(高清版)GBT 15972.41-2021 光纖試驗(yàn)方法規(guī)范 第41部分：傳輸特性的測量方法和試驗(yàn)程序 帶寬

代替GB/T15972.41—2008測量方法和試驗(yàn)程序帶寬(IEC60793-1-41:201國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會 I 2規(guī)范性引用文件 25方法概述 26試驗(yàn)裝置 3 6 79計(jì)算 10長度歸一化 附錄B(規(guī)范性附錄)模內(nèi)色散因子和歸一化模間色散極限 附錄C(規(guī)范性附錄)光纖傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H(f)、功率譜|H(f)|和f?aB 附錄D(規(guī)范性附錄)其他表達(dá)函數(shù)的計(jì)算 附錄E(規(guī)范性附錄)多模光纖滿注入的攪模要求 I 本部分使用重新起草法修改采用IEC60793-1-41:2010《光纖第1-41部分：測量方法和試驗(yàn)程序帶寬》。Ⅱ——為了滿足Ala.3和Ala.4新子類的寬帶多模光纖測試需要，本部分增加了Ala.3和Ala.4光——將標(biāo)準(zhǔn)名稱修改為《光纖試驗(yàn)方法規(guī)范第41部分：傳輸特性的測量方法和試驗(yàn)程序數(shù)帶-—糾正了IEC文件中公式引用錯誤，將IEC文件中6.3中引用公式B1改為本部分公式(13);-—糾正了IEC附錄A中的表述錯誤，將附錄A中表A.1的名稱“商用A1類光纖的最高預(yù)期色lGB/T15972.20光纖試驗(yàn)方法規(guī)范第20部分：尺寸參數(shù)測量方法和試驗(yàn)程序光纖幾何參數(shù)(GB/T15972.20—2021,IEC60793-1-20GB/T15972.42光纖試驗(yàn)方法規(guī)范第42部分：傳輸特性和光學(xué)特性測量方法和試驗(yàn)程序波GB/T15972.43光纖試驗(yàn)方法規(guī)范第43部分：傳輸特性和光學(xué)特性測量方法和試驗(yàn)程序數(shù)IEC60793-1-49:2018光纖第1-49部分：測量方法和試驗(yàn)程序微分模時延(Opticalfibres—Part1-49:Measureme帶寬(-3dB)bandwidth(-3dB)2與時間相關(guān)的實(shí)數(shù)離散函數(shù)，表征受試光纖對理想脈沖激勵的時域響應(yīng)。所有方法中沖擊響應(yīng)可以通過傅里葉逆變換推導(dǎo)得出。頻率響應(yīng)定義為下式表示的函數(shù)，如公式(1)所示： (1)G(w)——頻率響應(yīng)；P?(w)——橫截面2處調(diào)制信號的光功率譜。幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)分別為G(w)的絕對值和輻角。4縮略語下列縮略語適用于本文件。DMD微分模時延(Differentialmodedelay)FWHM半幅全寬(Fullwidthathalfmaximum)NA數(shù)值孔徑(Numericalaperture)OFL滿注入(Overfilledlaunch)OMB。通過DMD計(jì)算得到的滿注入模式帶寬(OverfilledlaunchmodalbandwidthcalculatedRML限模注入(Restrictedlaunch)RMS均方根(Rootmeansquare)SSFL系統(tǒng)穩(wěn)定頻率極限(Systemstabilityfrequencylimit)5方法概述基帶頻率響應(yīng)是在頻域范圍中，通過確定光纖對正弦調(diào)制光源的響應(yīng)直接測量得到?；鶐ьl率響應(yīng)也可通過監(jiān)測窄脈沖的展寬測量得到。計(jì)算的基帶頻率響應(yīng)是由微分模時延(DMD)數(shù)據(jù)決定。其測試方法有三種：方法C———通過DMD計(jì)算得到的滿注入模式帶寬法。方法A和方法B可以通過滿注入(OFL)或限模注入(RML)中的一種方式來實(shí)現(xiàn)。方法C僅適用于Ala.2、Ala.3、Ala.4類多模光纖，用滿注入條件下的權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和。相關(guān)測試方法和注入條件3應(yīng)根據(jù)光纖類型進(jìn)行選擇。