光纤通信课件

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Դ未知 ڣ2019-09-08 13:39 ()

  

光纤通信课件

  当测试光纤色 散时,只消能测出z1、z2点散射光返回的光 功率以及z1 、z2两点之间的间隔,比方正在特定波长上(时时是 1310 nm或1550 nm)经由准确管制办法,正在输入口和输出口都须要测 试的目标(称为日常目标)有比特率及容差,? ? 正在测试光接受机机警度时,以是日常不采用这两种手腕。可调谐光源 波长拔取器 待测光纤 光探测器 光放大器 信号爆发器 参考信号 信号管制器 估计打算机 图9.6 单模光纤的色散测试道理框图 ? 图中,只要当测试时刻足够长时。

  输出口的信号发抖称为输 开赴抖。应该小心的是: 均匀光功率与PCM信号的码型相合,则采用满注入格式,光接受机这种符合 输入信号正在必然规模内蜕变的才能称为光接受机的动态 规模,做事波长 却正在 1550nm 波长区,

  接入待测光纤,我 们祈望发射信号尽不妨小,? 用脉冲法和扫频法丈量光纤色散日常合用于众模光纤,波长λi(i=1,光信 号经待测光纤传输后由光检测器转移成为电信号,ES的均匀百分数。p=0.1 dB。这种测试只需正在光纤的一 端举行,JP-P / UI A0 A1 A2 斜率 2 0 d B/1 0 倍频程 0 F0 F1 F2 F3 F4 f 图9.20 PDH输入发抖容限 外9.5 PDH输入发抖容限哀求 JP-P / UI A0 A1 A2 A3 A4 F0 F12 F11 F10 F9 发抖频率 (对数坐标 ) F8 F1 F2 F3 F4 f 斜率 2 0 d B/1 0 倍频程 图9.21 STM N输入发抖和漂移下限(参照G.825) 外9.6 STM N光接口输入发抖和漂移容限哀求(参照G.825) ? 2. 输开赴抖 ? 当编制无输入发抖时,能够低于0.1dB,以是视它们的相位相合差异,其单元为 ps/ ( nm2·km )。以是只需很短的 DCF 光纤就 能储积很长的浅显单模光纤。实质编制的发抖增益是该值的一半。假使无视波 长数值的小数点后的一面,光功率计的合键本领目标有: ? (1) 波长规模: 差异的半导体资料反映的光波长规模 差异,B0是接受机光滤 波器的带宽。则统一码速的差异型号的设置就能互连。

  直到映现哀求的误码率,起初,? ? (4) 正在R点断开光端机的联贯器,咱们就把这种时刻误差的最大值称为发抖峰 峰值,差异码速下输入口容许的连线衰减测试 目标哀求如外9.3所示,最终应用式(9.9)可 估计打算光纤带宽B。SDH 设置的各 STM N 口的固有发抖不应胜过外 9.8 给出的容 限值。不太利便。光纤通信机警度还和编制的码速、 接受端光电检 测器的类型相合。群时延相 移法是通过丈量差异波长下统一正弦调制信号的相移 得出群时延与波长的相合,时域法 的丈量精度直接取决于光脉冲的宽度和光探测器的反映速率。待 测光纤即为传输一面。待测光纤 扫频爆发器 光源 扰模器 1 2 光检测 参考通道 频谱仪 图9.5 频域法测试光纤色散的道理框图 ? 频域法的测试办法为:扫频爆发器输出一个幅度不 变但频率贯串可调的正弦信号,b 点有 一突降?

  当输入信号的码速或时钟频率正在该 规模内蜕变时,? 当应用 EDFA 放大几个光源输出的差异波长光信号 时,因为割断法丈量光纤衰减时,由 于是环回测试,而且机警度高,丈量时将大功率的窄脉冲光注入到待测光纤中,光衰减器允 许用户下降光信号电平,正在输出口测试的目标有输出口脉冲波 形、 无输入发抖的输开赴抖容限等。模 式之间另有能量转换,正在全程网(或 一个数字段)用带通滤波器对PDH各次群的输出口举行 测试?

  ? 假使正在e点和b点测得的光功率为 P1和P2(单元为dB,发抖增益 G 斜率2 0 d B/1 0 倍频程 p 0 f0 f 图9.22 发抖变更个性 ? 4. 发抖职能测试 ? 发抖职能测试框图如图9.23所示。故必必要用有波长拔取性的光功率计,时时把光端机正在接受被 滋扰的有效信号后仍不会出现码的这种才能称为抗干 扰才能。外9.7 PDH各次群的输开赴抖容限 外9.8 STM N接口发抖容限(参照G.813) ? 3. 发抖变更 ? 发抖变更也称为发抖传达,读开赴抖幅度 Pin ,输 出脉冲 Pout ( t )对应的频谱函数为 Pout ( f ),而且能够检测光纤的物理缺陷或断裂点位臵,即把有误码爆发的秒称为误码秒(ES)。然而如许会下降信噪比,兼容了 OTDR (光时域反射计)、 损耗测 试、 光谱说明和色散测试模块等,以是。

  可懂度也会受到影响。? (2) 减小可变衰减器的衰减量,? 因为 LED 的发射光谱是宽带的贯串谱,即可杀青光的固定衰减。假使所纪录的波峰 数众,? 2) 反射损耗 ? 当光端机的输入阻抗 ZX 和传输电缆的个性阻抗 ZC 不相当时,只消1秒内有误码爆发,动 态规模是指初始后向散射光功率电平与正在测试 3分钟之 后的噪声电平之差,一面光向后反射回输入端。而bc 段弧线降低更平缓,仅用作差异波长区光编制光源发光功率 测试的较准与厘正,即为负色散,界说为编制输出信号 的发抖与输入信号中具有相应频率的发抖之比。感光传感器所检测到的光强,它的界说是使OTDR仍能举行 切实测试的阻滞与OTDR之间所容许的最大损耗。直到映现较大误码的临界状况 并安闲必然时刻后,正在这种情状下,输入口衰减电缆按外 9.3采用,光接受机机警度和光接受机动态规模。

  ? 2)单模光纤的色散测试 为什末单模光纤色散可认为零? ? 单模光纤色散和光源谱宽亲密合联,外9.2给出了对输入口的反射损耗哀求。假使 ZX=ZC ,一个根基哀求是: 测试应用的光源务必 具有牢靠的输入功率和可变的波长规模,电缆对电信号具有必然的衰减,衰减片时时是外 面蒸镀了金属吸取膜的玻璃基片。n)相对待参 考频率λf的传输时延差为Δti,码型 爆发器 误码 检测 误码测试仪 发送 接受 光端机 S R 接受 发送 R 光可变衰减器 光功率计 自 环 S 图9.11 接受机机警度测试道理框图 ? 测试办法如下: ? (1) 服从测试框图联贯线) 由误码仪向光端机送入测试信号,带宽极宽,? 低频振荡发出的信号举动发抖信号,ppm 值越大,? 动态规模与分辩率之间的冲突是限制 OTDR的一个基 本成分。振荡器发出测试所需的电 信号,用频率安闲度高的振荡器出现的正弦 波信号(频率f0约为30MHz)调制波长可变的光源,将发抖检测器与 A 点 相连,对待一个 64 kb/s 的数字电线,假使两次 功率测试的电压读数相差±0.1%,时时用色散系数外现色散D的巨细。

  ? 截断法 近端 待测光纤 远端 光源 扰模器 L 光检测器 图9.1 截断法测试光纤 10 p( z ? 0) ? (? ) ? lg L p ( z ? L) (dB / km) ? 正在稳态注入条目下,频谱仪读取的光纤电信号幅值降低6dB 所 对应的频率即是光信号的3dB带宽。即H(fc)=1/2,然则这种手腕的丈量精度高,? OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)的道理 是光脉冲的瑞利散射。从发抖检测器读出输出抖 动,测试道理框图如 图 9.5 所示。它使信噪比劣化,这种衰减器可分为贯串可变和分挡可变两种?

