实验二 光插入回波损耗综合实验

光纤传输系统中光纤线路的实验（一）—— 损耗与回损的测量一、 实验目的1、 掌握连接损耗和全回损耗测量的方法2、掌握接续损耗和回损测量的方法二、实验原理概念：光纤损耗是表征光纤传输性能的一个重要参数，光纤损耗直接决定了通信线路无中继的区间即有中继站间距离的长度，衡量光纤损耗的特性，通常都用单位长度上光纤损耗的dB 数表示，其单位为dB/km 。

目前常用的光波长在m μ31.1处光损耗为0.5dB/km ，而波长在m μ55.1处已达到0.2dB/km 。

若用a 表示光纤的衰耗系数，p p ,0分别表示在某段距离上所测的光功率值，l 表示某段距离长度，则它们之间的关系可用下式表示：)/(log 1100km dB pp l a ⋅⋅=测试法：1、损耗和全回损测量此测试模式如下图所示，可以测量○X 标记与○*标记之间的距离，每公里损耗和全回损。

图-1依据的原理：计算全回损TRL 的dB 值公式为：dtt p w w bsl bslp t p t p w dt t p bsl w p dt t p w TRL ⎰⎰⎰∞∞∞+-==-=-=-=00000)('lg lg 10lg 10)()(',)('lg 10)(lg102lg 10口其中 其中，:)(t p 光时域反射仪测量功率； 0:0=t p 的入射光脉冲峰功率； :w 入射光脉冲宽度； :lg 10bsl 背向散射光电平；⎰∞:)('dt t p 在入射端的背向散射光强度上，对测量波形的正交化和积分；:b s l是由光纤、波长和脉冲宽度决定的。

2、接续损耗和回损测量原理在测量接续损耗时，其波形如下图，下图L 圆弧部分就是输入到光时域反射仪的波形在接续点处有一个突变的下降沿，其测量方法为画直线，1l 和2l ，接续点后的直线部分是直线2l 的前向投影，从接续点向该2l 的投影做垂线，则接续点和焦点的电平差，就是所求的接续损耗。

光信息专业实验报告：WDM光波分复用实验（XXX年5月22日星期四）【实验目的和内容】了解波分复用技术和各种波分复用器件的工作原理和制作工艺；认识波分复用器的基本技术参数的实际意义，学会测量插入损耗，隔离度，偏振相关损耗等；分析测量误差的来源。

【实验基本原理】波分复用技术（WDM）波分复用技术就是在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，让数据传输速度和容量获得倍增，它能充分利用单模光纤的低损耗区的巨大带宽资源。

在发送端经复用器(亦称合波器) 将不同规定波长的光载波汇合在一起，并耦合到同一根光纤中进行传输；在接收端，经解复用器(亦称分波器)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。

图1 波分复用系统图波分复用系统最大的优点是节约光纤。

它将原来需要多对光纤承载的系统复用在一对或一根光纤上传输，大大节约光纤的用量，对于租用光纤的运营商更有吸引力；其次ＷＤＭ系统结合掺铒光纤放大器，大大延长了无电中继的传输距离，减少中继站的数目，节约了建设和运行维护成本；波分复用通道对数据格式是透明的，即与信号速率及电调制方式无关，可以承载多种业务，在现在多业务需求的运营环境下很有竞争力；利用ＷＤＭ技术选路来实现网络交换和恢复，从而可能实现未来透明的、具有高度生存性的光网络。

根据我国实际应用情况，1310/1550nm两波复用扩容系统，980/1550nm、1480/1550nmEDFA泵浦合波系统，1510/1550nm、1650/1550nm监控信道合波系统的使用都很广泛。

目前多波长波分复用器一般研制的产品都在1550nm区域，这是由于掺铒光纤放大器的需要，也是因为光纤在1550nm区域具有更小的损耗。

一个16路密集波分复用（D WDM）系统的16个光通路的中心频率（或中心波长），信道间隔为100GHz，0.8nm。

为了确保波分复用系统的性能，对波分复用器件提出的基本要求包括：插入损耗小，隔离度大，带内平坦，带外插入损耗变化陡峭，温度稳定性好，复用通路数多，尺寸小等。

光回波损耗测试原理及误差分析引言:随着光纤通信的发展，高速光纤传输系统的广泛生产和应用（如SDH、大功率CATV 等），必须具有很高的回波损耗，DFB激光器由于其线宽窄，输出特性很容易受回波损耗的影响。

