned above byintroducing the directions of them. Meanwhile, more appropriate names for them aresuggested to be used in order that they are more easily understood by any user. At last,examples are given on in what situation which scattering coefficient should be chose to use.Keywords: scattering coefficient，total scattering coefficient， back-scattering coefficient，K-M scattering coefficient引言在物质的三个基本光学参数折射率、光吸收系数和光散射系数之中，散射系数最复杂。

光纤的性能指标说明光纤是一种基于光信号传输的通信介质，具有很多独特的性能指标。

以下是对光纤的性能指标进行详细说明。

1.带宽：光纤的带宽指的是光纤传输的频率范围。

光纤的带宽决定了其传输数据的速率。

带宽的单位通常是兆赫兹（MHz）或千兆赫兹（GHz）。

带宽越高，数据传输速率越快。

2.损耗：光纤传输中的损耗是光信号在传输过程中损失的能量。

光纤的损耗通常以每单位长度的光强衰减来衡量，单位是分贝（dB）。

3.色散：色散是光纤传输中的一个重要问题，它导致不同频率的光信号的传播速度不同。

色散分为两种类型：色散的波长分散和色散的模式分散。

4.带宽补偿：由于色散引起的频率间隔，光纤的带宽会受到限制。

为了克服这种限制，光纤通常会采用带宽补偿技术。

5.折射率：光纤传输中的折射率决定了光信号在光纤中传播的速度。

折射率是光在光纤中传播时的速度与真空中的速度之比。

6.弯曲半径：光纤弯曲半径是指光纤在弯曲时所能容忍的最小半径。

光纤的弯曲半径对于光纤的安装和使用非常重要。

7.抗拉强度：抗拉强度是指光纤在拉伸力作用下所能承受的最大压力。

光纤的抗拉强度对于光纤的安装和维护非常重要。

8.附加损耗：附加损耗是光纤连接器或接头引入的损耗。

附加损耗要尽量减少，以保证光信号的传输质量。

9.环境适应性：光纤应能适应不同的环境和工作条件。

光纤应具有抗湿度、抗温度变化、抗腐蚀等特性，以保证其长期稳定的性能。

10.可靠性：光纤应具有高度的可靠性，能够在长期使用中保持其性能稳定。

光纤的可靠性取决于其材料的质量和制造工艺。

11.安装和维护：光纤的安装和维护应简便、方便。

安装和维护的复杂性会影响到光纤的使用成本和可行性。

12.成本效益：光纤的成本效益是指光纤在使用中的性价比。

光纤的成本效益应综合考虑其性能、可靠性、安装和维护成本等因素。

总结：光纤具有高带宽、低损耗、高可靠性和良好的环境适应性等优点，已经广泛应用于通信、医疗、军事和工业领域等。

光纤的性能指标对于充分发挥光纤的优势具有重要意义，并且也是制定光纤标准和规范的基础。

光缆技术指标要求一、相关要求：（一）依据YD/T901-2001、YD/T769-95 及YD/T981-98标准。

1、光缆中光纤的技术指标：（1）模场直径1310nm （8.6－9.5）um±0.7um（2）包层直径：125.0±1um（3）模场同心度误差：1310nm波长≤0.8um（4）包层不圆度 < 2.0%（5）折射率系数1.4675（1310nm）1.4681（1550nm）（6）截止波长λc（在2m 光纤上测试）：1100－1280nmλcc ( 在22m成缆上测试)：< 1260nm（7）光纤衰减常数1310nm 波长：≤0.35dB/Km1550nm 波长：≤0.21dB/Km其中在1288－1339nm波长范围内，任一波长光纤的衰减常数与1310nm波长范围上的衰减常数相比，其差值不大于0.03dB/Km。

另外，在1525－1575nm波长范围内，任一波长上的衰减系数与1550nm波长的衰减系数相比，其差值不大于0.02dB/Km。

（8）衰减不均匀性在光纤后向散射曲线上，任意500m长度上实测衰减值与全长度上平均每500m的衰减值之差的最坏值不大于0.05dB。

（9）色散系数1)零色散波长λ0在1300~1324nm范围之间2)零色散斜率S0max为0.093(ps/nm2.km)3)在1288~1339nm 范围内，最大色散系数幅值≤3.5ps/(nm.km)在1271~1360nm范围内，最大色散系数幅值≤5.3ps/(nm.km)（10）宏弯损耗对单模光纤（B1.1），以半径37.5mm松绕100圈后，其附加衰减<0.05dB/Km。

