截断法测光纤损耗

实验二光纤损耗及断点的检测一、实验目的：了解光纤损耗的检测手段，认识光时域反射计，熟悉使用方法，利用光时域反射计检测光纤的损耗和断点。

二、实验仪器：1.光时域反射计OTDR 一台2.1550 nm波长的单模光纤若干3.打印机Epson5700 一台4.跳线两根5.法兰盘两个三、实验原理：检测光纤损耗的基准方法是剪断法，剪断法的精度较高，但是这种方法属于破坏性测量，不适合现场使用，为了克服这一弱点，提出了两种替代方法插入法、背向散射法，其中背向散射法只需要光纤的一端测试，方法十分简单，很适合现场测量，特别是可用来测光纤的长度及确定故障点位置，所以这种方法应用广泛。

用这种方法测量光纤损耗的仪器称为光时域反射计（Optical time domain reflectometer），本实验即介绍利用OTDR对光纤损耗及断点的检测。

光时域反射计利用反射测量技术测量光波导（如光纤）特性的一种仪器，光纤中反射光造成光反射的原因有光缆的端部、光纤的断裂处、接头、连接器界面、裂纹、碎裂，或传输媒质的其它各向异性特点和不连续性。

从理论上分析主要是瑞利散射和菲涅尔反射。

1.瑞利散射在光纤中存瑞利散射，瑞利散射是由于光纤自身的缺陷和掺杂成分的不均匀性所产生的。

瑞利散射光的特点是散射光波长与入射光波长相同，散射光功率与该点入射光功率成正比。

散射光沿各方向皆有，但只有小部分在光纤数值孔径内的光会沿光纤轴向传播。

如在光纤输入端注入大功率窄脉冲光信号，在光脉冲沿着光纤传播时，各点的散射光部分将被返回到光纤的输入端。

离光纤输入端近的地方散射回来的光较强，而离输入端远的地方散射回来的光较弱。

离光纤输入端近的地方散射回来的光先返回至光脉冲输入端。

2.菲涅耳反射光在传输过程中通过折射率不同的介质的界面产生的反射称为菲涅耳反射。

根据菲涅耳定理，功率为in P 的光垂直入射时，反射功率T P 与in P 有如下关系：)(1212n n n n P P in T +-=其中21n n 、分别为不连续处两侧折射率。

光纤损耗的测量方法
光纤损耗可是个重要的家伙呀！它就像是通信道路上的小怪兽，会让信号变弱呢！那怎么测量这个小怪兽呢？嘿，咱有办法！
可以用剪断法呀！就像医生给病人做手术一样，把光纤剪断，分别测量两端的光功率，通过计算差值就能知道损耗啦！这多直接呀，就像直接找到小怪兽然后给它量量体重。

还有插入损耗法呢！把一个已知特性的器件插入光纤链路中，前后光功率的变化不就反映出损耗了嘛，这就好比在道路中间放个路牌，看看对通行有多大影响。

光时域反射仪法也很棒呀！它就像一个超级侦探，能沿着光纤一路探测，找到损耗的位置和大小，多厉害呀！这简直就是在黑暗中找到那一丝丝的异常。

回波损耗法也不能落下！它能检测反射光的情况，从而了解光纤的连接质量，就像通过镜子看自己脸上有没有脏东西一样。

这些方法各有各的妙处呀！它们都是我们攻克光纤损耗这个小怪兽的利器呢！难道不是吗？通过它们，我们能准确地了解光纤的状况，让通信更加顺畅，就像给道路铺上了平坦的柏油。

所以呀，我们要好好利用这些方法，和光纤损耗这个小怪兽斗智斗勇，让光信号欢快地在光纤里奔跑，为我们的生活带来便利和精彩！这就是光纤损耗测量方法的神奇之处呀！。

实训二 剪断法测量光纤损耗一 、实验目的1、掌握“剪断法（差值法） ”光纤损耗测试技术；2、了解光纤稳态功率分布概念及其对光纤损耗的影响；3、了解光纤损耗与波长之间的关系和光纤通信“窗口”的实际意义。

二、实验原理与装置实验装置包括：单色仪、显微物镜、光纤微调架、扰模器、短光纤（长约 2m）与长光纤（为1km）；长波长与短波长光探测器及功率计。

实验系统如图2-1 所示：功率计电 源 微调架 短光纤 扰模器 Pin 待测光纤 Pout图 2­1 光纤损耗测试系统原理与方法：光纤是一种利用全反射原理， 使光纤能过沿着弯曲路径从一端传到另一端的 光学元件。

如图4-2所示，为一条笔直的圆柱形涂层纤维。

两端面均为平面。

当 光线射入的一段面并与圆柱的轴线成θ角时，折射角为θ0.然后再以Φ0 角入射 至芯线折射率为ｎ0 的侧壁。

这时 0 0 2 q p f -= 。

设涂层的折射率为 n 1，而Φ0 大 于芯线与涂层界面的全反射角Φｃ，即)( sin 2 1 1 0 n n c - = ³f f （2-1） 这时，射入的光线在界面上产生全反射，并在光纤内部以同样的角度（与圆柱轴 线的夹角） 反复逐次反射， 向前传播到圆柱的另一端， 以等于入射角的角度射出。