6試驗(yàn)裝置6.1輻射光源6.1.1方法A——時域(脈沖失真)法時域法需采用輻射光源(如注入型激光二極管),用來產(chǎn)生短時，窄譜寬脈沖。時域法要求裝置具備通過電學(xué)或光學(xué)開關(guān)光源的能力。某些光源通過電觸發(fā)產(chǎn)生光脈沖時，需提供產(chǎn)生觸發(fā)脈沖的裝置，如電函數(shù)發(fā)生器或者類似裝置可用于實(shí)現(xiàn)此目的。裝置的輸出端應(yīng)可同時用作產(chǎn)生光源脈沖和觸發(fā)記錄系統(tǒng)。有些光源也可以是自觸發(fā)，在這種情況下，記錄系統(tǒng)與光源產(chǎn)生的脈沖以電或光電方式進(jìn)行同步。6.1.1.2輻射光源要求輻射光源應(yīng)滿足：a)使用一個已知中心波長和波長精度的輻射光源。對Ala.2類多模光纖，要求850nm波長精度±10nm;對Ala.3和Ala.4類多模光纖，850nm波長精度±2nm;對Ala.4類多953nm波長精度±6nm;對A1類其他子類或中心波長及A3和A4類光纖的波長精度±10nm以內(nèi)。b)對于注入式激光二極管，激光耦合進(jìn)光纖的功率應(yīng)超過自發(fā)輻射的最低光功率15dB。c)使用足夠窄線寬的光源，確保測量帶寬至少在受試光纖的實(shí)際模間帶寬的90%以內(nèi)。這個可以通過計(jì)算歸一化模間色散極限(NIDL)(見附錄B)。對于A4類多模光纖，任何激光二極管的線寬需足夠窄到可以忽略其對帶寬測量結(jié)果的影響。d)對于A1和A3類多模光纖，通過光源譜寬計(jì)算每個波長的NIDL(見附錄B),如公式(2)所示：IDF———模內(nèi)色散因子，單位為吉赫茲千米納米(GHz·km·nm);NIDL——不定義1200nm到1400nm。光源譜寬應(yīng)小于或等于10nm,單位為吉赫茲千米e)輻射光源在整個單脈沖的持續(xù)時間以及整個測量的期間內(nèi)應(yīng)保持穩(wěn)定。46.1.2方法B——頻域法輻射光源要求見IEC60793-1-49:2018。6.2.1.1A1類多模光纖的OFL條件無論光源的輻射特性如何，在光源和受試光纖間使用攪模器產(chǎn)生一個可控的注入條件。與附錄E變化可能導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生25%的變化。裝置在注入條件上的細(xì)微變化是導(dǎo)致這些差異的原因。方法C被引入作為獲得改進(jìn)的一種手段。6.2.1.2A3類和A4類多模光纖的滿注入條件6.2.2.1A1b光纖的RML條件為0.208±0.01。RML光纖應(yīng)具有阿爾法值近似為2的漸變型折射率剖面，在850nm和1300nm滿56.2.2.2A3類多模光纖的RML條件對A3類多模光纖，通過數(shù)值孔徑為0.3的幾何光學(xué)注入實(shí)現(xiàn)RML注入條件。光斑大于或等于芯6.2.2.3A4類多模光纖的RML條件對A4類光纖的RML,通過數(shù)值孔徑為0.3的幾何光學(xué)注入來實(shí)現(xiàn)RML注入條件。如圖1,它可通過包層模剝除器過濾OFL光來實(shí)現(xiàn)。為了避免附加損耗，光纖的長度宜為1m。芯軸直徑應(yīng)為20DMD注入條件需與IEC60793-1-49:2018中注入條件保持一致。顯著模式相關(guān)。裝置應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性和重復(fù)性定位測試樣品的輸出端，其穩(wěn)定性和重復(fù)性滿足6.6測電子元件以及任何信號前置放大器的幅度應(yīng)為線性響應(yīng)(非線性小于5%)超過遇到的信號范圍。6方法C的檢測系統(tǒng)應(yīng)符合IEC60793-1對于方法A,使用適當(dāng)?shù)剡B接到諸如數(shù)字處理器的記錄裝置的示波器來存儲接收到的脈沖幅度作為時間的函數(shù)。對于時域測量，從示波器顯示中獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)被視為從記錄信號得到的數(shù)據(jù)的間接示和記錄從光學(xué)檢測器導(dǎo)出的RF調(diào)制信號的幅度的等效儀器。這樣做的是將諧波失真降低到5%方法C的記錄系統(tǒng)應(yīng)符合IEC60793-1-49:2018的要求。