（11）光纤光缆高低温度衰减特性在-40℃~+60℃时，衰减变化<0.05dB/Km（12）光纤在束管中为全色谱标识，光纤着色采用光固化，可以做到颜色不迁移，用丙酮擦拭试验200次后不褪色。

（13）光缆中任意两根光纤在熔接接头衰减满足以下要求：平均值< 0.02dB最大值<0.03dB3、光缆的环境性能（1）光缆的温度环境试验光缆的高低温特性可通过高低温循环试验来检验，按-40℃~+60℃且保温时间>12h，有两层护套时为24h，循环2个周期，可保持原有光纤特性不变，衰减变化<0.05dB/Km。

光纤色散系数公式
光纤色散系数是描述光纤中不同波长的光信号经过传输后，信号在时间上出现的不同程度的扩散现象的参数。

光纤色散系数一般只对单模光纤来说，包括材料色散和波导色散，统称色散系数。

光纤色散系数可以用以下公式表示：
D(λ) = (D1 - D2) / λc
其中，D1和D2分别表示两个波长下的群速度色散，λc表示中心波长。

另一种表示方法为：
D(λ) = δλ * D * L
其中，δλ为光源的均方根谱宽，D(λ)为色散系数，L为长度。

单模光纤色散系数一般为20ps/km·nm，光纤长度越长，则引起的色散总值就越大。

还有一种表示方法为：
D(λ) = Δτ(λ) * π^3 / Δλ
其中，Δτ(λ)为单位长度光纤上的时延差，Δλ是光源上的线宽。

需要注意的是，光纤色散系数的具体公式可能会因不同的定义和计算方式而有所不同。

在实际应用中，应根据具体情况选择合适的公式进行计算。

光纤光缆技术规范规范制订依据为YD/T901-2001及YD/T769-2003标准制订1 光缆中光纤技术指标1.1本公司生产的光缆采用G.652D A级优质单模光纤,其主要技术指标如下:1.2模场直经1310nm波长 9.2±0.4um1550nm波长 10.5±0.5um1.3包层直经: 125.0±1.0um1.4 芯同心度误差: ≤0.6um1.5包层不圆度:<1%1.6折射率系数1310nm: 1.46751550nm: 1.46811.7截止波长λc (在2m成缆上测试): ≤1250nmλcc (在22m成缆上测试): ≤1260nm1.8光纤衰减系数在1310nm处:≤0.35db/km在1550nm处:≤0.22db/km其中在1285~1330nm波长范围内,任一波长上光纤的衰减系数与1310nm波长范围上的衰减系数相比,其差值不大于0.03db/km。

另外，在1480~1580nm波长范围内，任一波长上光纤的衰减系数与1550nm波长的衰减系数相比，其差值不大于0.05db/km。

1.9衰减不均匀性在光纤后向散射曲线上，任意500m长度上衰减值与实测衰减值与全长度上平均500m的衰减值之差的最坏值不大于0.05db1.10色散系数1.10.1零色散波长为1300~1324nm之间范围1 .10.2零色散斜率Soman＜0.093Ps/(nm2.km)1.10. 3在1288~1339nm范围内,最大色散系数幅值＜3.5Ps/(nm..km)在1271~1360nm范围内,最大色散系数幅值＜5.3Ps/(nm.km)在 1550nm处色散系数＜18Ps/(nm.km)在1480～1580nm范围内色散系数不大于20ps/nm.km1.11宏弯损耗对单模光纤(B1.1，B4),以37.5mm半经松绕100圈后在1550nm波长上测得的弯曲附加衰减不大于0. 5dB/km，当用于STM－64系统时，在1625nm波长上测得的弯曲附加衰减也应不大于0.5dB。

