分布式傳感光纖放大器

1分布式光纖放大器本文件規(guī)定了分布式光纖放大器的術(shù)語和定義、縮略語、工作基本原理、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存。本文件適用于分布式光纖放大器的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)和測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB5296.1消費(fèi)品使用說明第1部分：總則GB7247.1激光產(chǎn)品的安全第1部分：設(shè)備分類和要求GB/T191包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志GB/T9969工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則GB/T11318.1電視和聲音信號的電纜分配系統(tǒng)設(shè)備與部件第1部分：通用規(guī)范GB/T14436工業(yè)產(chǎn)品保證文件總則GB/T16849光放大器總規(guī)范GB/T26125電子電氣產(chǎn)品六種限用物質(zhì)（鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯和多溴二苯醚）的測定GB/T26572電子電氣產(chǎn)品中限用物的限量要求3術(shù)語和定義GBT16849界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1光纖opticalfiber即光導(dǎo)纖維，是一種由玻璃或塑料制成的纖維，可作為光傳導(dǎo)工具。3.2光纖放大器opticalfiberampler指運(yùn)用于光纖通信線路中，實(shí)現(xiàn)信號放大的一種新型全光纖放大器在光纖的纖芯中摻入能產(chǎn)生激光的稀土元素，通過激光器提供的直流光激勵(lì)，使通過的光信號得到放大的一種全光纖放大器一般由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出耦合結(jié)構(gòu)組成。光纖放大器可以作為一種類型為光束或漫反射的傳感器。3.3受激輻射stimulatedemission當(dāng)光信號通過摻雜材料的光纖芯片時(shí)，摻雜材料中的稀土元素吸收光信號的能量，激發(fā)了稀土元素中的電子，使其躍遷到一個(gè)較高的能級。當(dāng)電子回到基態(tài)時(shí)，會釋放出能量，并以光子的形式發(fā)射出來。這個(gè)過程稱為受激輻射。4縮略語ACC：自動電流控制（AutoCurrentControl）2APC：角度物理接觸（AngledPhysicalContact）APPR：自動泵浦功率降低（AutomatiePumpPowerReduetion）OTDR：光時(shí)城反射（OpticalTimeDomainReflectometer）OFDR：光頻域反射（OpticalFrequencyDomainReflectometry）FC：套圈式接觸器（ferrulecontactor）SC：用戶電纜（SubscriberCable）MTBF：平均故障間隔時(shí)間（MeanTimeBetweenFailure）GPIB：通用接口總線（General-PurposeInterfaceBus）5工作基本原理5.1光纖放大器的芯片原理是基于光纖的非線性效應(yīng)和摻雜材料的放大機(jī)制。5.2光纖放大器的主要組成部分是摻雜有摻雜材料的光纖芯片，摻雜材料通常是在可見光和紅外光范圍內(nèi)具有特定吸收和發(fā)射能力的稀土元素，如鉺、釹、鐠、鈮或鋱。5.3光信號通過光纖芯片時(shí)，受激輻射的光子具有與輸入光信號相同的頻率和相位，增強(qiáng)了輸入光信號，并使其功率增加，使得光信號能夠在光纖中傳輸更遠(yuǎn)的距離，同時(shí)減少信號的衰減。5.4摻雜材料的選擇應(yīng)基于其吸收和發(fā)射特性，以便實(shí)現(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換。光纖結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮光信號的傳輸損耗和非線性效應(yīng)，以確保光纖放大器的性能和穩(wěn)定性。5.5同時(shí)利用光纖作為傳感敏感元件和傳輸信號介質(zhì)，采用OTDR技術(shù)和OFDR技術(shù)，探測出沿著光纖不同位置的溫度和應(yīng)變的變化，實(shí)現(xiàn)真正分布式的測量。