對于方法A和方法C,或者如果需要來自方法B的沖擊響應(yīng)，則需采用能對檢測到的光脈沖波形SSFL是系統(tǒng)振幅穩(wěn)定度偏離5%的最低頻率。如果采用方法A-1(見8.1.2)或B-1(見8.2.2),則應(yīng)在與實(shí)際光纖測量所使用的時間間隔相似的時間間隔的基礎(chǔ)上確定一次重新測量。如果采用方法A-2為了確定SSFL,將到達(dá)檢測器的光信號衰減等于或大于測試樣本的衰減加上3dB的量纖長度應(yīng)小于1%受試光纖長度或小于10m,取其中較短者。對于A4類多模光纖，參考光纖長度應(yīng)為7繞在盤具上的光纖適合運(yùn)輸，大多數(shù)質(zhì)量控制測量是在這種放置方式下進(jìn)受試光纖的輸入端面放置對中時應(yīng)滿足6.2的注入要求。受試光纖的輸出端應(yīng)放置與光探測器進(jìn)8.1方法A——時域(脈沖失真)法a)將光脈沖信號注入測受試光纖并調(diào)整光衰減器或檢測脈沖顯示在校準(zhǔn)示波器上，包括所有前沿和后沿的幅度大于或等于1%或-20dB的峰值d)通過測量激勵參考光纖的信號來確定受試光纖的輸入脈沖信號。這可以通過使用從受試光纖輸入端脈沖測量方法A-1步驟如下：a)根據(jù)7.2切割輸入端附近的受試光纖。根據(jù)7.3制備一個新的輸出端面，并按照8.1.1a)所述d)使用與測試相同的示波器掃描速率記錄系統(tǒng)輸入脈沖采樣，并輸入端脈沖測量方法A-2步驟如下：a)采用同批次參考光纖的以下系統(tǒng)校準(zhǔn)程序應(yīng)采用與確定SSFL(見6.6)相同的時間間隔來進(jìn)8b)在相同光纖類別和與受試光纖相同的標(biāo)稱光學(xué)尺寸的參考光纖上按7.3制備輸入和輸出端。d)使用與測試樣本相同的示波器掃描速率記錄系統(tǒng)輸入脈沖，并計(jì)算附錄C的每個輸入脈沖傅記錄受試光纖輸出的相對光功率作為f的函數(shù)；表示這一點(diǎn)功率為Pout(f)。如果需要網(wǎng)絡(luò)b)通過測量參考光纖的輸出信號，確定受試光纖的輸入調(diào)制信號。這可以使用從受試光纖截取參考光纖(方法B-1:在測試結(jié)果沖突的情況下優(yōu)先使用的方法)或從同批次光纖上截取參考方法B-1測量步驟如下：b)從低頻掃描源的調(diào)制頻率f,以提供足夠的直流零參考電平到高于3dB帶寬的高頻。記錄參a)如果設(shè)備存在將光纖定位在攪模器輸出中與測試樣本的輸入相同的位置，則具有與測試樣本具有相同標(biāo)稱特性的另一短的光纖長度可以替代為參考。使b)從低頻掃描源的調(diào)制頻率f,以提供足夠的直流零參考電平到高于3dB帶寬的高頻。記錄參8.3方法C——通過DMD計(jì)算得到的滿注a)根據(jù)IEC60793-1-49:2018測量光纖的微分模時延。b)使用表1中給出的權(quán)重值，依據(jù)IEC60793-1-49:2018中的公式(13)計(jì)算滿注入帶寬。表1中給出的權(quán)重線性插值適用于實(shí)際掃描的徑向位置所對應(yīng)于表1所列的整數(shù)位置之間。9OMB.中DMD權(quán)重00123456789注：表中的權(quán)重僅適用于Ala類多模光纖。如果測量的-3dB頻率超過NIDL(按附錄B計(jì)算)除以光纖長度，L以km為單位，報(bào)告測量結(jié)a)光纖傳遞函數(shù)H(f),見C.1;d)RMS脈沖響應(yīng)(精確方法),見D.2;-—試驗(yàn)方法名稱；——注入條件(RML,OFL或DMD); 本部分與IEC60793-1-41:2010相比的結(jié)構(gòu)變化情況表A.1本部分與IEC60793-1-41:2010的章條編號對照情況對應(yīng)的IEC60793-1-41:2010章條編號75869789附錄A附錄D附錄C附錄D基于標(biāo)稱IDF性能，表B.1中的數(shù)據(jù)給出了商用A1類多模光纖的最低預(yù)期IDF。對于表格中1200nm以下波長的數(shù)據(jù)，最大零色散波長λ。的光最大。對于表格中大于1400nm波長的數(shù)據(jù)，最小零色散波長λ。的光纖(即NA為0.20的光纖，或Ala類多模光纖)IDF最大。IDF在1200nm和1400nm之間不使用。λλλ表B.1(續(xù))λλλ注：對數(shù)值孔徑為0.29的光纖(即Ald多模光纖),假定So=0.09562ps/(nm2·km),λo=1344.5nm。B.2歸一化模間色散極限(NIDL)測試可得到的最大帶寬受歸一化模間色散極限(NIDL)的限制。