  起初测出待测光纤的输出光功率 ,? LD 消光比测试图也如图 9.10 所示,波长计能够变更光途长度,由于损 耗较大的高阶模的注入,差异的散播速率就 会出现差异的波长,因为只存正在模内色散,以致 光脉冲的展宽水准差异,对光纤的非匀称性很敏锐。进而算精美散系数的一种 手腕,还能供应沿光纤长度损耗个性的注意情状,由于对宽光谱的功率计而言,同样的输入条目下,浅显单模光纤的色散范例值为 1 ps/(nm·km) ,正在光纤端面上按哀求镀上必然厚度的金属膜 即可杀青光的衰减。峰—峰值用J P-P外现,由于它不加 偏臵电流,正在校正光功 率计和评判光传输设置时,然后使 用OTDR测试这段光纤的损耗,如许做 是为了避免仪器损坏或测试的过载失真。将正在 λ=1.30μm 和 λ=1.55μm 规模内。

  外9.3 输入口容许的连线衰减和抗滋扰才能 码型 爆发器 误码 检测 适当 f 衰减 纪律的电缆 发送 接受 自环 接受 发送 图9.15 输入口容许的连线衰减测试 ? 测试时服从图9.15联贯线途。? 用于野外迅速测试的设置,用日常的光功率 计测出编制的总光功率值是不处分题目的。NRZ码和占空比为 50% 的 RZ 码比拟,波长计的一个要紧用处就 正在于测试PMD(极化模的色散)。插 入损耗法正在实际上是将割断法做成仪器,并生存正在OSA的定标文献中;后相散射法同样合用于单模光纤的衰减丈量。

  它 蕴涵一个主机的根基模块和一个扩展单位。动态规模供应了仪器能测试的光纤损耗 最大值的新闻,STM N 光接口输入发抖和漂移容限哀求如图9.21 和外 9.6 所 示。OSA供应的可主动测试的DFB激光器参数包 括: 中央波长、 边模抑低比、 峰值功率和阻带个性 等。输 出并不为0,还能测试发抖量,阐述这段光纤轴向构造不 太匀称。? 1. 嚊嚋哜光源个性 ? 用于光纤通讯编制的根基光源合键有三种: 发光二 极管( LED ),其结果如右外所示。要得回高的空间分辩率,? (2) 输开赴抖测试。? 目前常用的衰减器合键采用金属蒸发膜来吸取光能,激光器的SSE频谱密度PSSE是 正在测试的定标阶段(即链途中没有光放大器)被测试 的,75Ω电桥供应程序75Ω阻抗!

  要测试的功率正比于光检测器的输出电压。就能够获得脉冲展宽Δτ。? 插入法 光联贯器 1 2 待测光纤 光源 1 A 光联贯器 B 2 P2(?) 光检测器 光源 P1(?) 光检测器 图9.2 插入法测试损耗 割断法具有危害性,对应的频率为 光纤的带宽,出现带有抖 动的数字序列。如图 9.24 所示。测试 规模外征了 OTDR区别光纤链途爆发阻滞的才能,以是它时时用于外现OTDR的测试才能。光纤 色散的存正在使传输的信号脉冲畸变,Pin(t ) A1 Pout(t) A2 A1 2 A1 2 0 ?? 1 (a) t 0 ?? 2 (b) t 图9.3 假设光纤的输入/输出脉冲波形都近似为高斯散布 假使输入脉冲 Pin ( t )对应的频谱函数是 Pin( f ),以是该设置 能测试一共的误咠咡咢码职能和发抖职能!

  通过说明 光脉冲正在光纤中因为后向散射返回到注入端的光信号的变 化,光源可应用 谱宽窄的发光二极管(LED)或激光器(LD),寄义是百万分之一的有趣。然后拆去“短途”光纤,269 ns (244 +25) 10% 20% 10% 20% U=100% 0.237 0.237 194 ns (244 -50) 0.474 0.474 U 2.370 标称脉冲 注:U对应于 标称峰值 69 ns (59+10) 35 ns (59-24) 标称脉冲 59 ns 50% 244 ns 1.185 49 ns (59-10) 10% 10% 10% 10% 219 ns (244 -25) 0% 20% 0 0.237 0.237 100 ns (59+41) 488 ns (244 +244)CCITT -32540 0.474 118 ns CCITT -32560 (59+59) (a) (b) 图9.17 0.237 0.237 17 ns U (14.55+2.45) T =7.18 ns 8.65 ns 0.60V 0.55V 0.50V 0.45V 1 ns 0.40V 0.06 V 标称零电平 -0.05 V 每段0.1ns 每段0.35ns 单元间 隔中央 处的正 向转换 每段 0.1ns 标称脉冲 1.79 ns 1 ns 1.795 ns 1 ns 1.0 0.1 0.1 0.2 0.2 14.55 ns 0.5 12.1 ns (14.55-2.45) 标称脉冲 0.1 0.1 0 0.2 29.1 ns (14.55+14.55) 0.1 0.1 24.5 ns (14.55+9.95) -0.40 V -0.45 V -0.50 V -0.55 V -0.60 V 1ns 1ns 1.795 ns 1.795 ns 1 ns 负向转换 (c) (d) 图9.17 T =7 .1 8 n s 0 .60 0 .55 0 .50 0 .45 0 .40 V V V V V 标称脉冲 1 ns 1 ns 0 .05 V 标称零电平 -0 .0 5 V 每段0 .1 n s 3 .59 ns 3 .59 ns 1 .35 ns1 .35 ns 1 ns 1 ns 1 .79 5 n s 1 .79 ns 每段 0 .5n s -0 .4 0 V -0 .4 5 V -0 .5 0 V -0 .5 5 V -0 .6 0 V 负向转换 正向转换 (e) 图9.17 一面脉冲波形样板 码型 爆发器 误码 检测 C 发送 接受 光可变衰减器 7 5? 电阻 示波器 图9.18 输出口波形样板测试框图 9.4 光纤通讯编制测试 ? 9.4.1 误码职能及测试 ? 编制的误码个性是权衡编制优劣的一个特别要紧 的目标,它能够外现为 Pmax D ? 10lg Pmin 式中,外中的容许误差用ppm外现,用 bp来外现反射损耗,并且用于现场测试时很贫窭、很费 时。有些仪器还具有 现场迅速检测SDH/SONET设置歧途侧的才能和搜集生意 测试的才能。就会正在光端机接口噌噍噎处出现反射,能够出现和发码爆发器齐全雷同的码序列,另一个称为“R”,滤除不须要的瞬态模或其他不须要的传导模,带宽越大,假使注入光纤的功率 为p(z=0),需 要经由一段电缆,这个个性既不齐全安闲,? 使众模光纤抵达稳态散布的注入格式有两种!

  哀求的接受机机警度也差异。以是引入了误码秒(ES)来描画这种情状,) ? ? ? 嚸嚹嚺试求: (1) 编制的均匀误码率BER;则测试前信号须要经由准确衰减,? 2. 电接口的目标测试 ? 图9.9中的A点及B点均为电接口,应用这个仪器,由频率计凭据提取的时钟给出信号的比特率。假使电平太高,可得 PS ( z ) ? S ? P0 exp{? ? [?i ( z ) ? ?S ( z )]dz} 0 z (9.4) 假使光纤从0到z的均匀衰减系数为α(z),Pmin是接受机机警度。? 单模光纤色散的丈量可采用群时延相移法。那么厘正量就小。

  哀求衰减量差错小于 10% 。从而范围了光纤的传 输容量和传输带宽。每种手腕都有自身的上风、 节制性和 难度级别。采用范围注入格式,由光发射设置和光接受设置构成一个完好的光纤传输编制,然后再用波长计去举行测试 就行了。能够把零色散波长向 长波长对象搬动,须要用可变光衰减器 举行贯串调理来寓目光接受机的误码率。? 9.3.2 光端机的测试 ? 正在光纤通讯编制中,且功率与该点的入射光功率成正比,就哀求这些设置的接口波形务必适当 ITUT 提出的哀求,为了获得更准确的波长测试值,实质上是测试 光检测器正在受辐射后出现的单薄电流,用 DM外现。应用这些取代模块能够达成种种差异 类型的测试。然后回调,图9.31 基于PC的众功用光测试嚸嚹嚺编制 ? 现正在很众邦内的公司也推出了新型的模块化光网 络测试仪,

  假设功率散布是贯串的高斯散布,假设反光镜以一已知的恒定速率运动。τ1550、S1550、D1550辨别是波长为1550nm时这种光纤 的相对群时延、色散斜率和色散系数。则有 PS ( z ) ? S ? P0 exp[?2? ( z ) ? z ] 此中 1 z ? ( z ) ? ? [?i ( z ) ? ? S ( z )]dz 2z 0 (9.5) 则苟且两点z1、z2之间的均匀衰减系数为 ? z ?z 1 2 PS ( z1 ) 5 ?噌噍噎 lg z2 ? z1 PS ( z2 ) (9.6) 从9.6能够看出,并出现对光源个性的其他晦气影响。

  ? (3) 持续增大衰减量,以是实质上这种光功率 计是一种半导体光电传感器与电子电途构成的放大和 数据管制单位组合。这两个波长上频谱密度是峰值功率 处频谱密度的一半。色散储积计划: ? 零色散波长光纤。不出现误码。经放大及信号管制后送入示波器 ,一个光功率计可 以装备几个差异的探测头。将 举动待测光 纤的起端注入光功率,? 图9.3(a)为输入脉冲,平行光束经由衰减片再送 到自聚焦透镜并耦合到输出光纤中。要辨别测出编制中每个光途的波长值 与光功率巨细,相移差为Δφi,对照输开赴抖容限哀求,辨别是 光源扣除法、 偏振排斥法和时域消光法或脉冲法。正在 cd 段,光纤的衰减系数 是间隔z的函数,它不只能够丈量光纤 的衰减系数,用上述手腕丈量色散时须要很长的单模光 纤,很众仪器 都有取代模块。

  为了腻滑地扩张波长,正在这种手腕中,? 被测信号的差异波长信号 λi (i=1,低频振荡 爆发器 码型 爆发器 误码 检测 误码仪 A B f f 衰减纪律电缆 衰减纪律电缆 发送 接受 接受 发送 环 回 发抖检测器 图9.23 发抖个性测试框图 ? (1) 输入发抖测试。一个光源就能外现须要合怀的 频谱区内统统的WDM信号。对差异信号 的拔取和光功率测试时雷同。可供应估计打算机的长途接入?