图2-2中的虚线部分表示光的入射角过大， 不能满足Φ0≥Φｃ的要求， 这时， 光将穿透圆柱的侧壁而逸出。

即使有少量的光反射回光纤内部， 但经多次反射后， 能量接近于零， 因此只能在一定角度范围内的入射光才能从光纤的一端传入另一 端，用数值孔径表征这个范围。

根据折射定律，可得出常用光纤的数值孔径 NA 的表达式为：= ´ = q sin n NA 2 1 2 1 2 0 ) ( n n - （2-2）光纤一般很细，质地柔软。

由大量的光纤组成的光纤束称为光缆，它具有弯曲传 nn 1n 2q 0 q 0 j 图 2­2 光线在光纤内部的传输送过程光能损失小、使用方便等特点，广泛应用于通信、医疗器械、科学实验等 方面。

光纤传输损耗测试-实验报告华侨大学工学院 实验报告学 院： _____________ 工学院专业班级： __________ 13光电姓 名： ______________ 林洋 _____学 号： 1395121026 课程名称:实验项目名称: 光通信技术实验 实验1光纤传输损耗测试指导教师：__________ 王达成____2016年05月日预习报告一、实验目的1）了解光纤损耗的定义2）了解截断法、插入法测量光纤的传输损耗二、实验仪器20MHz双踪示波器万用表光功率计电话机光纤跳线一组光无源器件一套（连接器，光耦合器, 光隔离器，波分复用器，光衰减器）三、实验原理光纤在波长处的衰减系数为（），其含义为单位长度光纤引起的光功率衰减，单位是dB/km 。

当长度为L 时,ITU-T G.650、G.651规定截断法为基准测量方法，背向散射法（OTDR 法）和插入法为替代测量方法。

本实验采用插入法测量光纤的 损耗。

（1）截断法：（破坏性测量方法）截断法是一个直接利用衰减系数定义的测量方法。

在不改变注入条件下，分别测出长光纤的输出功率 P 2（）和剪断后约2m 长度短光纤的输出图1.1截断法定波长衰减测试系统装置（2）插入法插入法原理上类似于截断法，只不过用带活接头的连接软线代替短 纤进行参考测量，计算在预先相互连接的注入系统和接受系统之间（参 考条件）由于插入被测光纤引起的功率损耗。

显然，功率 P 、P 2的测量没有截断法直接，而且由于连接的损耗会给测量带来误差，精度比截断 法差一些。

所以该方法不适用于光纤光缆制造长度衰减的测量。

但由于 它具有非破坏性不需剪断和操作简便的优点，用该方法做成的便携式仪 表，非常适用于中继段长总衰减的测量。

图1.2示出了两种参考条件下的 测试原理框图。

10.T lg 器(dB/km) (公式1.1)功率R （），按定义计算出（）。

该方法测试精度最高。

参考条件(a)（b）图1.2典型的插入损耗法测试装置图1.2 （a）情况下，首先将注入系统的光纤与接收系统的光纤相连，测出功率R然后将待测光纤连到注入系统和接收系统之间，测出功率P2，则被测光纤段的总衰减A可由下式给出A 10lg[R（）/F2（）] C r C i C2（dB）（公式1.2）式中C r、C i、C2分别是在参考条件、实验条件下光纤输入端、输出端连接器的标称平均损耗值（dB ）。

光纤测量技术OTDR光纤通信技术是近20年来迅猛发展的新技术，由于光纤通信传输信息量大、速率快，而且信息数字化，传送的是数字信号，因而使宽频带图象信号、微机联网等信息传输成为可能。

对光纤损耗的测量是非常重要的，它直接关系到光纤通讯的质量，并能及时发现可能的故障点。

光纤损耗的测量主要有截断法、插入法和后向反射法。

在光纤施工和维护当中经常使用的是后向反射法，它具有非破坏性和可单端测量的特点。

它的测量原理是，如果在光纤的输入端射入一个强的光窄脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射（遇到光纤的接头、断点也要产生散射）。

这种散射光有一部分沿光纤返回，向输入端传输，这种连续不断向输入端传输的散射光称为后向反射光。

靠近输入端的光波传输损耗小，散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波的传输损耗大，散射回来的信号就弱。

只要能够测出两点散射光返回的光功率以及两点间的距离，就可算出平均衰减系数。

通常依据这种原理进行的损耗测量是由光时域反射计来完成的。

光时域反射计（OTDR）原理是，由主时钟产生标准时钟信号，脉冲发生器根据这个时钟产生符合要求的窄脉冲，并用它来调制光源。

光方向耦合器将光源发出的光耦合到被测光纤，同时将散射和反射信号耦合进光电检测器，在经放大信号处理后送入示波器显示输出波形及在数据输出系统输出有关数据。

由于后向反射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器，在一定时间间隔内对微弱的散射光波取样并求和。

在这个过程中，由于噪声是随机的，在求和时被抵消掉了，从而将散射信号取出。

1 对仪器进行正确的参数设置平均次数：OTDR测试曲线是将每次输出脉冲后的反射信号采样，并把多次采样做平均处理以消除一些随机事件，平均化时间越长，噪声电平越接近最小值，动态范围就越大。

平均化时间越长，测试精度越高，但达到一定程度时精度不再提高。

为了提高测试速度，在一些不需要精确数据的定性测量中，可以适当减少平均次数，缩短整体测试时间。