光纤衰减的各种测量方法的精确度

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。

otdr衰减系数范围-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述随着光纤通信技术的发展，OTDR（光时域反射仪）作为一种重要的光纤测试设备，被广泛应用于光纤网络的建设和维护中。

OTDR可以精确测量光纤中的衰减系数，这对于确保光信号在传输过程中的稳定性和可靠性至关重要。

衰减系数是指光纤在传输过程中对信号强度的削弱程度，通常用dB （分贝）来表示。

光纤的衰减系数是一个重要的参数，它直接影响到光信号在光纤中的传输距离和信号质量。

不同的应用场景对衰减系数有不同的要求，因此了解和掌握衰减系数的范围是非常重要的。

本文将重点介绍OTDR衰减系数的范围和应用。

首先，我们将对OTDR 衰减系数的定义和意义进行详细阐述。

然后，将介绍OTDR衰减系数的测量方法和常用的测试技术。

最后，我们将讨论OTDR衰减系数的影响因素和在光纤通信中的应用。

通过阅读本文，读者将了解到OTDR衰减系数的基本概念和定义，掌握衰减系数的测量方法，以及了解衰减系数在光纤通信中的重要作用。

希望本文能为读者进一步深入研究和了解OTDR衰减系数提供一些参考和指导。

1.2 文章结构本文将以otdr衰减系数范围为主题，对其定义、测量方法、范围和应用以及影响因素进行全面探讨。

首先，在引言部分概述了otdr衰减系数的基本概念和其在光通信领域中的重要性。

同时，介绍了本篇文章的结构，明确了各章节的内容和目的。

接下来，正文部分将分为两个小节进行论述。

首先，2.1小节将详细介绍otdr衰减系数的定义和意义。

我们将解释otdr衰减系数是如何衡量光信号在传输过程中的损耗程度，并阐述其在光纤通信中的重要作用。

此外，我们还将探讨otdr衰减系数与其他光学参数之间的关系。

随后，2.2小节将介绍otdr衰减系数的测量方法。

我们将详细阐述otdr 技术在测量衰减系数中的应用，从设备的选择到实际测量的步骤都将进行介绍。

同时，我们还将探讨otdr测量的准确性和可靠性，并分享一些实际案例以加深理解。

光纤测试方法光纤检测的主要目的是保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点。

检测方法很多，主要分为人工简易测量和精密仪器测量。

下面具体来了解下：之人工简易测试：这种方法一般用于快速检测光纤的通断和施工时用来分辨所做的光纤。

它是用一个简易光源从光纤的一端打入可见光，从另一端观察哪一根发光来实现。

这种方法虽然简便，但它不能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。

精密仪器测试：使用光功率计或光时域反射图示仪OTDR对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。

这种测量可用来定量分析光纤网络出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。

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。

2脉宽Pulse Width：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。

脉宽周期通常以ns来表示。

3测量范围Range：OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。

最佳测量范围为待测光纤长度1.5～2倍距离之间。

4平均时间：由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。

例如，3min的获得取将比1min的获得取提高 0.8dB的动态。

但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。

一般平均时间不超过3min。

5光纤参数：光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。

折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。

这两个参数通常由光纤生产厂家给出。

参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。

光纤数值孔径与衰减系数的测量实验光纤数值孔径（NA）和衰减系数（α）是光纤传输系统质量及技术参数中常用的性能指标，其中NA是光纤数值孔径测量和数值孔径计算的重要参考指标。

而通过对光纤NA和α的测试，可以及早了解光纤的质量，及早发现光纤故障和缺陷，从而提高光纤网络使用及维护效率。

本文结合实际案例，介绍了光纤数值孔径和衰减系数的测量实验，并分析了实验结果。

一、光纤数值孔径和衰减系数的定义光纤数值孔径（Numerical Aperture，NA）是光纤的一个光参量，它决定着光纤的传输性能，是光纤最重要的物理指标。

光纤数值孔径NA=n1*sinθ1，式中n1是光纤的索引折射率，θ1是半发射角，该式就是光纤数值孔径的定义；半发射角θ1又由输入角θi和折射率比 n=n2/n1定，其中n2为介质折射率，n1为索引折射率。