根據(jù)6.1.1.2,使用從表B.1獲得的IDF值來計(jì)算每個測試組的測量波長的NIDL。計(jì)算中使用的光源譜寬可以是設(shè)備制造商指定的最大由于NIDL基于IDF,因此當(dāng)測得的長度歸一化帶寬等于NIDL時，測得的長度歸一化帶寬會比受試光纖的實(shí)際模間帶寬少10%。測量的帶寬小于NIDL時，誤差會減小，并在其之上迅速增加。因測試樣本的實(shí)際色散將小于IDF中使用的值，并且光源譜寬可能被夸大，實(shí)際誤差通常會小百分之幾。由于這些近似值和光譜不穩(wěn)定性，對色散進(jìn)行校正并不合適。對于波長從1200nm到1400nm的NIDL沒有定義，因?yàn)樵谶@個范圍內(nèi)的激光器使用時，光纖測量中的模內(nèi)色散可以忽略不計(jì)。B.3IDF推導(dǎo)a)色度和模式瞬時脈沖展寬分別用Dcrom和Dmod表示；b)所有頻率響應(yīng)(振幅);色散和帶寬之間的關(guān)系表示為公式(B.1):當(dāng)RMS色散單位為皮秒(ps),-3dB帶寬單位為吉赫茲(GHz),則K=187。假設(shè)色度色散Dchrom和模式色散Dmod是獨(dú)立的，那么總(測量)色散Dmeas,可以寫成公式(B.2):Dmras=√Dahrom+Daoda結(jié)合公式(B.1)和(B.2),可以得到公式(B.3):D(λ)——波長λ處的光纖色散系數(shù)，在GB/T15972.42中定義，單位為皮秒每納米千米[ps/結(jié)合公式(B.3),(B.4),(B.5)提供了IDF定義如公式(B.6):特定情況下，假定ε=0.1(誤差為10%),得到公式(B.7):(規(guī)范性附錄)光纖傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)H(f)、功率譜|H(f)|和fC.1光纖傳遞函數(shù)C.1.1方法A時域(脈沖時域測量從輸入脈沖a(t)和輸出脈沖b(t)開始。輸入脈沖和光纖輸出脈沖傅里葉變換的計(jì)算方式中：a(t)———時間輸入脈沖；b(t)———時間輸出脈沖；A(f)———輸入脈沖傅里葉變換；當(dāng)使用網(wǎng)絡(luò)分析儀或等效的相位測量設(shè)備時，進(jìn)行傳輸函數(shù)的計(jì)算如公式(C.4)、公式(C.5)、公式A(f)=Pin(f)×[cos(φim(f))+isin(φinB(f)=Pom(f)×[cos(qom(f))+isin(g式中A(f),B(f)和H(f)定義與公式(C.1)相同。C.2功率譜C.2.1方法A——時域(脈沖失真)法用時域(脈沖失真)測量，以dB為單位的頻率響應(yīng)|H(f)|計(jì)算如公式(C.7)所示：|H(f)|=10lg[/Re(H(f))2+Im(H(f))2]-10lgRe(x)和Im(x)——復(fù)數(shù)x的實(shí)部和虛部，零頻率減項(xiàng)是為了在零頻率時將功率譜使之歸一化至Pi(f)——在8.2.2中測量的輸入頻率響應(yīng)；-3dB頻率f3a應(yīng)確定為|H(f)|=-3dB時對應(yīng)的最低頻率。采用插值法來確定f3aB。(規(guī)范性附錄)D.1光纖沖擊響應(yīng)h(t)受試光纖的沖擊響應(yīng)h(t)應(yīng)計(jì)算為公式(D.10ms=√C3-Cíσms=√oB-oE.2裝置E.2.2.1概述光學(xué)系統(tǒng)激光二極光學(xué)系統(tǒng)準(zhǔn)對接準(zhǔn)對接階躍階躍圖E.1b)中的攪模器使用單個長度的階躍折射率光纖。在某些情況下，彎曲或圍繞芯軸纏繞幾圈為了確保攪模器有效，需測量攪模器耦合到E.2.1中光源時近場和遠(yuǎn)場輻射的輸出模式。在GB/T15972.20和GB/T15972.43中描述了適當(dāng)?shù)臏y試裝置。如果在攪模器輸出的圖像上執(zhí)行驗(yàn)證需要將來自攪模器的光耦合到受試光纖的設(shè)備。器輸出成像到受試光纖的輸入端?？臻g分辨率和位置重復(fù)性應(yīng)足夠高以保證可重復(fù)的耦合條件。或試樣包括光源和攪模器。還包括定位裝置，諸如連接器和光學(xué)成像系統(tǒng)的攪模器應(yīng)足以將E.4.1.2、E.4.1.3和E.4.1.4的發(fā)射注入條件可靠地再現(xiàn)到受試光纖。如果受試光25%,應(yīng)避免斑點(diǎn)效應(yīng)。如果受試光纖的