光纜施工第5章

第5章光纜通訊工程中常用儀表引見5.1光纖通訊中的無源光器件5.2常用光源5.3光功率計(jì)5.4光時(shí)域反射儀〔OTDR〕5.5光纖熔接機(jī)5.6WDM中的光儀表與光器件5.1光纖通訊中的無源光器件5.1.1用途與分類 光衰減器是對光信號進(jìn)展衰減的器件。 光衰減器有兩種類型，即可變光衰減器和固定光衰減器。5.1.2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5.1可變光衰減器的原理構(gòu)造5.1.3運(yùn)用方法1．以MN924A光衰減器為例，闡明其運(yùn)用方法，其面板構(gòu)造及各部分的稱號如圖5.2所示。2．DB-2900圖5.2MN924A光衰減器面板圖圖5.3DB-2900面板圖5.2常用光源 光源是光纖測試的主要組成部分，是光特性測試不可短少的信號源。5.2.1用途與分類 光纖通訊丈量中運(yùn)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。5.2.2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，只需任務(wù)環(huán)境溫度堅(jiān)持一定，其輸出光功率就可以在長時(shí)間內(nèi)堅(jiān)持穩(wěn)定。圖5.4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5.5示出了實(shí)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5.5激光二極管式穩(wěn)定光源5.2.3運(yùn)用方法1．M921A光源2．LP-5250光源圖5.6MG921A穩(wěn)定化光源面板圖圖5.7LP－5250光源的面板圖5.3光功率計(jì)5.3.1用途及分類 光功率計(jì)是用來丈量光功率大小、線路損耗、系統(tǒng)富有度及接納機(jī)靈敏度等的儀表，是光纖通訊系統(tǒng)中最根本，也是最主要的丈量儀表。 光功率計(jì)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)可接納光功率大小的不同，可分成高光平型〔丈量范圍為＋10～40dBm〕、中光平型〔范圍為0～55dBm〕和低光平型〔范圍為：0～90dBm〕三類； 根據(jù)光波長的不同，可分為長波長型〔范圍為1.0～1.7m〕、短波長型〔范圍為0.4～1.1m〕和全波長型〔范圍為0.7～1.6m〕三類； 此外，根據(jù)接納方式的不同，還可將光功率計(jì)分成銜接器式和光束式兩類。5.3.2原理 光功率計(jì)普通都由顯示器〔又稱指示器，屬于主機(jī)部分〕和檢測器〔探頭〕兩大部分組成。圖5.8數(shù)字顯示式光功率計(jì)原理框圖5.3.3運(yùn)用方法1．ML93A2．LP-5025圖5.9ML93A光功率計(jì)面板圖圖5.10LP-5025光功率計(jì)面板圖圖5.11光源光功率計(jì)測試連線表示圖5.4光時(shí)域反射儀〔OTDR〕 光時(shí)域反射儀〔OTDR〕，又稱后向散射儀或光脈沖測試器，光纖光纜的消費(fèi)、施工及維護(hù)任務(wù)中不可短少的重要儀表，被人稱為光通訊中的“萬用表〞。5.4.1用途 可用來丈量光纖的插入損耗、反射損耗、光纖鏈路損耗、光纖長度、光纖缺點(diǎn)點(diǎn)的位置及光功率沿路由長度的分布情況〔即P-L曲線〕等。5.4.2原理及相關(guān)術(shù)語1．原理圖5.12OTDR原理框圖2．根本術(shù)語 在OTDR光纖測試中經(jīng)常用到的幾個(gè)根本術(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 光纖本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?！?〕反射事件 活動銜接器、機(jī)械接頭和光纖中的斷裂點(diǎn)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5.13OTDR測試事件類型及顯示〔4〕光纖末端 第一種情況為一個(gè)反射幅度較高的菲涅爾反射。 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5.14兩種光纖末端及曲線顯示表示圖圖5.15幾種光纖末端的識別表示圖5.4.3性能參數(shù)、常見問題及運(yùn)用方法1．