6技術(shù)要求6.1一般要求光纖放大器的一般要求應(yīng)符合GB/T11318.1中4.1.1的規(guī)定6.2外觀光纖放大器的外觀應(yīng)按照以下要求a)應(yīng)表面光潔，色澤均勻、無流掛、無露底；b)金屬件應(yīng)無毛刺、無銳角；c)結(jié)構(gòu)件不扭曲，不存在機(jī)械劃傷痕跡；d)塑料件應(yīng)表面光潔，顏色均勾無明顯差異，無裂紋、劃傷，無變形；e)結(jié)構(gòu)裝置上的文字、圖形、符號和標(biāo)志均應(yīng)清晰、完整、無誤；f)激光安全標(biāo)志要有明確的告警標(biāo)示，并明確表明產(chǎn)品滿足GB7247.1等級1M的要求。6.3性能指標(biāo)光纖放大器性能指標(biāo)應(yīng)滿足表1的要求。表1性能參數(shù)W3表1性能參數(shù)（續(xù)）該指標(biāo)在輸入功率為0dBm時(shí)測試所得。該指標(biāo)為30分鐘的穩(wěn)定度。6.4工作條件光纖放大器工作條件應(yīng)滿足表2的要求。表2推薦工作條件℃%℃%-----5風(fēng)速>1.5m/s（高溫時(shí)的風(fēng)速）6.5環(huán)保要求產(chǎn)品組成單元分類應(yīng)符合GB/T26572中表1的規(guī)定，有毒有害物質(zhì)的限量要求應(yīng)按GB/T26125的規(guī)定檢測，應(yīng)符合GB/T26572中表3的要求。6.6激光安全6.6.1產(chǎn)品的輸入端和輸出端均為人眼不可見的激光，在安裝使用和維護(hù)過程中，嚴(yán)禁直視器件輸出端面或與之相連接的光纖連接器/尾纜的端面。無論在何種情況下，光纖放大器直接入射到空氣中的泵浦功率或信號光功率應(yīng)滿足GB7247.1等級1M的要求。6.6.2產(chǎn)品在使用過程中還應(yīng)保護(hù)傳輸線路中連接器處的光纖端面不被燒壞，其實(shí)現(xiàn)方法之一是可集成OTDR功能，使光纖放大器具備光纖線路自診斷功能，能夠準(zhǔn)確檢測20km以內(nèi)的光纖連接頭損耗，當(dāng)單個(gè)光纖連接頭損耗大于0.5dB時(shí)，拉曼應(yīng)處于APPR模式或關(guān)泵模式。6.7可靠性光纖放大器的MTBF下限值應(yīng)不低于40000h。檢測項(xiàng)目為輸出光功率，合格判據(jù)為輸出光功率相對于初測值的偏離量應(yīng)在±0.5dB內(nèi)。6.8電磁兼容與安全光纖放大器的安全與電磁兼容性要求應(yīng)符合GB/T11318.1中4.5和4.6的規(guī)定。7試驗(yàn)方法7.1設(shè)備測試7.1.1光源可調(diào)波長光源，輸出功率大于13dBm，其輸出功率波動應(yīng)小于0.05dB。7.1.2光功率計(jì)算4光功率計(jì)的工作范圍要大于光放大器的輸出功率，或者大于經(jīng)衰減后的輸出功率，精確度要高于0.1dBm。7.1.3可變光衰減器衰減可變范圍應(yīng)大于40dB，穩(wěn)定性應(yīng)優(yōu)于±0.1dB，每一端的光反射損耗應(yīng)大于50dB（由于對高功率的衰減會使常規(guī)光衰減器發(fā)熱，從而影響測量的可靠性，建議通過在線熔接分路器方式對光功率進(jìn)行衰減）。7.1.4插回?fù)p測試儀插回?fù)p測試儀的工作范圍為980nm～1700nm。7.2光譜測試光譜測試連接圖見圖1所示。圖1光譜測試的連接圖說明：a)為防止光源輸出功率太大燒毀光譜分析儀，在測試前，請確認(rèn)輸入到光譜分析儀的光功率，滿足光譜分析儀的輸入功率范圍要求；b)通過光譜分析儀測試，測試出設(shè)備的以下幾項(xiàng)指標(biāo)：——波長值——噪聲系數(shù)——偏振相關(guān)增益——偏振模色散7.3光功率測試光功率測試的連接圖見圖2所示。圖2光功率測試的連接圖說明：a)為防止光源輸出功率太大燒毀光功率計(jì)，在測試前，請確認(rèn)光功率計(jì)的性能指標(biāo)，選擇能滿足光高功率光輸入范圍要求的光功率計(jì)；b)對于需要進(jìn)行功率穩(wěn)定性測試的系統(tǒng)，建議通過功率計(jì)儀表的GPIB口，實(shí)時(shí)將測試數(shù)據(jù)送入電腦，由電腦程序進(jìn)行長期穩(wěn)定性檢測；c)通過光功率計(jì)，測試出設(shè)備的以下幾項(xiàng)指標(biāo)：——輸入功率范圍——飽和輸出功率——增益——輸出功率穩(wěn)定性7.4輸入泵浦泄漏輸入泵浦泄漏測試的設(shè)備連接圖見圖3所示。圖3輸入泵浦泄漏測試的設(shè)備連接圖說明：設(shè)備開啟穩(wěn)定后，記錄980nm端的測量到的光功率，即為輸入泵浦泄露功率。7.5輸出泵浦泄露輸出泵浦泄漏測試的設(shè)備連接圖見圖4所示。圖4輸出泵浦泄露測試的設(shè)備連接圖說明：a)光功率計(jì)用于模擬光纖放大器的后續(xù)接入設(shè)備；b)設(shè)備開啟穩(wěn)定后，記錄980nm端的測量到光功率，即為輸出泵浦泄露功率。7.6噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)測試的設(shè)備連接圖見圖5所示。