1、光纜通信工程中常用儀表介紹,1 光 衰 減 器 2 常 用 光 源 3 光 功 率 計 4 光時域反射儀（OTDR） 5 光 纖 熔 接 機 6 WDM中的光儀表與光器件,1 光 衰 減 器,1.1 用途與分類 光衰減器是對光信號進行衰減的器件。 光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。,1.2 原理 衰減光功率的方法有：反射一部分光，吸收一部分光，在空間遮擋一部分光，用偏振片選擇光的偏振面等。,圖1.1 可變光衰減器的原理結(jié)構(gòu),1.3 使用方法 1以MN924A光衰減器為例，說明其使用方法，其面板結(jié)構(gòu)及各部分的名稱如圖1.2 所示。 2DB-2900,圖1.2 MN924A光衰減器

2、面板圖,圖1.3 DB-2900面板圖,2 常 用 光 源,光源是光纖測試的主要組成部分，是光特性測試不可缺少的信號源。 2.1 用途與分類 光纖通信測量中使用的光源有三種：穩(wěn)定光源、白色光源（即寬譜線光源）及可見光光源。,2.2 原理 1發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源 發(fā)光二極管是比較穩(wěn)定的半導(dǎo)體發(fā)光器件，只要工作環(huán)境溫度保持一定，其輸出光功率就可以在長時間內(nèi)保持穩(wěn)定。,圖1.4 發(fā)光二極管式穩(wěn)定光源,2激光二極管式穩(wěn)定光源 圖1.5示出了實現(xiàn)輸出光功率穩(wěn)定的激光二極管式穩(wěn)定光源的原理框圖。,圖1.5 激光二極管式穩(wěn)定光源,2.3 使用方法 1M921A光源 2LP-5250光源,圖1.6 M921A

3、穩(wěn)定化光源面板圖,圖1.7 LP5250光源的面板圖,3 光 功 率 計,3.1 用途及分類 光功率計是用來測量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富裕度及接收機靈敏度等的儀表，是光纖通信系統(tǒng)中最基本，也是最主要的測量儀表。,光功率計的種類很多： 根據(jù)顯示方式的不同，可分成模擬顯示型和數(shù)字顯示型兩類； 根據(jù)可接收光功率大小的不同，可分成高光平型（測量范圍為1040dBm）、中光平型（范圍為055dBm）和低光平型（范圍為：090dBm）三類；,根據(jù)光波長的不同，可分為長波長型（范圍為1.01.7m）、短波長型（范圍為0.41.1m）和全波長型（范圍為0.71.6m）三類； 此外，根據(jù)接收方式的不同，還可

4、將光功率計分成連接器式和光束式兩類。,3.2 原理 光功率計一般都由顯示器（又稱指示器，屬于主機部分）和檢測器（探頭）兩大部分組成 。,圖1.8 數(shù)字顯示式光功率計原理框圖,3.3 使用方法 1ML93A 2LP-5025,圖1.9 ML93A光功率計面板圖,圖1.10 LP-5025光功率計面板圖,圖1.11 光源光功率計測試連線示意圖,4 光時域反射儀（OTDR）,光時域反射儀（OTDR），又稱后向散射儀或光脈沖測試器，光纖光纜的生產(chǎn)、施工及維護工作中不可缺少的重要儀表，被人稱為光通信中的“萬用表”。,4.1 用途 可用來測量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖長度、光纖故障點的位

5、置及光功率沿路由長度的分布情況（即P-L曲線）等。 4.2 原理及相關(guān)術(shù)語 1原理,圖1.12 OTDR原理框圖,2基本術(shù)語 在OTDR光纖測試中經(jīng)常用到的幾個基本術(shù)語為背向散射、非反射事件、反射事件和光纖尾端。 （1）背向散射 光纖自身反射回的光信號稱為背向散射光（簡稱背向散射）。,（2）非反射事件 光纖中的熔接頭和微彎都會帶來損耗，但不會引起反射。由于它們的反射較小，我們稱之為非反射事件。 （3）反射事件 活動連接器、機械接頭和光纖中的斷裂點都會引起損耗和反射，我們把這種反射幅度較大的事件稱之為反射事件。,圖1.13 OTDR測試事件類型及顯示,（4）光纖末端 第一種情況為一個反射幅度較高

6、的菲涅爾反射。 第二種情況光纖末端顯示的曲線從背向反射電平簡單地降到OTDR噪聲電平以下。,圖1.14 兩種光纖末端及曲線顯示示意圖,圖1.15 幾種光纖末端的識別示意圖,4.3 性能參數(shù)、常見問題及使用方法 1OTDR的性能參數(shù) OTDR的性能參數(shù)一般包括OTDR的動態(tài)范圍、盲區(qū)、距離精確度、OTDR接收電路設(shè)計和光纖的回波損耗、反射損耗。,（1）動態(tài)范圍 定義：把初始背向散射電平與噪聲電平的差值（dB）定義為動態(tài)范圍。 動態(tài)范圍的作用：動態(tài)范圍可決定最大測量長度 。 動態(tài)范圍的表示方法：有峰-峰值（又稱峰值動態(tài)范圍）和信噪比（SNR1）兩種表示方法。,圖1.16 OTDR動態(tài)范圍示意圖,