光纤衰减系数（Attenuation coefficient，α）是指光纤传输中，由于原因如噪声、失真、杂散光等导致的信号衰减速率。

它是能量在光纤传输过程中，每经过一段光纤的衰减程度的度量，单位是dB/km，常以db/m、db/km、db/cm作为计量单位。

二、光纤数值孔径和衰减系数的测量实验光纤数值孔径和衰减系数的测量实验主要有分光仪法、折射仪法和拉曼仪法三种，本次实验采用折射仪法进行测量。

1.测量仪器折射仪：主要由交流电源、光源、可调位平面镜组、可调位折射镜组、分光器等组件构成。

2.实验过程（1）首先，将光纤切成两段，其中一端放在准直腔的光出口处，另一端放在准直腔的光入口处，将准直腔装在准直阳极管内，并将准直阳极管放在折射仪上；（2）其次，调整准直腔折射镜位置，使光纤入射效果最佳；（3）然后，用调位光束分束器，将入射光纤引出，同时利用调位反射镜组，将入射光纤束衍射到折射仪上；（4）最后，调节折射镜，使光纤截面被衍射成圆形，同时记录折射仪折射数据，根据此数据，可以计算出光纤的数值孔径、衰减系数等信息。

光纤工程中的衰减测试(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。

(2)脉宽(PulseWidth):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。

脉宽周期通常以ns来表示。

(3)测量范围(Range):OTDR测量范围是指OTDR获取数据取样的最大距离，此参数的选择决定了取样分辨率的大小。

最佳测量范围为待测光纤长度1.5~2倍距离之间。

(4)平均时间:由于后向散射光信号极其微弱，一般采用统计平均的方法来提高信噪比，平均时间越长，信噪比越高。

例如，3min的获得取将比1min的获得取提高0.8dB的动态。

但超过10min的获得取时间对信噪比的改善并不大。

一般平均时间不超过3min。

(5)光纤参数:光纤参数的设置包括折射率n和后向散射系数n和后向散射系数η的设置。

折射率参数与距离测量有关，后向散射系数则影响反射与回波损耗的测量结果。

这两个参数通常由光纤生产厂家给出。

参数设置好后，OTDR即可发送光脉冲并接收由光纤链路散射和反射回来的光，对光电探测器的输出取样，得到OTDR曲线，对曲线进行分析即可了解光纤质量。

2经验与技巧(1)光纤质量的简单判别:正常情况下，OTDR测试的光线曲线主体(单盘或几盘光缆)斜率基本一致，若某一段斜率较大，则表明此段衰减较大;若曲线主体为不规则形状，斜率起伏较大，弯曲或呈弧状，则表明光纤质量严重劣化，不符合通信要求。

(2)波长的选择和单双向测试:1550波长测试距离更远，1550nm比1310nm光纤对弯曲更敏感，1550nm比1310nm单位长度衰减更小、1310nm比1550nm测的熔接或连接器损耗更高。

在实际的光缆维护工作中一般对两种波长都进行测试、比较。

对于正增益现象和超过距离线路均须进行双向测试分析计算，才能获得良好的测试结论。

实验十八 测量光纤的色散和衰减实验序号 No:225046测量光纤的色散和衰减Measurement of Fiber Dispersion and Attenuation 实验简介色散是光纤的传输特性之一，不同波长的光脉冲在光纤中具有不同的传播速 度，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。

光纤的色散现象对光纤通信极为不 利。

光纤数字通信传输的是一系列脉冲码，传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉 冲相重叠现象，形成传输码的失误差错。