2017年第12期 信息通信2017(总第 180 期）INFORMATION & COMMUNICATIONS(Sum . N o 180)OTDR 参数设置及测量误差分析李军华(洛阳铁路信息工程学校，河南洛阳471934)摘要:分析了在光缆施工中OTDR 仪表的工作原理以参数设置的意义和测试原则，并讨论如何减少测量误差。

关键词:OTDR ;参数设置；游标设置中图分类号:TN 929.il 文献标识码:A 文章编号：1673-1131(2017)12-0102-02在光纤通信工程的施工中OTDR 是比较常见且精密的仪 表，它的作用是可以把光纤线路的光性能参数及线路中的事 件点以图形的方式显示在显示屏上。

在测试中如果参数设置 不正确，就会造成较大的误差，但是要想测试准确，必须正确 的理解和设置O TDR 的参数。

常用的参数有:2个光纤固有参 数、3个OTDR 性能参数，5个OTDR 测量参数，另外为了减少 测量误差还要掌握OTDR 游标的设置。

1光纤固有参数光折射率和后向散射系数是光通信测量中基本的测试参数。

⑴光纤折射率。

光纤折射率是指被测光纤实际的折射率，在工程测试的时候一般此参数可以按照光缆生产厂家给出的 参数设置，也可在测量的时候可以手动在OTDR 上设置。

光纤 折射率的设置是否准确对纤长测试的影响较大，在测试过程中 测试误差的构成如下:误差=〇.〇〇〇〇25%x 测试距离40TDR 距离 分辨率+光纤折射率引起的误差。

我们以被测光纤长度大约 120km 为例来说，假设OTDR 的采样分辨率为8米。

我们将光 纤折射率的误差值取为0.001，折射率取值为1.467,则测试误话单数总。

③计费的输出话单有3类(正常话单、异常话单和拒 收话单),所以计费批次话单数平衡的条件为计费平衡信息点中 的(输入话单数=正常话单数+异常话单数+拒收话单数),同个批次中的接收话单总数=同个批次中的分发话单数总。

OTDR基本使用方法一、按设备顶部的红色按钮启动机器二、进入系统后选择F3进入专家模式三、在上面图的右面面板有三个按钮：“km”“Ω”“λ”1. km键的作用是选择需要测试的距离，一般选择你实际距离的2倍，在设备屏幕右边出现16KM/8M的字样，这个表示距离16公里每8米采集一个数据。

2. Ω：选好距离和采样距离后选择，这个表示脉宽脉宽越长，动态测量范围越大，测量距离更长，但在OTDR曲线波形中产生盲区更大；短脉冲注入光平低，但可减小盲区。

一般50公里以下选择2500ns和5000ns，50公里以上选择10000ns和20000ns3. λ：波长,这个切换两种波长1310和1550，一般50公里以下选择1310，50公里以上选择1550四、选好以上后连接好光线，这里光纤选择对端收光的一端，否则数据会不正常，五、按下设备右面面板上的红色按钮（TEST/STOP）开始测试，测试1到2分钟即可. 按（A/B SET）选定游标A，转动旋钮，将游标A移动到过渡光纤尾端接头反射峰后的线性区起始点，然后按（A/B SET）选定游标B，转动旋钮，将游标B移动到被测光纤的尾端反射峰前这是测试完成后出现的表，在这个表中我们A端在0起始线,B端是那条虚线.可以看到AB两点间相距53.4252KM。

在虚线旁有个高峰后落下，这表示光纤已经到了设备或终端。

在图中a点b点为熔接点,OTDR测试的光线曲线斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大,b 点为正常情况,a点有上升的情况,是由于在熔接点之后的光纤比熔接点之前的光纤产生更多的后向散光而形成的.如果出现П这个图标或一个高峰后线没有落到底处，这表示这是个跳接。

在图中间上方20.147dB,这表示这条线路的衰减值。

| OTDR使用方法一/OTDR的使用用OTDR进行光纤测量可分为三步：参数设置、数据获取和曲线分析。

人工设置测量参数包括：(1)波长选择(λ)：因不同的波长对应不同的光线特性(包括衰减、微弯等)，测试波长一般遵循与系统传输通信波长相对应的原则，即系统开放1550波长，则测试波长为1550nm。