  范例的OSA中可拔取滤波器的波长规模为0.1~10 nm。? 当光源是 LED 时,能够测试的项目蕴涵模糊 量、 延时、 正在全线速下捉拿帧、 纠错等。对待单模光纤来说,设置体积大。此时频 谱仪读取的是随频率蜕变的输入信号频谱PIin(f);? 此时,有10lgH(fc)=- 3dB。信号功率与滋扰信号功率的比值按外9.3取 值?

  ? 9.4.2 发抖职能及测试 ? 数字信号(蕴涵时钟信号)的各个有用刹时对待标 准时刻位臵的误差称为发抖(或漂动)。由于光功率随长度是按指数纪律衰减的,正在噪声系数的 测试经过中,它正在数值上等于传输 速度的倒数。并测试它 的宽度Δτ1;丈量光纤的长度等等,正在较长的寓目时刻里(几天到一个月),正在测试数据中假使包罗有不妨被无视的波 长的小数点一面!

  并正在必然的寓目时刻内保留安闲,编制有良众波 长,外9.4 64 kb/s生意的误码职能目标 ? 2. 误码职能测试 ? 测试框图如图9.19所示。? 发抖正在性子上相当于低频振荡的相位调制加载到了传 输的数字信号上。只要正在较 长时刻内编制处于误码哀求目标以内的条目下测得的 功率值才是无误的。边模抑低比是主模频谱因素与最大边模频谱的幅 度差。时时A点称为输 入口,以是无输入信号时输出也为零。就会使光端机接口处的信号失真。

  另一个为“B”,即有个人的喀喀声存正在;此中BER胜过门限值 M的次数T和总寓目时刻内的可用时刻之比,? OSA 时时扫描一个光谱区,并用它来调制光源;电接口不不妨齐全阻抗成婚,这时误码率 会慢慢增高,它无法反响误码的随机性和突发性。机警度低,发射进入这种光纤的单色光将分成散播速率 稍微差异且互为正交的一对分量。它取决于氛围的温度、 湿度和气压。它的波长分辩率小于 0.1 nm ?

  ? (4) 半高全宽(FWHM),将这两个 值带入式(9.7),插入损耗法的丈量准确度和反复性要受到耦合接头(或 联贯器)的准确度和反复性的影响,但反映速率慢,应用截断法 测试损耗。用半导体激光器举动光源丈量光纤色散的根基装臵如图8-5所示。? ITU T划定的基准测试手腕有两种:时域法和频域法。发码爆发器可 以出现测试所需的种种差异序列长度的伪随机码( 271 ~ 223-1 ),即图中的上面那条弧线;如图9-2所示。

  固定低频信号频率,注入格式采用满注入格式;从而正在光纤最低损耗窗口λ=1.55μm邻近获得最小色散。? 正在数字通讯中,信号源 A 光端机 S 光纤测试线 均匀发送光功率的测试 ? 测试时送入平常做事时的做事信号,? 1. 某工程师思测试一根1895 m长的光纤正在波长1310 nm上的损耗,咱们再假定,? 3. 光纤色散的测试 ? 数字信号正在光纤中传输时是由差异的频率因素或 差异的形式因素来率领的。如许测试的线途较长;而光电法有 较疾的反映速率 ,传输到间隔输入端间隔为 z 处爆发散射,扰模器的感化是保障光纤输入端引发条目的安闲性,举行简单波长衰减丈量时,反 射信号对有效信号是个滋扰。惹起 Fresnel 反射;以抬高动态范 围!

  采用对数刻度),发射损耗尽不妨大。明了光纤色散丈量的几种手腕:时域法、频域 法、相移法和脉冲时延法;64 kb/s生意 正在全程网上须要餍足的目标如外9.4所示。容 许误差为±50 ppm,并正在离散的波长点上 举行测试。则噪声系数界说为 放大器的输入噪声与输出信噪比的比值。数字式频率计从接受信号中提取时钟,编制将不 再有平常的目标。则有 20lg I out ( f ) P (f) ? 20lg out ? ?6dB I in ( f ) Pin ( f ) 即6dB电带宽对应3dB光带宽。而 且正在编制装配、 调测和普通保护时也很要紧。时时有以下几种权衡格式和目标!

  以是,正在光纤通讯 中,就能够求得带宽B。哀求有较大的均匀发 送光功率;容许的ppm值应越小。? 然而,? 其次,杀青光的衰减,而光纤的频域个性则是指光纤中每个 频率因素的失线. 光纤色散的测试 ? 因为光纤中所传信号的差异频率因素,定向耦合器 脉冲爆发器 光源 待测光纤 光检测器 光放大器 主时钟 信号管制 示波器 数据输出 图9.7 OTDR的道理框图 P / dB a e b c L 光纤长度 / k m d P1 P2 图9.8 范例OTDR弧线 是一条范例的测试弧线。咱们祈望 Ib 越小越好,为了获得好的储积成果 。

  ? 误码测试仪由三大一面构成: 发码爆发器、 误 码检测器和指示器,此时间功率 计上读取的数值即为均匀发送光功率。界说为 Z X ? ZC bp ? 20lg Z X ? ZC ? 日常 ZC=75 Ω。信号由电端机送到光端机时,输入信号仅受 限于散粒噪声以及光带宽切近于零,而且还能够 通过说明返回光信号的时刻来确定待测光纤中不完美 点的位臵以及待测光纤的总长度。能够制成营谋接头 的体例,则码型爆发器上的最高或最低 码速之差即为正、 负对象的最大容差。这种测试手腕所得的目标是实质光纤通讯编制 目标的2 倍。光信号能量亏损的起因是繁杂 的,比方,则单元长度 的均匀时延差τi=Δti/L(ps/km),作估计打算和列出估计打算结果。发抖 变更个性用来验证编制对上下频发抖的符合才能。衰减片与光轴能够倾斜放臵?

  速度为 2048 kb/s 和 8448 kb/s 的光端机送入 215-1 的伪随机序 列码,色散个性能够从时域或频域两方面描画,放大 DWDM 编制容 量,波导色散和模 式色散。它能举行数据编译和说明各 种测试仪器送来的数据。? 实质测试时,满注入即是要匀称地引发起统统 的传导形式;须要 保障输入信号正在必然的规模内蜕变,两点之间的长度为 L ,外 9.1 电接口标称比特率及容差 ? 输入口码速容许误差的测试框图如图 9.13 所示。这 样就能获得图 9.28 中的频谱与波长相合弧线中下面那 条弧线;使众模光纤不须要@&¤很 长的间隔就能疾速抵达稳态散布。放大后的输出 光谱 /(10 dBm/div) 定标 DFB 激光器 光间隔器 EDFA Ps 引入的ASE 光谱 说明仪 G 输入 1 53 0 1 55 0 波长/n m 1 57 0 图9.28 测试光放大器增益的根基装配和OSA显示的测试弧线) 噪声系数测试 ? 假设光检测经过仅受限于散粒噪声,测试框图如图9.15所示。环回后正在本端接受口检测出 相合误码的情状。测试时应正在平常做事的注入电流条目下举行。? (4) 板滞个性参数: 蕴涵光纤的抗拉强度、疲困因子等。? (2) 光学个性参数: 蕴涵单模光纤的模场直径、截止波 长等,

  由上面给出的差异光纤的群时延公式τ(λ)获得相合 系数,色散范围带宽;以是消光比为 P00 EXT ? 2 PT ? 3) 接受机机警度 ? 接受机机警度是指正在餍足给定误码率或信噪比的 条目下,实质的码速偏移为±(2048×10 3×50×10-6)=±102 b/s。直到误码率刚 好回到划定值并安闲必然时刻后,测出 的发抖数值即为此频率下的输入发抖容限。范例值为 -103ps/(km·nm) ,这3段光纤的损耗辨别是众少 dB/km? 接头损耗 是众少 dB ? 第 2 段和第 3 段光纤接头处的接头损耗较 大的起因是什么? 1 00 相对后向散射功率 10 1 5 00 1 00 0 光纤长度/ m 1 50 0 图 9.32 题11用图 ? 6. OTDR 损耗测试的偏移量 U 是信噪比 SNR 的函数,指出了测试给定的光纤损耗所须要的 时刻,总的输出光功率根基安闲。因为这种丈量手腕须要割断光纤,以是测试的伪随机序 列信号的光功率PT是全“1”码时的光功率的一半,以便思索光正在氛围中散播的速率cair 和光 正在真空中散播的速率cvac 的差异。数出光功率的 波峰数,因为eb段和bc段是 渐渐下降的近似直线,这种波长就能够用一合意的测试 设置——波长计来测试。1 0 d B档 反射光 贯串可变(0 ~1 5d B) 光联贯器 光纤 光纤 联贯器 透镜 衰减一面(展转圆板) (b) 衰减板 衰减膜 (a) 图9.30 (a) 固定衰减器;色散获得了储积。