OTDR的性能參數(shù) OTDR的性能參數(shù)普通包括OTDR的動態(tài)范圍、盲區(qū)、間隔準(zhǔn)確度、OTDR接納電路設(shè)計(jì)和光纖的回波損耗、反射損耗。〔1〕動態(tài)范圍 ①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。 ②動態(tài)范圍的作用：動態(tài)范圍可決議最大丈量長度。 ③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〔SNR＝1〕兩種表示方法。圖5.16OTDR動態(tài)范圍表示圖④動態(tài)范圍的運(yùn)用 動態(tài)范圍大小決議儀器可丈量光纖的最大長度。圖5.17動態(tài)范圍的運(yùn)用表示圖 ⑤丈量范圍與動態(tài)范圍的關(guān)系 初始背向散射電平與一定丈量精度下的可識別事件點(diǎn)電平的最大衰減差值被定義為丈量范圍。圖5.18動態(tài)范圍與丈量范圍關(guān)系表示圖 ⑥間隔刻度 間隔刻度是表示OTDR丈量光纖的長度目的，是OTDR的主要參數(shù)。〔2〕盲區(qū)①定義由活動銜接器和機(jī)械接頭等特征點(diǎn)產(chǎn)生反射〔菲涅爾反射〕后，引起OTDR接納端飽和而帶來的一系列“盲點(diǎn)〞稱為盲區(qū)。②衰減盲區(qū)③事件盲區(qū)圖5.19事件、衰減盲區(qū)表示圖④盲區(qū)和動態(tài)范圍間的關(guān)系 盲區(qū)：決議OTDR橫軸上事件的準(zhǔn)確程度。動態(tài)范圍：決議OTDR縱軸上事件的損耗情況和可測光纖的最大間隔。影響動態(tài)范圍和盲區(qū)的要素：a．脈寬的影響b．平均時(shí)間對動態(tài)范圍的影響c．反射對盲區(qū)的影響圖5.20脈沖寬度對測試的影響圖5.21平均時(shí)間對動態(tài)范圍的影響〔3〕間隔精度 間隔精度是指測試長度時(shí)儀表的準(zhǔn)確度〔又叫一點(diǎn)分辨率〕。 OTDR的間隔精度與儀表的采樣間隔、時(shí)鐘精度、光纖折射率、光纜的成纜要素和儀表的測試誤差有關(guān)。圖5.22采樣間隔對測試的影響圖5.23分段設(shè)置折射率表示圖2．常見問題〔1〕光纖類型不匹配〔2〕增益景象〔3〕盲區(qū)的影響消除〔4〕幻峰〔又叫鬼點(diǎn)〕圖5.24偽增益景象及產(chǎn)生緣由圖5.25用接入光纖消除盲區(qū)表示圖圖5.26用接入光纖測試第一個(gè)活動銜接器表示圖3．OTDR的操作和運(yùn)用〔以HP8147為例加以闡明〕圖5.27HP8147OTDR前面板表示圖圖5.28一致設(shè)置參數(shù)概覽表示圖圖5.29游標(biāo)B確定表示圖圖5.30添加界標(biāo)表示圖圖5.31雙向丈量表示圖圖5.32減丈量顯示表示圖5.5光纖熔接機(jī)5.5.1用途與分類 光纖熔接機(jī)是完成光纖固定銜接接頭的公用工具。 光纖熔接機(jī)可根據(jù)被接光纖的類型不同分為單模光纖熔接機(jī)和多模光纖熔接機(jī)； 根據(jù)操作方式的不同，可分為人工〔或半自動〕熔接機(jī)和自動熔接機(jī)； 根據(jù)一次熔接光纖芯數(shù)的不同分為單纖熔接機(jī)和多纖熔接機(jī)； 根據(jù)接續(xù)過程中監(jiān)控方式的不同，可分為遠(yuǎn)端監(jiān)控方式〔RIDS，屬第一代〕熔接機(jī)，本地監(jiān)控方式〔LIDS，屬第二代〕熔接機(jī)和纖芯直視方式〔PAS，屬第三代〕熔接機(jī)。5.5.2任務(wù)原理1．纖芯直視法〔DCM法〕熔接機(jī)圖5.33DCM法表示圖2．本地監(jiān)控方式熔接機(jī)圖5.34本地監(jiān)控光纖熔接機(jī)原理構(gòu)造5.5.3運(yùn)用方法1．TYPE-35SE熔接機(jī)的特點(diǎn)2．本卷須知3．