为避免误码出现，就要拉长脉冲间距， 导致传输速率降低，减少了通信容量。

光纤脉冲的展宽程度随着传输距离的增长 而越来越严重，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。

一、实现目的1、通过测量单模光纤的 13/15 之间以及 1550 窗口内两点之间的色散值，了解并掌握相移法 测量单模光纤色散的方法。

2, 通过测量单模光纤的衰减值，了解测量光纤损耗的常用方法之一：插入法（实际测量中 很多器件的插损、损耗都使用这种方法）。

二、实验原理（一）、色散概述色散是光纤的传输特性之一。

由于不同波长的光脉冲在光纤中具有不同的传播速度，因 此，色散反应了光脉冲沿光纤传播时的展宽。

光纤的色散现象对光纤通信极为不利。

光纤数 字通信传输的是一系列脉冲码，光纤在传输中的脉冲展宽，导致了脉冲与脉冲相重叠现象， 即产生了码间干扰，从而形成传输码的失误，造成差错。

为避免误码出现，就要拉长脉冲间 距，导致传输速率降低，从而减少了通信容量。

另一方面，光纤脉冲的展宽程度随着传输距 离的增长而越来越严重。

因此，为了避免误码，光纤的传输距离也要缩短。

光纤的色散可分 为：1．模式色散又称模间色散：光纤的模式色散只存在于多模光纤中。

每一种模式到达光纤终 端的时间先后不同，造成了脉冲的展宽，从而出现色散现象。

2．材料色散：含有不同波长的光脉冲通过光纤传输时，不同波长的电磁波在玻璃中的折射 率 ) (l n 不相同，传输速度不同就会引起脉冲展宽，导致色散。

光纤衰减教程光纤衰减是影响光纤传输性能的主要因素之一，我们也称其为光损耗，即光信号在光纤内传输一段距离后产生的衰减或损耗。

我们可以通过测试插入损耗和回波反射来确定光信号的衰减程度。

什么是光纤衰减？通过测试光纤，我们可以知道光信号在哪里开始衰减。

很多因素都会造成光信号加速衰减，例如光纤的物理特征、光纤连接器的端面污染、光纤的熔接和端接等。

我们可以利用光功率计和光源、光万用表（光功率计和光源的集合体）或者光时域反射计和手持式光功率计来测量光信号的衰减。

上述三种光纤衰减的测量方法原理基本一致，即利用光源在光纤一端注入类似于发射器的工作波长，然后在另一端用光功率计进行测试。

光纤衰减的程度用dB来表示，其计算方法是光纤发射端的功率减去光纤接收端的功率，光功率计的作用就是测量光纤接收端的功率数值。

当然，为了更准确地测量光纤衰减，首先要测量出光功率计的基准值，方法是确定入纤功率，直接用对接头把两根使用的跳线连好，两端一边接功率计，一边接光源，测出的接收功率值（dB）作为基准值A；然后松开对接头的跳线端头（注意：光源、光功率计端的跳线头不要动），到待测线路两端，连好跳线，进行测量，测出的值为B，光纤衰减值就是B和A之差。

回波反射（回波损耗）是指后向反射光相对输入光的比率，表示入射功率的一部分被反射回信号源的性能的参数，对整个光纤系统具有重要影响。

我们可以通过清洁光连接器的端面来减少反射功率，这样就有更多的功率传送到接收端。

尽量将光纤端面加工成球面或斜球面是改进回波损耗的有效方法。

利用光纤衰减器进行光纤衰减尽管在大多数情况下我们都希望光纤衰减越小越好，但是，为了防止光接收器因光信号的功率过大而造成信号失真，必须使用光纤衰减器将光信号的功率降低到光接收器能承受的范围之内。

光纤衰减器是一种无源器件，通过降低光信号的振幅来衰减光信号，因此不会改变光信号的波形。

光纤衰减器是将光纤链路中的光信号功率降低到一定程度的设备，最常用的光纤衰减器是阴阳式光纤衰减器，它的接口类型是一端为连接器型另一端为适配器型。

光纤数值孔径与衰减系数的测量实验近年来，随着光纤技术的发展，光纤的数值孔径和衰减系数的测量实验受到了越来越多的重视。

在光纤传输系统中，光纤数值孔径（Numerical Aperture，简称NA）以及衰减系数等技术参数，为传输系统和光纤组件设计提供了重要的参考。

在光纤数值孔径和衰减系数的测量实验中，采用的是两个测量装置，一个是NA测量装置，另一个是测量衰减系数的设备。

NA测量装置采用了一种新型的可变激光束采集技术，能够更好地测量光缆的NA。

NA测量装置可以可靠的测量出光纤的尺寸和NA。

测量衰减系数的设备，通常采用的是测试发射和接收机测量方式，发射每个波长的光信号，接收机测量每个波长的光信号衰减程度，从而得出光缆每个波长的衰减系数。

为了提高测量的准确度，在进行测量实验之前，需要对测量设备进行校准。

NA测量装置的校准首先要计算出各个位置的发射光强和接收光强，在两种参数并行测量出来后，比较结果，从而确定测量装置的准确度水平。

在测量衰减系数的设备校准阶段，首先需要测量出发射功率以及波长，其次要测量每个波长的接收光强，然后确定发射和接收机的准确度水平。

在实验中，可以使用NA测量装置、衰减系数测量装置和计算机结合来进行实验。

首先，通过NA测量装置对光缆做NA测量，再通过衰减系数测量装置对光缆做衰减系数测量，最后通过计算机将采集的数据进行处理，得出光缆的NA和衰减系数的最终结果。

在光纤数值孔径与衰减系数的测量实验中，正确的测量结果对于提升传输系统的性能至关重要。

只有正确的测量结果，有助于厂家更好地设计光纤组件，从而实现精确的光缆通信。

同时，在进行测量实验之前，也要确保测量设备具有良好的准确度，从而有助于测量结果的准确性。

总之，光纤数值孔径与衰减系数的测量实验，是一个十分重要的实验工作，有助于更好地提升光缆通信的性能。

正确的测量结果，有助于提高传输系统的可靠性和稳定性，从而有效提升光缆通信的性能。