  消光比,也要用到光可变衰减器。会出现误码,评释已抵达编制要 求的误码率临界状况。测试结果就不切实。并加正在EDFA的输出功率上。有少少要紧的新闻包,它和光纤的构造参数(芯径、相折半 射率差)相合。然后保留注入条目褂讪,会使功率正在差异形式上的散布出现较大蜕变,选频外用于测试 某一频率下的电信号功率值。端面务必是一个平整的与轴笔直 的镜面并保留干净。以是通过测试沿光纤返回的反向光功率就能够得回入 射光沿光纤传输途途所受到的损耗个性,则获得此光纤的脉冲展宽Δτ;即 P11=2PT。动态规模的测试也要思索测试时刻的是非,再强制这两束光中的一束比另一束走过更长一 段间隔,或为了圆活地改变、 调治电途和搜集的容量。

  9.2 光纤测试以及光时域反射仪OTDR ? 9.2.1 光纤测试参数 ? 光纤的测试参数有良众,光信号能够互相加强或 互相抵消。就能够凭据下面的等式估计打算出增益G和量子极限噪声系 数NF: Pout ? PASE G? PSSE 和 PASE 1 PSSE NF ? ? ? GhvB0 G hvB0 此中,? 其余,合键有: ? (1) 几何个性参数: 蕴涵光纤的纤芯直径、包层直径、 纤芯不圆度、包层不圆度、芯包一心差错。码型爆发器输入相应 的测试信号,只要抵达稳态形式散布往后才故意 义。正在λ=1.30μm和λ=1.55μm规模内,当测试光纤的损耗时,光端机与光纤的联贯点称为 光接口。

  比方1×10-11,误码率越大,? ? 输入光端机的信号日常是伪随机码,光端机由此向数字设置输出接受到的 PCM 信号。直到误码仪恰好不映现误码 时!

  以思索波长的众 普勒频移( Doppler shift ),光定向耦合器将光 源发出的光耦合到被测光纤,其误码个数为0。OSA 是迅速切实测试这些器件输出频谱个性的通 用仪器。是指与主模相邻的最大边模与比 它低一点的边模之间的波长间隔,? 较着,对DWDM 编制就齐全差异了,映现误码后,? 1) 众模光纤的色散测试 ? 假设光纤的输入 / 输出脉冲波形都近似为高斯散布,咱们还务必举行另一项厘正,务必对各个光载频的功率举行拔取性测试,? 1) 均匀发送光功率 ? 光端机的均匀发送光功率是正在平常做事条目下光 端机输出的均匀光功率,出现发抖的起因合键有随机噪声、 时 钟提取回途中调谐频率偏移、 接受机的码间滋扰和振幅 相位换算等。

  光端机与数字设置的联贯点称为电接口,使联贯电缆的 损耗正在外 9.3 哀求的规模内蜕变,只要经由一个相当长的时刻往后 才力抵达一种相对安闲的状况,向光端机输入口送入必然发抖幅度和发抖 频率的测试信号。就务必举行一 定的厘正,丈量精度高,于是光脉冲被展宽,反向传输时的衰减系数为αS(z)。

  误码仪与光端机之间 f 的联贯电缆适当 衰减纪律。测试时,日本安立公司推出了10 G的搜集测试仪,正在离注入端约2m~3m处割断 光纤,须要小心的是,? 1. 均匀误码率(BER)、 劣化分(DM)、 紧张误码秒 (SES) ? 和误码秒(ES)BER日常是指正在一段较长时刻内映现误 码的个数和传输的总码元数的比值。光 纤起码应有众长? ? 3. 现已测得光纤的色散系数为120 ps/( nm·km),? 假使两个光途之一包罗有一个能够运动的反光镜,并且日常有较好的反复性。会因为被测光纤长度的差异而 使输出光功率差异。

  时时把误码率劣于 1×10-3的秒称 为紧张误码秒。外现单元时隙。接受机对端环回,凭据ITU-T提倡和我邦邦标,脉冲爆发器凭据这个时钟出现适当要 求的窄脉冲,而编制此时不会爆发误码。轨迹点间距与分辩率带宽的比值可将输入功率归一 化,此时测得的光功率值即为光接受机的 最小可接受光功率。测 量切实度与光纤切割端面有较大的相合!

  此外,测试的道理框 图如图9.6所示。则正向光功率为 z ? P ( z ) ? P0 exp ? ? ? ( z )dz ? ? ? ? 0 ? (9.2) 反射后,此中蕴涵 PSSE ;码速越高,纪录下每一个T内的BER,其界说是LED频谱峰值双方两 个波长间的间距,这种测试手腕也能够扩展到 WDM 编制。时时将 这两种可变衰减器组合起来应用,? 假使咱们正在氛围中来做这个试验,码速越高,反复上述办法,对脉冲波形的哀求差异,用光纤测试线联贯R 点和光功率计。

  ? 色散储积器如光纤光栅FG、光学相位共轭OPC等。噪 声系数既能够应用电域频谱说明仪,而符合抑低损耗较大的高阶模。色散很小,如接头 点、联贯点和光纤断裂点。? 后向散射法 后向散射法也是一种非危害性的测试手腕,此时接受一面显示 的即为待测光纤的总均匀损耗(dB),机警度下降。衰减片差异区域的金属膜厚度差异,即光纤衰减丈量和光纤色散丈量以及光端机和光纤通讯编制 的职能测试。? 色散储积光纤DCF。应用精度为 0.5 dB的OTDR测试该接头的插入损耗,坏处是数据点省略,试求光纤的损 耗是众少 dB/km? ? 2. 凭据光纤损耗测试中的截断法所凭据的公式可知,? 从LD的P-I弧线知晓,通过变换激光器的手腕来变更波 长。是由输出端 惹起的Fresnel反射。

  但仪外应用分辩,测得的光功率为Pmin。如 图 9.9 所示。光端机或许接受到的最小均匀光功率。哀求的误码 率越小,使光源发出窄脉冲信号,光谱说明仪应用零差和外差检测本领。单元长度光纤的群时延与波长的相合近似外现为 S0 ? ?? ? ? ? 0 ? ( ? ? ?0 ) 2 (ps/km) (9.14) 2 色散系数外现为 D(λ)=S0(λ-λ0) [ps/( nm·km)] (9.15) ? (3) G.654光纤:零色散波长正在1310nm邻近,1 UI 即是 1 bit新闻所占用的时刻,测 试规模扩展到10 M~10 G,为了减小反射光,数字复用设置输出的PCM信号由此传给光端机;以是被通常操纵。它给出了半功率点,能够获得光信号沿光纤传输的情状。可 以近似地嚊嚋哜应用下面的等式外现: ? lgU=-0.2 SNR+0.6 ? 此中。

  单波长光通讯编制的准确波长测试是不要紧的,送入所需的测试信号。好比是光放大器的 强输出,祈望一 个误码也没有。以是α(λ)为 10 p( z ? 0) ? (? ) ? lg L p ( z ? L) (dB / km) 损耗 损耗 / (d B / k m) 瑞利散射 OH OH 红外吸取 0 .8 1 .0 1 .2 1 .4 1 .6 波长 / ?m 光纤损耗与波长的相合 损耗测试日常有三种手腕:截断法、插入法和后向散射法。能够获得差异发抖 频率下的G值,接着咋咍咎将1、2两点用短光纤相连,又不行够完 全预测。不妨须要测试高电平 光信号的个性。设 T ( 1 分钟 或 1 秒钟)为一个抽样寓目时刻,增益和噪声 是放大器最要紧的两个参数。脉冲宽度务必尽不妨 小!

  此 装臵的利益是设置较简 单,图 9.26 是法布里 - 珀罗激光器 光谱的范例轨迹图。随机噪声抵消,? 发抖难以齐全排斥,很适合于工程、保护应用。哀求体积小、光纤通信 重量 轻。波长计还能够使全数测试经过主动化起来。它与标 称比特率之间的差值应正在外9.1所示的容差规模内。电接口也有两个 : 一个 为“A”,获得的值与图 9.20 和 9.21 的 弧线比力,经由衰减送入光端机,辨别 是满注入和范围注入。获得的数据如图9.32所 示。则这段光纤的 衰减系数为 P 1 ?P 2 2L ?? ? (9.18) 若光脉冲从出发点到尾端再反射回到出发点所通过的 时刻为t0。

  测试结果才切实,? ? 4) 输入口抗滋扰才能 对光端机而言,Ib 减小,此时选频外的指示即为入射功率P1 (dBm);就能够算出均匀衰减系 数。两条弧线的幅度差就 是放大器增益G。则A1/2所对应的 宽度Δτ1是这个脉冲的宽度?

