光纤通信（第四版）光通信常用仪表及测试

光通信常用仪表及测试本章内容9.1引言9.2光纤传输参数与测量9.3光端机性能指标测试9.4光纤通信系统性能测试9.5误码仪与SDH数字传输分析仪9.6波长计、光谱分析仪（OSA）及应用9.7光衰减器及应用9.8网络分析仪及应用9.1引言光纤测量的标准有三类基础标准：测量和表征基本的物理参数，如损耗、带宽、单模光纤的模场直径和光功率等。器件测试标准：定义了光纤器件性能的相关测试项目。系统标准：指链路和网络的测量方法。9.2光纤特性参数及测量光纤测量参数1、几何特性参数：纤芯直径、包层直径、纤芯不圆度、包层不圆度、芯包同心误差。2、光学特性参数：单模光纤模场直径、截止波长，多模光纤的折射率分布、数值孔径等。3、传输特性参数：衰减系数、单模光纤的色散系数等。4、机械特性参数：光纤的抗拉强度、疲劳因子等。5、温度特性参数：衰减的温度附加损耗、时延温度等。损耗测量一般有三种方法：截断法，插入法，后向散射法。反向散射法是通过光纤中后向散射光信号来提取光纤衰减及其它信息，诸如光纤光缆的光学连续性、物理缺陷、接头损耗和光纤长度等，是一种间接地测量均匀样品衰减的方法。损耗系数测量假设输入光纤的信号功率为P0，传输到距离输入端距离为z以后散射，部分光向后反射回输入端。光纤的衰减系数是距离z的函数，假设为α（z）。9.2光纤特性参数及测量损耗系数测量只要能测出z1，z2点散射光返回的光功率以及z1，z2两点之间的距离，就可以算出平均衰减系数。测量是由光时域反射计OTDR来完成。9.2光纤特性参数及测量损耗系数测量-OTDR如果在e点和b点的测得的光功率为P1和P2（dB，采用对数刻度），两点之间的长度为L，则这段光纤衰减系数为：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，经放大及信号处理后送入显示器。9.2光纤特性参数及测量色散系数测量单模光纤色散测试的主要方法有：相移法和脉冲时延法。信号发生器输出为模拟信号，为相移法，输出为脉冲信号，为脉冲时延法。二者的实质是相移法的本质是通过比较基带调制信号在不同波长下的相位来确定色散特性，而脉冲时延法是比较脉冲调制后不同波长的光信号，经光纤传输后产生的时延差来确定色散特性。9.2光纤特性参数及测量色散系数测量ITU-T对G.652、G.653、G.654等光纤色散系数和参数有相关规定，对于G.654光纤的规定如下[ps/（nm·km）]（ps/km）

9.2光纤特性参数及测量光端机接口9.3光端机性能指标的测试光端机与光纤的连接点称为光接口；光端机与数字设备的连接点称为电接口。光接口有两个，一个称为“S”，光端机由此向光纤发送光信号；另一个称为“R”，光端机由此接收从光纤传来的光信号。电接口也有两个，一个为“A”，数字复用设备输出的电信号由此传给光端机；另一个为“B”，光端机由此向数字设备输出接收到的电信号。因此，光端机的测试指标也分为两大类：一类是光接口指标，另一类是电接口指标。光端机接口参数光接口指标主要有四个（光发送机和光接收机各二个）：平均发送光功率，消光比，光接收机灵敏度，光接收机动态范围。1、平均发送光功率光端机的平均发送光功率是在正常工作条件下，光端机输出的平均光功率，即光源尾纤输出的平均光功率。2、消光比消光比是光端机发送部分的质量指标之一，定义为：P00为发全零码的光功率，P11发全1码的光功率。9.3光端机性能指标的测试光端机接口参数3、接收机灵敏度接收机灵敏度的定义是在满足给定误码率或信噪比的条件下，光端机能够接收到的最小平均光功率。4、动态范围为了保证系统的误码特性，需要保证输入信号在一定的范围内变化，光接收机这种适应输入信号在一定范围内变化的能力称为光接收机的动态范围，它可以表示为：9.3光端机性能指标的测试误码率测试9.4光纤通信系统性能测试采用远端电接口环回，本端测试。本端的误码仪发送规定的测试信号，环回后在本端接收口检测出有关误码的情况，一般测试时间在24小时以上，最后根据统计的误码结果计算出BER，DM，SES，ES等指标。这种测试方法所得的指标是实际光纤通信系统指标的2倍。误码仪9.5误码测试仪与SDH传输分析仪误码测试仪由三大部分组成：码发生器、误码检测器和指示器。码发生器可以产生测试所需的各种不同序列长度的伪随机码（从27-1到223-1）和，接口电路可以实现输出CMI码，HDB3码，NRZ码，RZ码等码型。误码检测器包括本地码发生器，同步电路和误码检测部分。本地码发生器的构成和码发生器相同，可以产生和发码完全相同的码序列，并通过同步设备与接收到的码序列同步。误码检测电路将本地码和接收码进行比较，检测出误码信息送入计数器显示。9.6波长计、光谱分析仪（OSA）及应用光谱分析仪OSA是快速准确测量这些器件输出频谱特性的通用仪器。平均波长，它是大量测量点的中心，其值由下式给出：半高全宽（FWHM），它给出了半功率点，也就是该点处的功率谱密度是峰值处功率谱密度幅度的一半。峰值波长，它是LED频谱峰值处的波长。光源参数OSA可自动测量DFB激光器的参数：中心波长、边模抑制比、峰值功率和阻带特性等。OSA可以自动测量法布里-珀罗激光器的参数：频谱的FWHM或包络带宽、中心波长、模式间距和激光器的总功率。9.6波长计、光谱分析仪（OSA）及应用光衰减器可分为固定衰减器和可变衰减器，结构如图所示9.7光衰减器及应用（a）固定衰减器（b）可变衰减器新型的模块化光网络测试仪，兼容了OTDR（光时域反射计）、损耗测试、光谱分析和色散测量模块等。9.8网络分析仪及应用图

EXFO公司基于PC的多功能光测试系统小结光纤通信常用典型仪表：光功率计、光时域反射仪OTDR、光谱仪OSA、误码仪、光衰减器等。光纤传输特性测量：损耗系数、色散系数。光接口测量：平均发光功率、消光比EXT