7、動態(tài)范圍的應(yīng)用 動態(tài)范圍大小決定儀器可測量光纖的最大長度。,圖1.17 動態(tài)范圍的應(yīng)用示意圖, 測量范圍與動態(tài)范圍的關(guān)系 初始背向散射電平與一定測量精度下的可識別事件點電平的最大衰減差值被定義為測量范圍 。,圖1.18 動態(tài)范圍與測量范圍關(guān)系示意圖, 距離刻度 距離刻度是表示OTDR測量光纖的長度指標，是OTDR的主要參數(shù)。,（2）盲區(qū) 定義 由活動連接器和機械接頭等特征點產(chǎn)生反射（菲涅爾反射）后，引起OTDR接收端飽和而帶來的一系列“盲點”稱為盲區(qū)。 衰減盲區(qū) 事件盲區(qū),圖1.19 事件、衰減盲區(qū)示意圖, 盲區(qū)和動態(tài)范圍間的關(guān)系 盲區(qū)：決定OTDR橫軸上事件的精確程度。 動態(tài)范圍：決定OTD

8、R縱軸上事件的損耗情況和可測光纖的最大距離。 影響動態(tài)范圍和盲區(qū)的因素： a脈寬的影響 b平均時間對動態(tài)范圍的影響 c反射對盲區(qū)的影響,圖1.20 脈沖寬度對測試的影響,圖1.21 平均時間對動態(tài)范圍的影響,（3）距離精度 距離精度是指測試長度時儀表的準確度（又叫一點分辨率）。 OTDR的距離精度與儀表的采樣間隔、時鐘精度、光纖折射率、光纜的成纜因素和儀表的測試誤差有關(guān)。,圖1.22 采樣間隔對測試的影響,圖1.23 分段設(shè)置折射率示意圖,2常見問題 （1）光纖類型不匹配 （2）增益現(xiàn)象 （3）盲區(qū)的影響消除 （4）幻峰（又叫鬼點）,圖1.24 偽增益現(xiàn)象及產(chǎn)生原因,圖1.25 用接入光纖消除

9、盲區(qū)示意圖,圖1.26 用接入光纖測試第一個活動連接器示意圖,3OTDR的操作和應(yīng)用 （以HP8147為例加以說明）,圖1.27 HP8147OTDR前面板示意圖,圖1.28 統(tǒng)一設(shè)置參數(shù)概覽示意圖,圖1.29 游標B確定示意圖,圖1.30 添加界標示意圖,圖1.31 雙向測量示意圖,圖1.32 減測量顯示示意圖,5 光 纖 熔 接 機,5.1 用途與分類 光纖熔接機是完成光纖固定連接接頭的專用工具 。,光纖熔接機可根據(jù)被接光纖的類型不同分為單模光纖熔接機和多模光纖熔接機； 根據(jù)操作方式的不同，可分為人工（或半自動）熔接機和自動熔接機； 根據(jù)一次熔接光纖芯數(shù)的不同分為單纖熔接機和多纖熔接機；

10、根據(jù)接續(xù)過程中監(jiān)控方式的不同，可分為遠端監(jiān)控方式（RIDS，屬第一代）熔接機，本地監(jiān)控方式（LIDS，屬第二代）熔接機和纖芯直視方式（PAS，屬第三代）熔接機。,5.2 工作原理 1纖芯直視法（DCM法）熔接機,圖1.33 DCM法示意圖,2本地監(jiān)控方式熔接機,圖1.34 本地監(jiān)控光纖熔接機原理結(jié)構(gòu),5.3 使用方法 1TYPE-35SE熔接機的特點 2注意事項 3操作方法,圖1.35 TYPE-35SE面板,圖1.36 TYPE-35SE側(cè)面端口示意圖,（1）鍵盤說明 （2）參數(shù)設(shè)置 設(shè)定外形的操作步驟 對芯方式的操作步驟,圖1.37 TYPE35SE初始畫面,圖1.38 進入外形項顯示畫面

11、,圖1.39 第三層菜單畫面, 外徑選擇的操作步驟 數(shù)據(jù)顯示與存入,圖1.40 對芯方式選擇畫面,圖1.41 數(shù)據(jù)顯示與存入畫面,圖1.42 接頭箱畫面, 放電試驗 時間 （3）方式選擇,圖1.43 放電試驗顯示畫面,圖1.44 時間菜單顯示畫面,圖1.45 方式選擇畫面, 自動 手動 分步 通信 參數(shù) 檢查,圖1.46 檢查方式畫圖,圖1.47 電機檢查顯示畫面,圖1.48 電極狀態(tài)顯示畫面, 光纖名 加熱條件,圖1.49 光纖名畫圖,圖1.50 加熱條件顯示畫面,圖1.51 加熱參數(shù)顯示畫面,（4）熔接機自動熔接操作流程 （5）光纖熔接點的補強,圖1.52 光纖熔接機自動熔接流程圖,圖1.