从而严重影响系统的性能，即使是普通的激光器，也会不同程度地受回波损耗的影响，因此，系统中各种光纤器件的回波损耗的测试变得越来越重要。

关键词: 回波损耗菲涅尔反射瑞利散射偏振敏感性匹配负载1．回波损耗测试基本原理当光传输在某一光器件中时，总有部分光被反射回来，光器件中回波主要由菲涅尔反射（由于折射率变化引起）、后向瑞利散射（杂质微粒引起）以及方向性等因素产生的，则该器件的回波损耗RL为：RL(dB)=－10lg(反射光功率/入射光功率) (1)回波损耗的测试方法有基于OTDR（OTDR的英文全称是Optical Time Domain Reflectometer，中文意思为光时域反射仪。

OTDR是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，它被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

）和光功率计测试两种,OTDR测试方法速度快、显示直观可获得反射点的空间分布，且不需要末端匹配（短光纤仍需匹配），但成本高，重要的是某些场合不能使用（例如：光探测器的回波损耗测试等），如美国RIFOCS688及日本NTT-AT的AR-301型回波损耗测试仪。

光功率计法主要将被测器件反射回来的光分离出来引导至光功率计，简单实用，应用范围广，使用时须进行末端匹配。

本文主要介绍光功率计法测试的原理。

光功率计法回波损耗测试基本原理框图如下：图1光功率计法基本原理框图激光经光模块注入到被测器件,反射光再经光模块引导至光功率计,测试方法分为4步：a．测试端连接校准件测出反射功率值P ref，若光源输出功率为PL，光模块衰减系数为k,校准件反射率为R ref，则：P rel= PL.k.R ref+P p (2)其中，P p为附加反射功率（指光模块内部及测试端连接器的反射等）b．测出附加反射功率P p：将测试端进行匹配，使得测试端反射功率为0，即可测出附加反射功率P p。

实验五-光无源器件特性测试实验实验五：光无源器件特性测试实验一、实验目的1.掌握光无源器件的基本特性测试方法；2.熟悉光无源器件的性能指标；3.学习并掌握光损耗测试、光回波损耗测试、光方向性测试等基本光无源器件测试方法。

二、实验原理光无源器件是构成光通信网络不可或缺的部分，其特性测试对于确保系统的稳定性和性能至关重要。

实验中，我们将对光损耗、光回波损耗和光方向性等关键指标进行测试。

1.光损耗：光损耗是指光在传输过程中，由于各种原因导致的光功率减弱。

实验中，我们通过测量输入光功率和输出光功率之差，得到器件的光损耗。

2.光回波损耗：光回波损耗是指反射回来的光功率与入射光功率之比。

高回波损耗意味着低反射，有助于减少光信号的散射和增强系统的稳定性。

3.光方向性：光方向性描述了光在特定方向上的传播能力。

实验中，我们通过测量器件在不同角度上的透射和反射光功率，评估其方向性。

三、实验步骤1.搭建测试平台：准备好测试所需的设备和器材，包括光源、光功率计、稳定光源、光无源器件待测件、光纤跳线等。

2.初始化：对测试平台进行初始化，包括连接光纤、设置光源波长等。

3.测试光损耗：首先，调整好光源的输出功率，将稳定光源的光纤连接到光无源器件的输入端，同时将光功率计连接到输出端，测量原始的光功率P1；然后，将待测件插入到稳定光源与光功率计之间，再次测量输出光功率P2；最后，通过计算P1和P2的差值，得到光损耗=10*log10(P1/P2)。

4.测试光回波损耗：将稳定光源的光纤连接到光无源器件的输入端，同时将回波损耗仪连接到输出端，测量回波损耗值。

5.测试光方向性：通过旋转待测件，在不同角度上测量透射和反射光功率，并记录数据。

通常以角度为横坐标，以功率为纵坐标绘制曲线图，即可得到光方向性的结果。

6.数据处理与分析：对测试得到的数据进行分析，评估待测件的性能。

对比同类型器件的测试结果，可以对器件进行优化或改进设计。

7.清理现场：实验结束后，关闭设备并整理现场。

1光器件的回损测量引言：随着宽带接入如 LTE, FTTX 的应用越来越多，骨干光纤通信带宽越来越大，光纤本身的和光 纤系统中的无源光器件都变得越来越复杂，光纤系统中无源器件的反射对更高速率的通信系统性 能的影响越发显著，人们对光纤无源器件回波损耗指标测试的关注度在持续上升。

光纤无源器件的回损测试方案自光纤通信系统开始就有了，早期的典型测试仪表如：JDSU 公 司的 RX Meter, Agilent 公司的 816xx 系列。

这些测试仪表的共同特点是：测试方法采用标准的连 续光方法，即 IEC 建议的 OCWR(Optical Continuous Wave Reflectometer)法，测量时通常需要用缠 绕光纤的方法消除额外反射，测量回损的范围在 70dB 以下。