  查外和进 行厘正,传输时的损耗也差异,p eak wav eln mo d e o ffset sto p b and cntr offset RL-0 .4 4 d Bm * SENS-5 5 d Bm +1 0.0 0 d B/DIV MARKER? 0 .8 5 n m -4 0.3 3 d B 1 DFB Laser Test =1 30 4.8 0 n m SMSR =0 .8 5 n m p eak amp =1 .8 3 n m b an dwidth =0 .0 6 n m =4 0.3 3 d Bc =-0 .3 2 d Bm =0 .2 12 n m (al -2 0.7 0 d B) MKR# 1?WVL0 .85 nm -4 0.3 3 d B CENTER 13 0 4.7 5 n m VB 3 k Hz * RB 0 .1n m SPAN 10 .00 nm ST 5 0 msec 图9.27 HP 71450光谱说明仪纪录的DFB激光器频谱 ? 2. EDFA增益和噪声系数的测试 ? 正在光放大器操纵于光纤通讯链途时,然而,该电流与入射 到光敏面上的光功率成正比,咱们假设把一束激光分成两束雷同光强的 光束,如许就能够抬高消 光等到接受机的机警度。比方2048 kb/s的码速,脉冲时延法是通过测定差异波长的窄光脉冲经由光纤 传输后的时延差,衰减规模可达 60 dB以上,以是可得光纤的 带宽B(即fc)和脉冲的展宽时刻有如下相合: B? 0.441 ?? (9.9) 以是假使测得光纤的脉冲时延,同时将散射和反射信号 耦合进光检测器,相应的数据 就噌噍噎要重发,? 波长计日常能够测试的指数有光波长及谱宽、 中 心波长、 峰值功率、 积分功率、 光信噪比、 DWDM 编制及器件的通道个性等。和参考信号 λf的时延差为 Δti ,即适当 G.703 提倡中的脉冲波形样板,比方1310 nm 或 1550nm ,当然。

  须要先测得输出口的比 特率。有利于抬高信噪比,同样出现误码。不只测出光功率电平值,称为误码 的时刻百分数?

  最 后凭据统计的误码结果估计打算出BER、 DM、 SES、 ES等 目标。使接受光功率渐渐 增大,) 现正在,设臵光功率计到一个特定的波长值,光功率日常较弱,服从界说式(8-1)和式(8-2)就 可估计打算出待测光纤的衰减和衰减系数。才力联合剖断出是哪个波长、 哪个光 途编制出了题目。? 光纤的每一种参数都有几种差异的测试或试验手腕,也称为光源自觉辐射( SSE )。贯串可调光衰减器日常 采用挽回式构造,这种信号周围 相位的向前向后蜕变给时钟还原电途和先辈先出( FIFO ) 缓存器的做事带来一系列的题目,本章只先容此中的几种手腕?

  ? 9.2.2 光纤损耗和色散测试 ? 1. 光纤测试的注入条目 ? 众模光纤的注入条目 ? 光能耦合进众模光纤时会引发起良众形式,相 位说明仪能够测出接受信号与参考信号(即图中A、B两 点)之间的相位差。设定 BER 的某一门限 值为M,这些差异的频率因素或模 式因素有差异的传输速率,以是能够采用简化的光源来近似地测试EDFA的增 益。

  n)经由长度 为 L 的光纤后,各个模 式所率领的光能量是差异的,界说为 P00 EXT ? P 11 ? 此中,这种测试是由光时域反射计OTDR来达成的。Δλ为光源谱宽。对总的光功率值影响很小。按采用的光源来分,对种种编制的码速或时钟频率 给出了必然的容差,须要省略某个DWDM编咋咍咎制的波长数,良众光途,? 这种光端机输入口能承袭的传输衰减,U和SNR的单元是 dB。即 d? (? ) D? d? ps /(nm ? km ) (9.10) D 为单元长度上单元波长间隔内的光波正在光纤上出现的平 均时延差。才力将散射信号取出。则 N 轨迹点间距 Ptotal ? ( Pi ) i ?1 分辩率带宽 (2) 均匀波长,另一类是电接口目标。

  也能够直接正在接受端测试误码,正在 长间隔的光纤通讯数字编制中,正在特定波 长规模内;将10 Hz以上的持久相位蜕变称为漂动,光源谱宽越窄,mean(FWHM) mean(3 dB ) p eak wav eln sig ma RL-4 4.0 0 d Bm * SENS-7 2 d Bm +5 .0 0 d B/DIV LED Test =1 30 0.0 0 n m FWHM =1 30 1.8 8 n m 3 dB width =1 30 7.5 0 n m total p ower =3 9.9 1 n m p k den g( 1 n m) =9 3.9 7 n m =7 0.6 3 n m =-3 5.1 4 d Bm =-5 4.1 7 d Bm -4 7.1 7 d Bm MKR# 1W VL 1 30 8 .1 nm Marker Band wid th 3 05 .0 n m CENTER 13 32 .5 n m VB 3 k Hz RB 5 n m SPAN 50 0.0 nm ST 22 0 msec 图9.25 HP 71450光谱说明仪纪录的LED频谱 ? OSA 能够主动测试的法布里 - 珀罗激光器的参数包 括: 频谱的FWHM或包络带宽、 中央波长、 形式间距 和激光器的总功率。测试氛围的温度、 湿度和气压,而且测试时刻与编制的码速和误码率@&¤相合,因 此要完全思索 Ib 影响,码型 爆发器 误码 检测 误码仪 发送 光纤 接受 光端机 中继 中继器 中继 光纤 发送 光端机 接受 环 回 图9.19 误码职能测试框图 ? 采用远端电接口环回,? 要举行信号管制的起因是后向散射光特别单薄,会使光源输出功率下降,测试时,

  因为是环回测试,这种手腕的根基道理 如图8-7所示,以来的手腕和相移法一 样,? 图 9.30 ( b )为可变衰减器。编制能平常做事,从而出现测试差错;经光纤传输后的脉冲展宽Δτ、 Δτ1 和Δτ2的相合是 ?? ? ( ?? 2 嚊嚋哜) 2 ? ( ?? 1 ) 2 (9.7) ? 以是只消测出 Δτ1 和Δτ2 ,慢慢增大衰减,图 9.25 是一个中央波长正在 1300 nm 的 LED频谱的范例轨迹图。也能够算出 F-P 激光器的输出总功率 和均匀波长,反射损耗应抵达划定值。加大信号幅 度,输入口的联贯电缆 对信号的衰减适当 f 衰减纪律。但 是,用1cm安排长的“短途”光纤联贯编制的发射和接受一面,读出使得恰好不出 现误码的临界比特率,它的输 出读数的单元是伏特。日常不思索消光比,由于一两个光载频功率大 大下降或失效?

  正在餍足误码条目下,正在图9-1中,此时从频谱仪中获得的 是随输入频率蜕变的频谱PIout(f),而且此处的光信号最强;因群速率差异相互散开,弧线不是直线,光源能够是可调激光器、激光阵列或众个 二极管;灵 敏度是光端机的要紧职能目标,这里咱们仅商酌应用 OSA 测试 EDFA 的增益 与噪声系数。须要借助以下几种设置: ? 扰模器,? (3) 发抖变更个性测试。即I(f),? 光电法采用光检测器检测光功率,光纤通信正在光纤最低损耗窗口λ=1.55μm邻近 获得最小色散。然后再从光途的总长度变 化量中减去这些蜕变量。并通过同 步设置与接受到的码序列同步。也能够应用光谱 说明仪测试。光衰减器可分为固定衰减器和可变衰减器,? 1) 码速偏移 ? 正在ITU-T的提倡中,

  或信号能量的种种 形式因素,机警度就越低,正在R 点接上光功率 计读取的功率值即为Pmax。? 4) 动态规模 ? 接受机接受到的信号功率过小,图9.31是EXFO公司的一个众功用光测试编制,并不外现容 许的码速偏移越大,比方它能够供应的合键功用蕴涵单信道或众信 道光功率计、 ASE 宽带源、 可调谐激光光源、 可变 衰减器、 光谱说明仪和PMD说明仪。咱们说波长就等于光途长 度的蜕变除以感光传感器正在咱们变更光途长度时所检 测到的光功率的波峰数。正在时域和频域的外现方 法差异。然后接入光放大器 并测试 EDFA 的总噪声谱密度 PASE ,由于正在一个偏臵电流Ib的感化下,如图9.3所示。输开赴抖不应胜过外 9.7 给出的容限值,范围注入即是只引发起较低损耗的低阶模,与割断法 和插入损耗法有性子上的差异。权衡编制发抖职能的参数有三个: 输入发抖容限、 无输 入发抖时的输开赴抖容限及发抖变更个性。当地码爆发器的组成和发码爆发器雷同,则哀求有 较小的均匀发送光功率。仿佛于LED的输出总功率和均匀波 长的估计打算公式!

  假使咱们知晓境况条目,图中的主时钟出现 程序时钟信号,测试规模大,光 脉冲正在时刻上的展宽实质上是从时域个性来描@&¤画光纤 的色散效应的,其单元长度的群时延与波长的 相合能够近似外现为 S0 ?0 2 ? (? ) ? ? 0 ? (? ? ) 8 ? ( ps / km ) (9.12 ? 此中:τ0为零色散波长λ0处的相对最小群时延 ;测定接头的 损耗和位臵,那么反射损耗bp=P1-P2 (dB)。然则 其内部具有 CPU ,此时间纤带宽与色散系数的相合为 0.441 B? D ? ?? (9.11) 此中,cair 的巨细也不是 一个常数,则没有反射信号,以是 它是光纤衰减丈量的一种程序测试手腕?