12、53 良好實例：保護套管端部未收縮示意圖,圖1.54 良好實例：被覆部位附有氣泡示意圖,圖1.55 不良實例：進入保護套管的被覆光纖的長度不夠,圖1.56 不良實例：裸纖部位上附有小氣泡示意圖,圖1.57 不良實例：熔接部光纖彎曲示意圖,（6）熔接質(zhì)量評估,4熔接過程中的異常情況及處理,6 WDM中的光儀表與光器件,6.1 WDM中的無源器件,圖1.58 進行光功率復(fù)合和分解的基本星形耦合器的概念,122光纖耦合器 通常使用器件的根據(jù)輸入和輸出端口進行表征命令。比如具有兩個輸入和兩個輸出的器件稱為“22耦合器”，通常，NM耦合器具有N個輸入和M個輸出。,圖1.59 熔融光纖耦合器的橫截面，它包

13、括長為W的耦合區(qū)域和兩個長為l的錐形區(qū)域，耦合器總的拉伸長度為L=2l+W,222波導(dǎo)耦合器,圖1.60 雙向波導(dǎo)耦合器的剖面圖,3星形耦合器 星形耦合器的主要作用是將N個輸入功率復(fù)合后再平均分配到M個輸出端口。,圖1.61 通過將四根光纖扭絞、加熱和拉伸，使他們?nèi)廴谠谝黄鹬谱鞒傻钠胀?4熔融光纖星形耦合器,在理想的星形耦合器中，任意輸入端口輸入的光功率都應(yīng)均勻分配給所有的輸出端口，耦合器的總損耗包括分路損耗和通過星形的每一個通路的附加損耗，使用分貝表示的分路損耗的為,對單一輸入功率Pin和N個輸出功率，使用分貝表示的附加損耗為,圖1.62 由12個22耦合器形成的88星形耦合器,由圖5.62

14、可以推導(dǎo)出，構(gòu)成NN星形耦合器所需3dB耦合器的數(shù)量為,6.2 WDM中的有源光器件（光儀表） 1可調(diào)諧光源 圖5.63給出了一個注入可調(diào)的三段DBR激光器調(diào)諧范圍的例子。其調(diào)諧范圍Dltune可用下式計算,圖1.63 注入可調(diào)的三段DBR激光器的調(diào)諧范圍,圖1.64 調(diào)諧范圍、信道間隔和光源譜寬之間的關(guān)系,圖1.65 制造于同一晶片上的陣列可調(diào)MQW-DFB激光器和一個光功率合成器,2可調(diào)諧濾波器 圖1.66顯示了可調(diào)光濾波器的基本概念。其中濾波器的工作頻率范圍是Dn，可以采用電調(diào)諧來允許一個光頻帶通過。,圖1.66 可調(diào)諧光濾波器示意圖,圖1.67給出了一個多電極非對稱方向耦合器置于LiN

15、bO3晶體之上，其中一個臂比另一個臂薄。,圖1.67 多電極可調(diào)諧的非對稱方向耦合器,電光調(diào)諧可實現(xiàn)8信道50GHz光頻間隔（在1 550nm波長處為0.4nm），調(diào)諧時間小于50ns。這是通過級聯(lián)三個可調(diào)諧MZI來實現(xiàn)的，如圖1.68所示。,圖1.68 三級可調(diào)MZI濾波器,圖1.69給出了一個可調(diào)諧光纖法布里-珀羅濾波器的例子。,圖1.69 光纖法布里-珀羅腔可調(diào)諧濾波器,圖1.70解釋了這一概念，這種結(jié)構(gòu)采用兩個三端口環(huán)行器，并將N個串聯(lián)的電可調(diào)光纖反射光柵置于二者之間。,圖1.70 多個可調(diào)光纖光柵同兩個光環(huán)行器結(jié)合，用以對N個不同波長進行自由分接和插入,聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）的原理是利用光子和聲波在鈮酸鋰一類固體中的相互作用，如圖1.71所示。,圖1.71 聲光可調(diào)濾波器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理,3光譜分析儀及應(yīng)用 （1）具有不同性能等級（例如波長分辨率）的光譜分析儀（OSA）可用于測量光輸出或器件的傳輸參數(shù)隨波長的變化規(guī)律。 （2）EDFA增益與噪聲系數(shù)的測試,圖1.72 測量光放大器增益