随着光纤通信技术的进步，测试仪 表也在发展，使用 OCWR 方法的测试仪技术非常成熟，随着竞争产品的越来越多，这两种仪表都 早已停止生产。

使用 OCWR 方法测量回损存在许多限制，如：测试步骤多，需要过程复杂的系统校“零”， 不能一次连接进行插损/回损的测试，不能区分瑞利散射和菲涅尔反射回损，只适用于≤55dB 的 回损测量等[1]。

另一方面，由于这些限制，在很多应用场合下不适合或者无法使用 OCWR 法进行测量，如： 无法弯曲也不允许破坏接头的光缆接头盒，特种光缆，MPO 接头等。

图 1：无法弯曲的光纤接头 为了解决这些问题，我们需要采用其他的回损测量方法，如 OTDR 法。

为了比较 OCWR 和OTDR 两种测量方法，让我们首先回顾一下回损测试的原理以及 IEC61300‐3‐6 对回损测试方法的描 述。

1. 原理和测量方法1.1 回损的来源按照 IEC61300‐3‐6 的定义，回损是指在器件输入端、光纤接头或者定义的某一段光路上反射 光功率[mW]与入射光功率[mW]的比值。

23⎛ P ⎞ 即： RL = ­10 ⋅ log ⎜ r⎜ ，回损的值是正的。

光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试一．实验目的和任务1．了解光隔离器的工作原理和主要功能。

2．了解光隔离器各参数的测量方法。

3．测量光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗参数。

二．实验原理光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，该器件用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光，由于这类反向光的存在，导致光路系统间将产生自耦合效应，使激光器的工作变得不稳定和产生系统反射噪声，使光纤链路上的光放大器发生变化和产生自激励，造成整个光纤通信系统无法正常工作。

若在半导体激光器输出端和光放大器输入或输出端连接上光隔离器，减小反射光对LD的影响，因此，光隔离器是高码速光纤通信系统、精密光纤传感器等高技术领域必不可少的元器件之一。

光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。

隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。

它们的原理图如图1.1和图1.2所示：图1.1 偏振相关的光隔离器图1.2 偏振无关的光隔离器对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振方向旋转角为FHL =φ，式中H 为磁场强度，L 为法拉第材料长度，F 为材料的贾尔德系数。

如图1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了045，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成045角，使得光线顺利通过，而反射回来的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转045，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。

由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。

偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。

当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。

【实验名称】 光纤连接器的回波损耗测试在使用光通信中的光器件时，我们非常关心器件的性能，因为它可能是产生问题的一个主要环节。

器件的性能通常用一系列参数，如插入损耗，回波损耗，隔离度，偏振度，耦合比等指标来描述。

有很多情况下，由于种种原因可能我们需要知道一个器件的实际性能，这就要求我们不但要熟悉各器件的参数指标，同时还要掌握一些测试器件参数的方法。

插入损耗和回波损耗等是描述器件性能的基本参数，本实验主要介绍无源光器件回波损耗的测试原理和测试方法。

【实验目的】1. 了解回波损耗的概念及其在光通信系统中的意义；2. 掌握回波损耗的测试原理和测试方法；3. 掌握光纤熔接技术和常用测试仪器的使用方法，培养动手能力和实验技能。

【实验原理】1.回波损耗的概念回波损耗源于电缆链路中由于阻抗不匹配而产生反射的概念。

这种阻抗不匹配主要发生在有连接器的地方,也可能发生于各种缆线的特性阻抗发生变化的地方。

在光通信中光传输的的光纤链路上，经常需要进行光纤与光纤，光纤与器件，器件与仪器等进行连接。

在连接过程中，光纤端面，器件的光学表面等对其内传输地光不可避免地产生反射。

这种回波一方面造成了传输光功率的耗损，另一方面也会对一些器件的工作产生干扰，例如反射回波能造成激光器输出功率的抖动和频率的变化，有时甚至是破坏。

但在另外一些情况下，反射回波却可以加以利用。

在光通信中，已对回波损耗进行了详细规定（请参看标准G.957）。

设和分别表示入射和回波反射功率，单位可以是瓦()或者毫瓦(mw )；定义回波反射光功率与入射光功率之比为回波损耗，即I P r P w l R Ir l P P R = （1） （1）式中得到的是除法计算的比值，对于多个器件存在时，需要计算乘积，在光通信中很不方便。