圖5光纖放大器噪聲系數(shù)測量框圖6圖5光纖放大器噪聲系數(shù)測量框圖（續(xù)）說明：a)按圖5a）所示測量輸入光功率和信噪比，按圖5b）所示測量輸出信噪比；b)噪聲系數(shù)計(jì)算公式為：NF=Pin-10Ig(hvBo)-(S/N)in-(S/N)out-10Ig(10(S/N)in/10-10(S/N)out/10)式中：NF——光纖放大器的噪聲系數(shù)（dB）；Pin——光纖放大器的輸入光功率（dBm）；h——普朗克常數(shù)；v——信號的頻率；Bo——測量時(shí)儀表設(shè)置的噪聲帶寬（HZ）；（S/N）in——光纖放大器的輸入信噪比（dB）；（S/N）out——光纖放大器的輸出信噪比（dBm）。7.7回波損耗測試通過光功率計(jì)，測試光纖放大器的輸入回?fù)p以及輸出回?fù)p指標(biāo)。測試原理框圖分別見圖6和圖7所示。圖6輸入回?fù)p的測試框圖說明：a)圖中A為50：50光耦合器COM端。R=PB-PC-6dB。7圖7輸出回?fù)p的測試框圖說明：a)圖中A為50：50光合器COM端，高功率光纖放大器輸出端的光功率計(jì)用于模擬光纖放大器的后續(xù)接入設(shè)備；R=PB-PC-6dB。7.8環(huán)境試驗(yàn)光纖放大器的環(huán)境試驗(yàn)按GB/T11318.1中4.3的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)溫度組別為Ⅰ組。7.9可靠性試驗(yàn)光纖放大器的可靠性試驗(yàn)按GB/T11318.1中4.4的規(guī)定進(jìn)行，采用實(shí)驗(yàn)方案Ⅱ。7.10安全與電磁兼容性試驗(yàn)光纖放大器的安全與電磁兼容性試驗(yàn)按GB/T11318.1中4.5和4.6的規(guī)定進(jìn)行。8檢驗(yàn)規(guī)則8.1組批與抽樣8.1.1每天生產(chǎn)的材料及工藝相同的相同型號的產(chǎn)品為一檢驗(yàn)批。8.1.2光纖放大器的檢驗(yàn)采用全檢的方式進(jìn)行檢驗(yàn)。8.2出廠檢驗(yàn)8.2.1光纖放大器的檢驗(yàn)采用全檢的方式進(jìn)行檢驗(yàn)。檢驗(yàn)項(xiàng)目按照表1所列的性能要求項(xiàng)目進(jìn)行。檢驗(yàn)合格后，并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證書后才能出廠。8.2.2質(zhì)檢部門按本標(biāo)準(zhǔn)第7章的方法要求進(jìn)行檢測。8.3型式檢驗(yàn)8.3.1在正常情況下，每36個(gè)月進(jìn)行一次型式檢驗(yàn)。當(dāng)發(fā)生下列情況時(shí)也應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)。a)在新產(chǎn)品定型時(shí)；b)當(dāng)設(shè)計(jì)、工藝或原材料上有重大改變，可能影響質(zhì)量時(shí)；c)同類型產(chǎn)品對比時(shí)；d)停止生產(chǎn)一年以上，再恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)；e)正常生產(chǎn)的產(chǎn)品，每36個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次；8f)國家質(zhì)量檢測機(jī)構(gòu)提出型式檢驗(yàn)要求時(shí)。8.3.2型式檢驗(yàn)的項(xiàng)目為本標(biāo)準(zhǔn)第6章要求的全部項(xiàng)目。9標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸和貯存9.1標(biāo)志9.1.1光纖放大器設(shè)備前面板或者指定位置應(yīng)有產(chǎn)品的型號，設(shè)備上面板或者側(cè)面板應(yīng)有設(shè)備編號。9.1.2產(chǎn)品包裝箱上應(yīng)有產(chǎn)品型號，名稱、生產(chǎn)廠家名稱、地址、聯(lián)系電話等標(biāo)志，以及包裝儲運(yùn)標(biāo)志。其中包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志應(yīng)符合GB/T191的規(guī)定。9.2使用說明書產(chǎn)品使用說明書應(yīng)符合GB/T9969和GB5296.1的要求。9.3產(chǎn)品包裝9.3.1產(chǎn)品包裝應(yīng)包括內(nèi)包裝及外包裝：a)內(nèi)包裝為PE塑料包裝。b)外包裝為包裝箱。包裝箱內(nèi)應(yīng)有防震防潮防雨的措施。9.3.2產(chǎn)品應(yīng)隨附下列文件：a)裝箱清單；b)產(chǎn)品檢驗(yàn)卡片；c)產(chǎn)品說明書。。9.3.3