對光纖傳輸特性有關的參量，如光纖損耗、頻寬、色散和截止波長等按照規定的標準進行測量。
基本介紹
- 中文名：光纖傳輸特性測量
- 外文名：measurement ofoptical fibertransmission characteristics
- 套用學科：光纖通信技術
相耗測量,剪斷法,介入損耗法,頻寬測量,色散測量,截止波長測量,模場直徑測量,
相耗測量
測量光纖的損耗有三種方法：剪斷法、介入損耗法和背向散射法。剪斷法測量精度高，適於在實驗室和工廠採用。介入損耗法測量精度和重複性受到連線器的影響，不如剪斷法，適合現場使用。背向散射法是通過測量被測光纖的背向散射光來測量光纖損耗的方法，光纖均勻時測量梢度僅次於剪斷法。它的測量設備是一台智慧型化儀表，使用方便。
損耗測量的注入條件：為了精確地測量光纖損耗，注入被測光纖的光波應滿足以下條件。①多模光纖，光源激發出的各個模式間耦合應達到動態平衡，各模式中的功率分配比例一定，即光纖輸出端的場圖的功率分布不隨光纖長度變化。措施是加擾模器；②加濾模器，用以消除單模光纖測量中的高次模；③加包層模消除器，用以消除包層模。
損耗測量設備的連線如圖1所示。
圖1 損耗測量剪斷法
① 是一種直接套用損耗定義的測量方法。保持輸入條件不變，測量光纖兩點上的功率P1和P2。P2是從光纖終端輸出的功率；P1是在剪斷後約2m處光纖出射的功率。精確度高，適於工廠實驗室採用。
介入損耗法
② 如圖1（b）所示。P1是傳送系統與接收系統直接連線，校整後記錄的接收（參考）功率，P2是插入光纖後，記錄的接收功率。被測光纖的損耗A=101g（P1/P2）－Ca，dB，這裡Ca是一個連線器的標稱平均損耗。
③ 背向散射法
④ （見光時城反射測量）
頻寬測量
光纖的基帶回響可用脈衝回響g（t）（時域）或頻率回響Gb（ω）（頻域）表達。頻寬以頻域定義，數值等於幅頻曲線下降到最大值一半處所對應的頻率，即－6dB電頻寬，或－3dB光頻寬。
頻寬的直接測量只用在多模光纖。多模傳輸，不同模式的群速度不同，如果模式功率沒有達到穩態或平衡分布，則激勵很小的變化會使接收的功率分布產生較大的變化，難以獲得重複的可靠測量結果，因此要求獲得接收功率穩態分布的注入條件是十分重要的。
測量可套用剪斷法或介入法。
色散測量
光纖的色散可用色散係數表示，即每單位長度單位譜寬引起的群時延變化（ps/rnn·km），是從測量不同波長經已知長度的光纖傳輸所呈現的相對群時延來得到的。可用相移法、脈衝時延法和干涉法進行測量。測量設備的連線如圖2所示。
相移法是在這種測試系統中對光源進行正弦調製。在不同波長下，通道信號與參考信號之間的相移ψ()由矢量電壓表測得。再計算出單位長度的群時延τ()。這樣，只要測出不同波長下的ψ()，計算出τ()，根據不同類型的光纖套用合適的方程來擬合這些獲得的τ()數據點，色散係數D（λ）=dτ（λ）/dλ能從τ()的擬合表示式求導來決定。同時也決定了零色散波長λ0和零色散斜率
S=[dD(λ)/dλ]，ps/nm2·km。
圖2 色散測量脈衝時延法是用窄脈衝調製光源。測量用高速示波器或取祥示波器直接檢測不同波長的群時延τ()。色散係數由τ(λ)的擬合方程求導得到。
干涉法是採用馬赫一澤德（Mach-Eehnder）干涉儀在短段（幾米）光纖上測量色散。根據干涉圖的最大位置在不同波長時的位移來計算單位長度的群時延τ()，然後以合適方程擬合獲得的τ()數據點，再對波長求導得到色散係數D（λ）。該法只適用於縱向均勻性良好的光纖。
截止波長測量
為保證單模光纖有效單模工作截止高階模，實用中，將截止波長規定為：在模場均勻激勵下（包括注入
圖3 截止波長的測定較高次模在內）光纖中總光功率與基模光功率之比，減小到某一較小的規定值（例如已選定0.ldB）時，所對應的較大波長。CCITT建議了兩種截止波長：2m未成纜預塗覆光纖測得的截止波長λc和成纜光纖（22m）在使用狀態下測量的截止波長λcc。對截止波長的測量，可用傳輸功率法和分離軸心法。
傳輸功率法是按定義利用傳輸功率比：
R(λ)=10lg[P/P(λ)]=0.1，dB
式中P1（λ）為試樣光纖在規定條件下隨波長變化的輸出功率；Pi（λ）為參考傳輸功率。R（λ）-λ曲線來λc決定人或λcc。如圖3所示。
分離軸心法適用於未成纜預塗覆光纖。在預期截止波長附近區域測量輸出功率P1（λ）。與傳輸功率法一樣，測參考功率Pi（λ），並由R（λ）曲線決定λc。
圖4 傳輸場測量模場直徑測量
模場直徑2W，是描述光纖中光能沿光纖半徑集中程度的一個參量。它有一個嚴格的用積分來表示的數學表達式。模場直徑可用遠場掃描法、可變孔徑法和近場掃描法等測量。
遠場掃描法是一種嚴格與定義表達式聯繫的測量方法。測試方框圖如圖4(a)所示。
掃描機械為一具有針孔式帶有尾纖的光電檢測器，測出遠場強度F2（q），其中q=sinθ/λ然後從定義數學表達式算出模場直徑。
可變孔徑法，使用1個至少有12個不同孔徑的掃描機械。這些孔徑應包括數值孔徑從0.02到0.25（對色散移位光纖應為0.4）半張角的範圍。通過孔徑傳輸的光，由透鏡會聚到檢測器上。測量出每個孔徑傳送的光功率P（x），並且求出互補孔徑傳輸函式a（x）；a（x）=1－[P(x)/]，這裡x=D·tanθ是孔徑半徑，D為孔徑與光纖端面的距離，Pmax為最大孔徑傳輸的功率。然後由2W與a（x）相應公式算出模場直2W。
刀口掃描法使用一個直線性的刀口掃描機械。刀口應與光纖軸和刀片邊正交，測量由刀口傳送的光功率K（x），它是刀口位置的函式，x=D·tanθ為刀口側向移動位置，D為刀口與光纖端面的距離。然後由K（x）與2W相應的公式算出模場直徑2W。
近場掃描法使用顯微物鏡或透鏡組將近場圖放大並成像在掃描檢測器上。如圖4（b）所示。掃描測量近場強度分布f2（r）；r是徑向坐標。再根據2W與f2（r）的關係式算出相應的模場直徑2W。