若将以分贝表示（单位为）时，上述的乘积运算就化为加减运算，故 l R dB Ir l P P R log 10−= （2） 注意：若、采用dBw 或单位时，应采用下式计算才是正确的r P I P dBm l R r I l P P R −= （3）【实验内容】∗1. 待测器件的输入功率与回波功率测量由回波损耗定义可知，对于光纤链路中的任意器件而言，要测量其回波损耗，就需l R∗ 为方便计算，本实验所测功率的单位全部采用dBm要首先测量其输入端的光功率和反射回波的光功率，再通过公式计算得到。

1光器件的回损测量引言：随着宽带接入如 LTE, FTTX 的应用越来越多，骨干光纤通信带宽越来越大，光纤本身的和光 纤系统中的无源光器件都变得越来越复杂，光纤系统中无源器件的反射对更高速率的通信系统性 能的影响越发显著，人们对光纤无源器件回波损耗指标测试的关注度在持续上升。

光纤无源器件的回损测试方案自光纤通信系统开始就有了，早期的典型测试仪表如：JDSU 公 司的 RX Meter, Agilent 公司的 816xx 系列。

这些测试仪表的共同特点是：测试方法采用标准的连 续光方法，即 IEC 建议的 OCWR(Optical Continuous Wave Reflectometer)法，测量时通常需要用缠 绕光纤的方法消除额外反射，测量回损的范围在 70dB 以下。

随着光纤通信技术的进步，测试仪 表也在发展，使用 OCWR 方法的测试仪技术非常成熟，随着竞争产品的越来越多，这两种仪表都 早已停止生产。

使用 OCWR 方法测量回损存在许多限制，如：测试步骤多，需要过程复杂的系统校“零”， 不能一次连接进行插损/回损的测试，不能区分瑞利散射和菲涅尔反射回损，只适用于≤55dB 的 回损测量等[1]。

另一方面，由于这些限制，在很多应用场合下不适合或者无法使用 OCWR 法进行测量，如： 无法弯曲也不允许破坏接头的光缆接头盒，特种光缆，MPO 接头等。

图 1：无法弯曲的光纤接头 为了解决这些问题，我们需要采用其他的回损测量方法，如 OTDR 法。

为了比较 OCWR 和OTDR 两种测量方法，让我们首先回顾一下回损测试的原理以及 IEC61300‐3‐6 对回损测试方法的描 述。

1. 原理和测量方法1.1 回损的来源按照 IEC61300‐3‐6 的定义，回损是指在器件输入端、光纤接头或者定义的某一段光路上反射 光功率[mW]与入射光功率[mW]的比值。

23⎛ P ⎞ 即： RL = ­10 ⋅ log ⎜ r⎜ ，回损的值是正的。

光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗的测试一．实验目的和任务1．了解光隔离器的工作原理和主要功能。

2．了解光隔离器各参数的测量方法。

3．测量光隔离器的插入损耗、反向隔离度、回波损耗参数。

二．实验原理光隔离器又称为光单向器，是一种光非互易传输无源器件，该器件用来消除或抑制光纤信道中产生的反向光，由于这类反向光的存在，导致光路系统间将产生自耦合效应，使激光器的工作变得不稳定和产生系统反射噪声，使光纤链路上的光放大器发生变化和产生自激励，造成整个光纤通信系统无法正常工作。

若在半导体激光器输出端和光放大器输入或输出端连接上光隔离器，减小反射光对LD的影响，因此，光隔离器是高码速光纤通信系统、精密光纤传感器等高技术领域必不可少的元器件之一。

光隔离器是利用了磁光晶体的法拉第效应，其组成元件有：光纤准直器（Optical Fiber Collimator）、法拉第旋转器（Faraday Rotator）和偏振器（Polarizator）。

隔离器按照偏振特性来分，有偏振相关型和偏振无关型。

它们的原理图如图1.1和图1.2所示：图1.1 偏振相关的光隔离器图1.2 偏振无关的光隔离器对于偏振相关光隔离器，光通过法拉第旋转器时，在磁场作用下，光偏振方向旋转角为FHL =φ，式中H 为磁场强度，L 为法拉第材料长度，F 为材料的贾尔德系数。

如图 1.1，当输入光通过垂直偏振起偏器后，成为垂直偏振光，经过法拉第旋转器旋转了045，而检偏器偏振方向和起偏器偏振方向成045角，使得光线顺利通过，而反射回来的偏振光经过检偏器、法拉第旋转器以后，继续沿同一方向旋转045，即偏振方向刚好与起偏器偏振方向垂直，则光无法反向通过。

由于只有垂直偏振的光能通过光隔离器，因此称为偏振相关光隔离器。

偏振无关光隔离器如图1.2所示，图1.2(a)为光隔离器正向输入。

当包含两个正交偏振的输入光波被一个偏振分束器分离，变为垂直偏振光和平行偏振光。