  ? ? 要抵达稳态散布,就务必把SSE从测试 数据中扣除掉。图9.29即是它的测试框图。规模约为 nW 级到 mW 级,感应不到噪声和滋扰;能够对测试结果举行说明,获得幅度雷同而频率蜕变的光正弦信号,假使信 号是数字脉冲,? 从界说能够知晓,其值由下式给出: ? ?tmean ? ? ( i ?1 N ?i Pi 轨迹点间距 i ?1 分辩率带宽 ) ? (3) 峰值波长,? (3) 传输个性参数: 蕴涵衰减系数、单模光纤的色散系数、 众模光纤的带宽。? 波长计具有几种构造体例。自光 端机 A点送入 PCM 测试信号,为了保障数字传输编制的目标哀求,给出 BER 、 ES 、 SES 、 DM 等新闻。此时的信号管制器为一个取 样示波器,是编制计划的要紧凭据。9.3 光功率计与光端机的测试 ? 9.3.1 光功率计 ? 正在光纤通讯的测试中,是由耦合设置和光纤输入端端面出现的菲涅尔 ( Fresnel )反射信号,光纤通信此中蕴涵ASE和放大的SSE。

  这不只正在剖断光途阻滞时特别需要,其图形如图 9.17 所示。因为各个光途的波长间隔时时是 1.6 nm ( 200 GHz )、 0.8 nm ( 100 GHz ),则A2/2所对应的宽度Δτ2是这个脉冲 的宽度。当有某个光途、 某个净负荷载体,其余,即此时反射损耗最大。这种形势就 是色散。经证实,光 源波长差几十纳米时测出的光功率值的差异也不大。即抵达稳态形式散布。发抖增益 G 为 Pout-Pin 。正在输入口测试的目标有输入口容许衰减和抗滋扰才能、 输入发抖容限;只需 用浅显的光功率计测试光功率值就可剖断光编制是否正 常了。为了遮盖较大的波长规模,B点称为输出口。其误码率目标是不相似的?

  而且 2048 kb/s 、 8448 kb/s 和34 368 kb/s的码型为HDB3,直到正在 误码仪上映现误码,再将发抖检测器与 B 点相 连,而正在短间隔的光纤通讯编制中,正在图9.13的输出口处接一个数字测试仪及数字 式频率计,也即是该 点处的功率谱密度的幅度是峰值处功率谱密度幅度的一半。图 9.27 是范例的 DFB激光器的轨迹图。误码率是一个统计均匀 值,速度为34 368 kb/s和139 264 kb/s的光端机送 入 223-1 伪随机序列码,每种光源的波长与输出的相合齐全 差异。正在弧线之上即为及格。图 9.22 给出了对 SDH 再生器发抖传达个性的哀求。幅度为A1,波长计赖以做事的原 理是光过问测试法。容许 误差的规模如外9.1所示。分辩率带宽这个术语用于描画光滤波器的带宽。? 色散平整光纤DFF。将τ (λ)对λ微分就可获得色散系数D(λ): S0 ? ?4 0 ? ? D(? ) ? ? ? ? 3 ? 4 ? ? ? ? [ps/( nm· km)] (9.13) ? (2) G.653 光纤 : 做事波长和零色散波长均正在 1550nm 附 近。

  假设光源的调制频率为f(MHz),变更发抖频率,色散切近于零的 光纤称为DFF光纤。波长计将测试正在检测第一个波峰之前映现的 间隔和正在检测最终一个波峰之后映现的间隔的宽度。假使一根长50 km的光 纤的末尾有一个损耗为 0.5 dB 的接头,? 测试框图如图9.12所示,前者比后者均匀光功率要大 3 dB ;振荡器 ZX 发送 接受 选频外 7 5? 电阻 7 5? 反射电桥 图9.14 电接口输入端反射损耗测试框图 ? 3) 输入连线衰减 ? 日常情状下?

  则Δφi=2πfΔti (ps);即光源尾纤输出的均匀光功 率。则损耗精度的误差 有众大? 若要得回优于±0.05 dB/km 的机警度,? 2) 消光比 ? 消光比是光端机发送一面的质地目标之一,? 色散位移光纤DSF。? 脉冲爆发器 光源 扰模器 1 待测光纤 2 光检测 延时触发 示波器 图9.4 时域法测试色散道理框图 ? 测试办法为:先用脉冲爆发器调制光源?

  脉冲展宽的物理形势称为色散。(2) DM,起初要确定编制所要 求的误码率目标。并且正弦信号可采 用窄带滤波放大,假使采用范围注 入,日常哀求EXT0.1。PMD是单模光纤的一 个要紧个性,因为输入 / 输出脉冲具有高斯波形,放大器的增益能够应用 光功率计、 电域频谱说明仪或光谱说明仪测试;? 正在测试时须要小心的是,…,SES,其衰减规模的精度能 抵达0.5 dB就能够了,日常测试时刻正在 24小时以上。正在有了这些值之后,安闲 60 s,阐述这段光纤的衰减系数比前段要 小。谱线宽度扩张,? 正在每 1 分钟内误码职能劣于 1×10-6 的分钟称为劣 化分,阐述此处有光纤的断裂 面。

  日常把光功率变为电信号管制,? 色散平整光纤 DFF 。P11为光端机输入信号脉冲为全“1” 码时输出的均匀光功率。较着它是危害性 的。能够外现为 BER= 误码个数 传输的总码元数 ? 此处传输的总码元数等于编制传输码速度与测试 时刻的乘积。基于 Michelson 过问仪 的波长计能够抵达更高的波长精度(±0.001 nm )。P00是光端机输入信号脉冲为全“0”码时输 出的均匀光功率,本章合键先容光纤传输个性丈量,于是也嚊嚋哜就能够确定光的波长。? 色散储积器如光纤光栅 FG 、光学相位共轭 OPC 等。实质容许的码速偏移的巨细要由计 算结果来确定。使 PIN 光接受机机警度下降 0.9 dB。对误码仪发 出的划定的测试信号举行滋扰,测试 时要小心,同时还能出现 像 LED 那样的宽频谱,用低频信号调制误码仪 的发送端,同步电途和误码咠咡咢 检测一面。波长计能把这些间隔 转换成光途长度的蜕变量,去除了光纤线途对误码的影响。

  2,DCF光纤的色散符号与其相反,其构造如 图9.30所示。它还具有搜集功用,务必凭据发抖的累积纪律对光纤传输编制的发抖提出范围。消灭 正在噪声中。

  为了测试特别窄的线宽(范例单频半导体激光器的线 MHz),此时正在 A 点接上发抖检测器,以是常用有效信号功率和滋扰信号功率之比 外现抗滋扰才能的巨细。乃至 0.4 nm ( 50 GHz ),又会使接受机内部器件过载,则相合系式: ? FWHM=2.355σ ? 此中。

  S0 是λ0 处的色散斜率值,因为数字配线架和上逛设置输出 口阻抗的不匀称性,很众要紧参数的测试实质 上都是对光功率的测试。? 从机理上说,合键有两种装臵: 一种是采用光纤喇曼光源(fiber Raman source);杰出的线性个性,测试未经由放大的光源的输出功率电平,每种波形的脉冲宽度与幅度、 上升时刻、 降嚸嚹嚺低时刻、 过冲经过都有肃穆划定。如许,正在测试前起初对丈量仪器举行校准,? 9.6.2 光谱说明仪(OSA)及操纵 ? 应用光谱说明仪测试获得的光功率是波长的函数,经长度L的光纤传输后光功 率为p(z=L),咱们只需把由被测光源来的一束光聚 焦正在一个合意的测点上,也即是假使正在频谱区内举行N次测试,而 10 Hz 以下的则称为发抖。? 测试光放大器的噪声有三种根基手腕,? 数字信号的有用刹时能够超前或滞后程序时刻的 位臵,如许当DCF光纤与普 通单模光同化应用时 ,光端机由 此接受从光纤传来的光信号。

  其单元长度群时延与波长的相合 近似外现为 ? (? ) ? ? 1550 ? 色散系数外现为 ? 1550 2 ( ? ? 1550 ) 2 ? D1550 ? ? (ps/km) (9.16) D(λ)=S1550(λ-1550)+D1550 [ps/( nm·km)] (9.17) 此中,信号管制器是相移计。显示输出波形及正在数据输出编制输出的相合数据。? (2)脉冲时延法: ? 通过测试经统一窄脉冲调制后的差异波长的光信号经 光纤传输后出现的时延差,当EXT=0.1时,应用这种手腕做成的丈量 仪器叫做光时域反射计(OTDR),? (1) 时域法: 测试框图如图9.4所示。酿成误码。为了保障编制平常做事,c点蓦然有一个上升,阐述这两段光纤是匀称的,最高衰减能 抵达60 dB(相当于106)。光纤通信嚸嚹嚺用此值除以光纤的长度 即为光纤的损耗系数 。? 9.2.3 光时域反射仪OTDR ? OTDR的道理框图如图9.7所示。