操作方法圖5.35TYPE-35SE面板圖5.36TYPE-35SE側(cè)面端口表示圖〔1〕鍵盤闡明〔2〕參數(shù)設(shè)置①設(shè)定外形的操作步驟②對芯方式的操作步驟圖5.37TYPE－35SE初始畫面圖5.38進(jìn)入外形項(xiàng)顯示畫面圖5.39第三層菜單畫面③外徑選擇的操作步驟④數(shù)據(jù)顯示與存入圖5.40對芯方式選擇畫面圖5.41數(shù)據(jù)顯示與存入畫面圖5.42接頭箱畫面⑤放電實(shí)驗(yàn)⑥時(shí)間〔3〕方式選擇圖5.43放電實(shí)驗(yàn)顯示畫面圖5.44時(shí)間菜單顯示畫面圖5.45方式選擇畫面①自動②手動③分步④通訊⑤參數(shù)⑥檢查圖5.46檢查方式畫圖圖5.47電機(jī)檢查顯示畫面圖5.48電極形狀顯示畫面⑦光纖名⑧加熱條件圖5.49光纖名畫圖圖5.50加熱條件顯示畫面圖5.51加熱參數(shù)顯示畫面〔4〕熔接機(jī)自動熔接操作流程〔5〕光纖熔接點(diǎn)的補(bǔ)強(qiáng)圖5.52光纖熔接機(jī)自動熔接流程圖圖5.53良好實(shí)例：維護(hù)套管端部未收縮表示圖圖5.54良好實(shí)例：被覆部位附有氣泡表示圖圖5.55不良實(shí)例：進(jìn)入維護(hù)套管的被覆光纖的長度不夠圖5.56不良實(shí)例：裸纖部位上附有小氣泡表示圖圖5.57不良實(shí)例：熔接部光纖彎曲表示圖〔6〕熔接質(zhì)量評價(jià)4．熔接過程中的異常情況及處置5.6WDM中的光儀表與光器件5.6.1WDM中的無源器件圖5.58進(jìn)展光功率復(fù)合和分解的根本星形耦合器的概念1．2×2光纖耦合器 通常運(yùn)用器件的根據(jù)輸入和輸出端口進(jìn)展表征命令。比如具有兩個(gè)輸入和兩個(gè)輸出的器件稱為“2×2耦合器〞，通常，N×M耦合器具有N個(gè)輸入和M個(gè)輸出。圖5.59熔融光纖耦合器的橫截面，

它包括長為W的耦合區(qū)域和兩個(gè)長為l的錐形區(qū)域，耦合器總的拉伸長度為L=2l+W2．2×2波導(dǎo)耦合器圖5.60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(gè)輸入功率復(fù)合后再平均分配到M個(gè)輸出端口。圖5.61經(jīng)過將四根光纖扭絞、加熱和拉伸，

使他們?nèi)廴谠谝煌菩纬傻钠胀?×4熔融光纖星形耦合器 在理想的星形耦合器中，恣意輸入端口輸入的光功率都應(yīng)均勻分配給一切的輸出端口，耦合器的總損耗包括分路損耗和經(jīng)過星形的每一個(gè)通路的附加損耗，運(yùn)用分貝表示的分路損耗的為 對單一輸入功率Pin和N個(gè)輸出功率，運(yùn)用分貝表示的附加損耗為圖5.62由12個(gè)2×2耦合器構(gòu)成的8×8星形耦合器 由圖5.62可以推導(dǎo)出，構(gòu)成N×N星形耦合器所需3dB耦合器的數(shù)量為5.6.2WDM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(gè)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(jì)算圖5.63注入可調(diào)的三段DBR激光器的調(diào)諧范圍圖5.64調(diào)諧范圍、信道間隔和光源譜寬之間的關(guān)系圖5.65制造于同一晶片上的陣列可調(diào)MQW-DFB激光器和一個(gè)光功率合成器2．可調(diào)諧濾波器 圖5.66顯示了可調(diào)光濾波器的根本概念。其中濾波器的任務(wù)頻率范圍是Dn，可以采用電調(diào)諧來允許一個(gè)光頻帶經(jīng)過。圖5.66可調(diào)諧光濾波器表示圖 圖5.67給出了一個(gè)多電極非對稱方向耦合器置于LiNbO3晶體之上，其中一個(gè)臂比另一個(gè)臂薄。圖5.67多電極可調(diào)諧的非對稱方向耦合器 電光調(diào)諧可實(shí)現(xiàn)8信道50GHz光頻間隔〔在1550nm波優(yōu)點(diǎn)為0.4nm〕，調(diào)諧時(shí)間小于50ns。這是經(jīng)過級聯(lián)三個(gè)可調(diào)諧MZI來實(shí)現(xiàn)的，如圖5.68所示。圖5.68三級可調(diào)MZI濾波器 圖5.69給出了一個(gè)可調(diào)諧光纖法布里-珀羅濾波器的例子。圖5.69光纖法布里-珀羅腔可調(diào)諧濾波器 圖5.70解釋了這一概念，這種構(gòu)造采用兩個(gè)三端口環(huán)行器，并將N個(gè)串聯(lián)的電可調(diào)光纖反射光柵置于二者之間。圖5.70多個(gè)可調(diào)光纖光柵同兩個(gè)光環(huán)行器結(jié)合，用以對N個(gè)不同波出息展自在分接和