北邮 光纤通信实验 背向散射法测量光纤的衰减常数.docx

光纤通信实验
背向散射法测量光纤的衰减常数
王嘉卉
2010211108班26号
10210246
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实验. 背向散射法测量光纤的衰减常数
一． 实验目的
1. 掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的原理；
2. 掌握光时域反射仪的工作原理和使用方法；
3. 掌握用背向散射法测量光纤衰减和光纤长度的方法和操作步骤。
二． 实验原理
背向散射法是测量光纤衰减常数的替代法。背向散射法是一种非破坏性的测量方法，测量时，只需在光纤的一端进行。这种方法不仅能测量光纤衰减常数，还能检测光纤的物理缺陷和断点位置，测定接头损耗位置，测量光纤的长度等。因此，这种方法被广泛应用在光纤光缆的研究、生产、工程施工和传输系统的维护中。利用背向散射法原理做成的测试仪表叫做光时域反射计（Optical Time Domain Reflect meter，OTDR）。
背向散射法的原理与雷达相似，它是在光纤的一端注入大功率的窄光脉冲，在光脉冲沿着光纤传输时，由于光纤各处存在着瑞利散射，其后向散射部分不断返回光纤的输入端；而当光信号遇到裂纹时反射回的光信号会比后向散射的光信号强很多。在光纤输入端通过适当的耦合和接收信号处理，可以得到光脉冲沿着光纤的衰减及其他信息。
背向散射法测量原理下图1所示。OTDR的主要组成包括光源、光分路器/耦合器、信号处理部分和显示器等。光源是一个或几个脉冲激光器，可以提供单个波长或多个波长的不同脉冲宽度和重复频率的光脉冲。光分路器/耦合器将光脉冲信号耦合到被测光纤，并将后向散射光和反射光信号耦合到光接收器中。

图1 背向散射法测量原理图
信号处理部分完成电信号的放大和处理，并将处理过的电信号与从光脉冲中提取的触发信号同步扫描到显示器上，在显示器给出相关数据和结果。

图2 OTDR典型测试曲线

由于信号是通过对数放大器处理的，衰减曲线的纵坐标是对数标度。图中5个典型的曲线段分别表示：
① 为光纤输入端的耦合器件产生的反射（菲涅耳反射）；
② 为恒定斜率区；
③ 为接头损耗点或耦合引起的不连续性；
④ 为波导缺陷引起的强反射点；
⑤ 为输出端菲涅耳反射。
图中A、B两点之间是一条直线，表明相应于光纤上AB段的衰减常数为一定值，由于后向光经过往返两次衰减，所以曲线AB段光纤的衰减为
A=12VA-VB dB
αλ=ALAB dBkm
其中，VA, VB是以对数坐标给出的相应的功率电平，LAB为AB段光纤的长度。
从背向散射法测得的典型曲线中可以得到光纤的衰减常数，可以由③的下降幅度得到光纤的接头损耗，从⑤的位置得到光纤总的长度等有用的数据。
应该指出，同一段光纤，正反两个方向的测量结果会稍有差异，应取两次测量结果的平均值作为背向散射法的测量结果。
三． 实验仪器
OTDR一台
被测光纤（光缆）
V沟连接器
过渡光纤
四． 实验步骤
用OTDR测量光纤（光缆）的衰减常数和长度的测量系统如图3所示。

图3
1. 按图3连接OTDR和被测光纤（光缆）。
2. 开启OTDR的电源，对OTDR进行设置。
3. 参数设置：按照被测光纤（光缆）的折射率设置OTDR的折射率值，选取合适的脉冲宽度。
4. 测试键（按下测试键，输出指示灯亮、测试完毕指示灯灭，曲线稳定）。
5. 存曲线（起文件名、确认、储存测试结果）。
6. 曲线分析。
① 确定游标
② 读取AB间的距离即为光缆的纤长
③ 读取衰减常数
五． 实验结果

LAB=10.4490-0.1778=10.2712km
A=12VA-VB=3.75 dB
αλ=ALAB=0.365 dBkm
仪器所测结果α=0.35 dBkm
六． 实验体会
本学期第一次也是唯一一次的光纤实验课。四个小时里头完成了5个实验，并且在最后的时候还非常荣幸的得到老师的允许熔接光纤。相比于其他实验，还是熔接光纤最具有难度。
背向散射法是一种非破坏性的测量方法。除了测量光纤衰减常数，还能够检测光纤的断点位置。比较遗憾的是手边没有实验材料，不然就可以实验一下了。