武漢昊衡科技：插損、回損測量方法與原理

光纖在線編輯部 2021-04-22 15:17:10 文章來源：綜合整理版權(quán)所有,未經(jīng)許可嚴禁轉(zhuǎn)載.

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導讀：武漢昊衡科技向我們展示了使用插回損儀和背向散射法來測量插損、回損數(shù)據(jù)的幾種方法及其原理。

4/22/2021，光纖在線訊，武漢昊衡科技向我們展示了使用插回損儀和背向散射法來測量插損、回損數(shù)據(jù)的幾種方法及其原理。

測量方法：

01使用插回損儀

最常見的測量方法是使用插回損儀。

||| 回損測量是對比無被測件（DUT）接入時入射光功率和連接DUT后反射光功率，計算獲得

||| 插損測量是對比DUT接入前后光功率，獲得插損值

插回損儀測量需多次插拔，回損測量通常要纏繞光纖，消除光纖尾端反射，排除外界雜散光干擾。光纖接頭清潔和連接問題對測量結(jié)果影響較大。

02背向散射法

背向散射法是通過測試光纖中反向瑞利散射光信號來獲得指定點損耗。OTDR（光時域反射）和OFDR（光頻域反射）技術(shù)都可獲得時域分布曲線，實現(xiàn)回損插損測量。

背向散射法是指定被測件DUT前一點的光功率作為測量RL的入射光功率，進而獲得RL值。時域曲線包含光纖沿線損耗分布，插損值可通過DUT前后回損值計算得到，公式為：IL=(RL1-RL2)/2。以測量一根光纖跳線為例，在中間位置彎曲，測量結(jié)果如下：

圖1. 光纖跳線中間彎曲插回損測量結(jié)果

RL測量需選擇積分區(qū)域，獲得區(qū)域內(nèi)光路上所有點的反射光功率，這一點和回損測量定義光纖長度類似。但背向散射法無需纏繞光纖，單次連接、一次測量即可實現(xiàn)全鏈路分布結(jié)果，可以分析鏈路中任意光纖段和光器件插回損。
如圖2所示，光學鏈路測量，結(jié)果顯示硅光芯片插損為4.38dB，其他器件分析方法類似。

圖2. 光學鏈路中硅光芯片插損測量結(jié)果

插損、回損關系

01背向散射法借助回損測量插損

假定DUT前后測量位置為1、2，其對應入射光功率分別為P1、P2，通過散射系數(shù)轉(zhuǎn)換，對應反射光功率分別為：Pr1=P1*a1、Pr2=P2*a2。

結(jié)合插損、回損定義，IL=-10lg (P2/P1)，RL=-10lg(Pri/Pi)。
同一種光纖不同位置散射系數(shù)相同，借此可以推導出插損、回損的關系，即IL=(RL1-RL2)/2。
背向散射法是反射式測量，光信號往返兩次經(jīng)過DUT，因此需除以2。

圖3. 背向散射法測量原理

上述算式成立前提，是待測件前后兩端光纖類型相同。如若不同，插損測量結(jié)果可能出現(xiàn)負數(shù)，如圖4所示，聚酰亞胺耐彎曲光纖比普通光纖背向瑞利散射信號強。

圖4. 聚酰亞胺耐彎曲光纖與普通光纖背向瑞利散射對比

02回損大，插損不一定大

按照上面理解，背向散射法借助回損測量插損，可能會誤解回損大插損必然也大，實際情況并非絕對。這是因為光纖中有兩種反射：菲涅爾反射和瑞利散射。

當光從一種介質(zhì)進入另一種折射率不同的介質(zhì)，在界面發(fā)生反射，這是菲涅爾反射。

瑞利散射是光在光纖中向前傳播時，遇到光纖中不連續(xù)點而產(chǎn)生的散射。

兩者主要差別是瑞利散射存在于整個光路中，而菲涅爾反射只發(fā)生在反射位置處。比如光纖連接位置是菲涅爾反射，產(chǎn)生原因是光纖與空氣存在間隙或端面出現(xiàn)污點。以FC/PC光纖連接為例，其回損-55.63dB，回損大而插損小。