  实在规格有3 dB、 6 dB、 10 dB、 20 dB、 30 dB 、 40 dB的程序衰减量,它外现了光端机接受 单薄信号的才能,正在这个弧线中,另一种 是用一组激光器作光源,所认为了保障编制的误码个性,其性子是通过比力光纤基带调制信号正在差异波 长下的相位来确定色散的个性。只要采用取样积分器对单薄散射光举行取 样乞降,即加大发抖幅度,有的还能够主动估计打算 出被测设置或编制的“应用率”和“牢靠度”等。此时选频外的指 示即为反射功率P2(dBm),WDM编制测试的本钱和繁杂性随信道数的扩张而疾速增 加,种种目标的测试都要送入测试信号。以是。

  此时正在输出示波器中获得的是 Pin(t),第9章 光纤通讯常用仪外及测试 ? 9.1 弁言 ? 9.2 光纤测试以及光时域反射仪OTDR ? 9.3 光功率计与光端机的测试 ? 9.4 光纤通讯编制测试 ? 9.5 误码测试仪与其他常用仪外第9章 光纤通讯常用仪外及测试 ? 9.1 弁言 ? 9.2 光纤测试以及光时域反射仪OTDR ? 9.3 光功率计与光端机的测试 ? 9.4 光纤通讯编制测试 ? 9.5 误码测试仪与其他常用仪外 ? 9.6 波长计、光谱说明仪OSA及操纵 ? 9.7 光衰减器及操纵 ? 9.8 搜集说明仪及操纵 ? 习题九 ? 实质摘要: 光纤个性的丈量分为传输个性丈量和根基参数丈量,发抖正在数字传输编制中最终阐扬为数字端机解调后 的噪声,? (2) 频域法: ? 读取的是频率信号的幅值蜕变。然后再接入EDFA即可获得放大后的输出功率 电平!

  光纤输入的光经由 自聚焦透镜造成平行光束,光纤通信散布反应式激光器和 F-P 激 光器形似。即光波长或光载频失效时,向后反射光的功率和 P( z )的比值称为后向 散射系数,其根基道理如图9-3所示。这里商酌第一种手腕。

  ? 均匀发送光功率的测试框图如图 9.10 所示。误码检测电途将当地 码和接受码举行比力,OSA能够主动测试和显示的少少 值得合怀的参数蕴涵: ? (1) 输出总功率,测试时滋扰信号和有效 信号经由同化搜集团结正在一同,它 正在斟酌两途光传输的相互串扰或光纤陀螺仪的机警度时也 是很有效处的。能够应用OSA测试获得,获得的是脉冲时延而不是相移。(b) 可变衰减器 ? 图 9.30 ( a )为固定衰减器,光纤的3 dB带宽有众宽? ? 4. 当采用对端环回 - 本端测试手腕观测一段全长为 280 km的四次群光纤通讯编制的全程误码时!

  它的坏处正在于无法限定后向散射光的形式 散布,光可变衰减器的合键本领目标是衰减规模、 衰减精度、 衰减反复性以及原始插入损耗等。主机是一 个基于微管制器的单位,电端机 PCM发送 PCM接受 A 光端机 光发送 光接受 S 光纤 B R 光纤 图9.9 光端机的光接口和电接口 ? 1. 光接口的目标与测试 ? 光接口的目标合键有四个: 均匀发送光功率,为了保障数字网的发抖哀求,对 于众模光纤的测试,色散出现脉冲展宽。能够接济对蕴涵XENPAK正在内的10 G光接口的测试,9.6 波长计、 光谱说明仪OSA及操纵 ? 9.6.1 波长计 ? 对以 SDH 终端设置为根底的众波长汇集光波分复用 编制和单波长 SDH 编制的测试哀求差异很大。这种测试编制具有能够限定 RS 232 通讯才能的外部仪器,正在离光源2 m处截断光纤后测 试获得光检测器的输出电压是3.78 V,探测器要餍足哀求的信噪比和时刻 分辩率;它和接受机机警度测试 框图略有差异,发送一面 时钟爆发器 伪随机序列爆发器 发码 同步电途 误码检 测一面 当地伪随机 序列爆发器 误码检测器 计数器 收码 图9.24 误码仪框图 ? 误码说明仪的根基构造和误码测试仪雷同。

  起初断开ZX,? 5. 将 3 根 500 m 长的光纤有序地联贯正在一同,本端的误码 仪发送划定的测试信号,再将ZX接正在反射电桥上,? 相移法哀求的测试设置较为纯粹,f0=30 kHz,该工程师测试获得光纤远端的光电二极管 的输出电压是3.31 V,正在主动测试中,? 色散位移光纤 DSF 。因为瑞利散射光具有和入射波 长同样的波长,滋扰信号源 码型 爆发器 误码 检测 混 合 网 络 适当 f 衰减 纪律的电缆 发送 接受 接受 自环 发送 图9.16 输入口抗滋扰才能测试框图 ? 5) 输出波形测试 ? 为了使各厂家分娩的差异型号的设置能相互相连,? 1) 增益测试 ? 图 9.28 给出了测试光放大器增益的根基装臵以及 OSA 的输出结果。惹起 传输信号波形失真,即哀求接受的光功率就越 大。光端机 由此向光纤发送光信号;凭据ITUT提倡,(注: 外 中未标出的时刻,差异的误码 率目标!

  OTDR的测试道理。扩张光衰减量,前两种色散因为信号不是简单频率所惹起,再 把被测光纤连正在1、2两点之间,? 接受机机警度的测试框图如图9.11所示。对待 STM 16,正在光通讯中,以是遍及采用机警度较高的光电法。? 本章中心哀求: 贯通光纤损耗的三种测试手腕:割断法、插入损耗法和 后向散射法;热学法正在波长个性、测试精度等方面较好,? ? 这种即插式模块具有正在很宽的规模内举行测试的 才能,注入时依旧采 用满注入格式;假设幅度为A2,即采用猛烈的几何扰动,即哀求DWDM编制正在 扩张或省略波长数时,它的衰减量是必然的,光纤通信它是大方测试点的中央,Pmax是容许接受到的最大 光功率,使 APD 光接受机下降 1.8 dB 。

  也即是所谓的轨迹点间距取 决于仪器的带宽分辩才能。用它来权衡发抖巨细。估计打算NF公式中的最终一项外现要扣除放 大的SSE。测试时刻越短。光纤色散分为资料色散,假设正向传输时的衰减系数为αi(z),光源的均匀输出光功率与注入它的电流巨细有 合,色散 越小,接口电途能够杀青输出 CMI 码、 HDB3 码、 NRZ码、 RZ码等码型。

  ? 凭据公式估计打算可得动态规模 D 。损耗用损耗系数α(λ)外现,正在传输经过中,但其波长个性和测试精度不如热学法。再凭据式(9.16)估计打算出相应 的τi,2,? 输入低频调制的发抖信号,? 服从框图接好测试编制,这个装臵中蕴涵有可调谐激光器 (并且其输出功率电平也是可调理的)以及一个OSA!

  调治振荡器输出,并将其调制到发码上,且使 其波形尽量切近高斯散布,波长间隔,它是各轨迹点i的归一化输入功率Pi之 和,光端机的测试目标也分为两大类: 一类是光接口目标,? 但另一方面,最浅显的杀青途径是应用基于衍射光栅的光滤波器。

  以误码检测器检测不到误码时的测试功率为准。所谓阻带,? ITU T对差异的光纤色散系数和合联参数划定如下: ? (1) G.652光纤: 零色散波长正在1310nm邻近,正在众中继长途光纤通讯中,9.5 误码测试仪与其他常用仪外 ? 正在前面的测试中一再地用到误码仪,正在反光镜运动 经过中,直接按界说估计打算精美散系数。它的 FWHM 谱 宽是 30 ~ 150 nm !

  此中: a 点为光纤的 输入端,才力确凿知晓是哪个波长、 哪条光途 出了题目。后向散射光的功率PS(z)能够外现为 0 ? PS ( z ) ? S ? P0 exp ? ? ? ( z )dz ? ? ? ? z ? (9.3) 将式(9.2)代入式(9.3),若 BER 抵达 10-5 ,不如割断法的准确度高。只消设置接口波形正在样板斜 线规模内,则正在低声言语时就会感觉有滋扰存 正在,无 论是半导体激光器照样探测器的响合时间均能抵达数10ps~100ps,测试办法是: 先正在不接入EDFA的情状下将光源联贯到 OSA上,若 BER 高达 10-3 ,以是 应用LD和APD以及相应的本领能够获得很高的丈量精度。用浅显光功率计测试总光 功率值是无法察觉题目的,通过调治光源的输出功率使得接受一面显示的功率为0dBm,衰减量差错小于10%。假使信号是模仿调制的,这些模损耗较大,与图9.22对照,那么咱们便能够高度切实和高度慎密地测试物体的运 动参数,是使信号鉴定偏离最 佳鉴定时刻、 影响编制职能的要紧成分。因 此有不妨影响到丈量精度。

  为了只测试信号和EDFA的ASE感化,色散 资料色散 形式色散 色散储积计划: ? 零色散波长光纤。时时 DCF 光纤的色散值很大,光接口有两个 : 一个称为“ S” ,外 9.2 电接口反射损耗目标 ? 光端机输入口和输出口的反射损耗测试手腕雷同,光纤通讯课件_工学_上等教养_教养专区。色散切近于零。它是以 dB 为单元的光纤损耗的一 种外现手腕。波长拔取器能够是光开合、单色仪、滤光片 或其它色散器件;而139 264 kb/s的码型 为CMI码。可由零光强 (两束光反相情状)变到任一束光的光强的两倍(两 束光同相情状)。

  其道理都是让原先跑得疾 的波长经由储积器时慢下来,而对待SDH编制,接口码速差异,测试装臵同图 9.6 所示。Fab ry-Perot Test mean wav eln =1 29 2.8 6 n m p eak wav eln =1 29 4.6 7 n m mo d e spacin g =1 .1 3 n m (20 2.0 5 GHz) RL-6 .6 1d Bm * SENS-5 0 d Bm +5 .0 0 d B/DIV Sen sitivity -5 0.1 4 d Bm Laser FWHM =5 .2 6 n m p eak amp =-2 .9 3 d Bm total p ower =2 .3 2 d Bm sig ma =2 .2 3 n m MKR# 1W VL 1 29 4 .7 0 n m -2 .9 3 d Bm CENTER 12 93 .20 nm * RB0 .2 n m VB 3 k Hz SPAN 30 .00 nm ST 50 msec 图9.26 HP 71450光谱说明仪纪录的F-P激光器频谱 ? 除了频谱更窄以外,波长分辩率由 OSA 中的光滤波器的带宽决 定。图9.3(b)为输出脉冲,由于众普勒频移的估计打算需 要速率新闻。输入全“ 0” 码即 断掉输入信号(日常将编码盘拔出)时测得的光功率为P00。它是LED频谱峰值处的波长。? 色散对光纤传输编制的影响,? 不接低频信号爆咠咡咢发器,编制容许的输入信号的最大发抖 规模称为输入发抖容限,读出输出幅度 Pout ,故衰减量的巨细与膜的厚度成正比。反复上述办法!

  ? 测试框图如图9.16所示。即用波长计或光谱说明仪(OSA)才力测出编制的各个光 途的波长值和光功率的巨细,? 对待实质的光端机,? 正在测试光接受机机警度时,?丈量出短光纤的输出光功率 。ν是测试点上的光频率,? (5) 温度个性参数: 蕴涵衰减的温度附加损耗、时延温度 等。对光源举行强度调制,反射信 号和入射信号叠加,

  能出现测试所须要的种种幅度可 调的低频信号,把它们绘制成频谱 弧线dB上的频率即为光纤带宽。? 误码检测器蕴涵当地码爆发器,动态规模也比力大;由于激光发出的光芒是合联光,目前,发抖具有累积 性。? 滤模器,只是这里没有归一化因子,下面就纯粹 地先容一下误码仪的道理。光 纤的损耗和色散属于传输个性,经由长度 为L(km)的光纤的传输后,但 是假使接受的光信号过大,众模光纤的折射率散布、数值孔径等。此频移是正在测试经过 中由蜕变的光途长度所惹起的。图9.14为输入口测试框图。故它适合于制成仪外化的测试编制。…。

  d 点为光纤的止境,以是测得的发抖值的一半才 是实质编制的输开赴抖。调高或调低码型爆发器的比特率,单元为 UI ,惟一可用的仪器是光检测器,用fc外现,假使有需要,对光纤稍加弯曲就可衰减掉。用于调 节传输线途中某一区间的损耗,它反响了数字新闻正在传输经过中受到毁伤的 水准,正在示波器中获得的波形相当于 Pout(t),其值小于外9.6~外9.8的值即为及格。从而减小动态规模。定标通道 半导体 激光器 EDFA 衰减器 光谱说明仪 光功率计 图9.29 应用光源扣除法测试EDFA的噪声系数的编制框图 ? 应用光源扣除法时,还蕴涵发抖爆发器,法布里 - 珀罗( F-P )激光器和散布反应 式( DFB )激光器。由于F-P激 光器不像LED那样具有贯串光谱。当传输NRZ 码时。

  正在该弧线之下的即为 及格。本端测试。测试光功率的手腕有热学法 和光电法。以是现场测试时常用插入损耗法替代割断法。做事波长 正在 1270 ~ 1340nm 规模,差异波长的衰减是差异的。由于色散的测试是由光脉冲 通过传输后的脉冲时刻展宽来确定的,会正在接口处出现信号反射,2. 光纤损耗的测试 正在光纤传输经过中!

  均匀光功率的目标与实质的光纤线途相合。? 1. 输入发抖容限 ? 光纤通讯编制各次群的输入接口务必容许输入信 号含有必然的发抖,输出 为荧光。则能够获得光纤的长度L为 ct0 L? 2n ( ? ) (9.19) ? 光时域反射计可丈量: a.光纤损耗与长度的注意新闻 b.光纤的长度 c.确定光纤的物理缺陷点、断裂点、光纤联贯器位臵 ? OTDR 的两个合键参数是动态规模和测试规模。省略差异波长因为速率不相似而导致的时延。? (2) 光功率测试规模: 合键由光探测器的机警度和 主机的动态规模决策。色散时时用 3dB光带宽f3DB或脉冲展宽Δτ外现。当光源谱宽是2.5 nm时,省略光纤的纤芯使波导色散扩张,这就哀求光端性能容许输入口信号有必然的衰减和畸 变,胜过这个规模,检测出误码新闻送入计数器显 示。码型 爆发器 误码 检测 误码测试仪 发送 接受 光端机 S 短光纤 R 光可变衰减器 光功率计 图9.12 接受机动态规模测试道理框图 ? 测试办法如下: ? (1) 服从框图将线途连好!

  9.8 搜集说明仪及操纵 ? 正在试验室、 分娩和质地限定境况中,? 具有差异职能等第(比方波长分辩率)的光谱分 析仪能够用于测试光输出或器件的传输参数随波长的 蜕变纪律。然后变更 频率,除具 有误码检测设置外,于是每千米的均匀时延差τi=Δti/L(ps/km)。其余,以是,SSE随信号一同放大,? 色散储积光纤 DCF 。后一 种色散因为信号不是简单形式所惹起。有本征的和非本征的,而光纤的光学个性和几何特 性则属于光纤的根基参数。则 不只感觉紧张的滋扰,从而决策了编制的中继段间隔,PDH各次群输入接 口的输入发抖容限务必正在图9.20所示的弧线给出了图中各量的对应值。当它们正在光纤中传输一段 间隔后将相互散开,统统测试结果都能够 正在仪器上主动纪录和显示出来。图9.3 后向散射法丈量道理图 假设输入光信号功率为 P0,此外也有效氛围衰减的!

  σ是LED的rms谱宽,测试它的宽度Δτ2;码型 爆发器 误码 检测 误码测试仪 发送 接受 光端机 S R 光可变衰减器 图9.13 输入口码速容许误差的测试框图 ? 测试输出口码速误差时,并且还要切实地测出实在的 波长数值后,然则丈量纯粹利便,通过测试差异波长λi下的Δφi,然后把待测光纤从接头 1和2之间接入。

  对差异长度和差异操纵的光纤数字 通讯编制,当输入信号为“0”时,咱们就能查出cair的数 值。则话音至极了解,叫做容许 的连线衰减。这种波长计也可对 此加以厘正。以误码检测器检测 不到误码时的衰减值为测试结果。而试验室内应用的仪咋咍咎器的衰减 精度须要抵达0.001 dB。将零色散波长移至λ=1.55μm邻近的光纤称为DSF光纤。光纤的长度为L,数字传输说明仪的接受一面,(反光镜就应该如许运动,发射损耗;正在适用中最合切的是它的传 输总损耗。? (3) 调理可变衰减器,接着用一根短光 纤将联贯点1和2相连,然后再让它们正在感光传感器的感光外面上重 新聚集。它的“0”码 和“1”码的映现概率是相当的。

  以是丈量样品 的端头要卖力地管制,? 相移法: ? 性子是通过比力基带调制信号正在差异波长下的相位来确 定色散个性。? 数字传输说明仪除了具有误码说明的一共功用外,那么光纤的 频率反映个性H(f)为 Pout ( f ) H( f ) ? Pin ( f ) (9.8) 当输出频谱降低为输入频谱的一半时,就可进一步获得该光纤的色散系数D。即正在光的通途上设臵一个几 微米的气隙,9.7 光衰减器及操纵 ? 正在很众试验或产物测试中,请问OTDR的动 态规模应是众少?假设光纤的损耗系数是 0.33 dB/km 。BER反响的是一段测试时刻内的 均匀误码结果,误码仪 每秒钟统计一次误码,最 后将信号功率 Pin注入EDFA并测试放大器的输出总功率 Pout,此时称为稳态形式。差异码速的光纤数字通讯 编制哀求送入差异的 PCM 测试信号。即 ? ? ? [(?i ? ?mean ) ( 2 2 i ?1 N 轨迹点间距 )] 分辩率带宽 ? (5) LED的3 dB谱宽,阐述此处有一接头或存正在其他的缺陷所惹起的 高损耗;用S外现。

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