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光纖微裂紋檢測儀OLI如何實現(xiàn)光纖鏈路診斷和分析

更新時間:2023-10-12 點擊量:1295

原理介紹

光在光纖中傳輸時,絕大部分光為前向傳輸,即通常所說的透射光。但由于光纖存在結(jié)構(gòu)不均勻,材料密度變化,雜質(zhì)或者離子摻雜等固有因素,光粒子與光纖介質(zhì)(主要成分是二氧化硅)相互作用后,因為這些缺陷,必然存在部分與入射光方向相反的光粒子,形成了后向傳輸光,即通常所說的反射光,并且此部分光不可消除。標(biāo)準(zhǔn)良好的單模光纖中,瑞利散射是這些后向傳輸光最主要的形成原因,(原理上,瑞利散射后的光粒子方向是隨機(jī)的,這里因為我們主要檢測后向反射光,所以只討論反射光強(qiáng)度)。

在光通信領(lǐng)域,通常引入回?fù)p概念RL(return loss)來表征反射光的大小,即反射光功率與入射光功率的比值:RL=-10 lg(P反射/P入射)(某些使用場合,為了方便計算或溝通,不帶負(fù)號,直接取絕對值)實際應(yīng)用中,絕大多數(shù)場合均希望光全部單向前傳,即P反射盡量小,相應(yīng)的,回?fù)p就越小越好。所以回?fù)p的大小是判斷光纖或光鏈路質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。


而OLI的主要功能是分布式測量某一段光鏈路長度范圍內(nèi),后向反射光的強(qiáng)度(回?fù)p),通過實際測量得到的反射光強(qiáng)(回?fù)p),與光鏈路在正常標(biāo)準(zhǔn)情況下的反射光強(qiáng)對比(回?fù)p),進(jìn)而判斷此長度范圍內(nèi)光鏈路是否異常。


從OLI的測試界面上可以看到,橫坐標(biāo)為距離,單位mm,縱坐標(biāo)為實際回?fù)p,單位dB。它的優(yōu)勢在于:某一段連續(xù)長度范圍內(nèi),實時顯示回?fù)p大小,距離分辨精度可達(dá)百um級別,回?fù)p測量靈敏度可達(dá)-100db。其不僅能夠通過回?fù)p大小判斷鏈路質(zhì)量好壞,還能精準(zhǔn)找到具體的回?fù)p異常位置。特別適合小體積,短距離,模塊化等精度要求高的場合檢測或分析。


測試案例

1. PC連接頭和APC連接頭正常與失效對比

按照如下圖中接線方式,測量正常APC頭和失效APC頭的結(jié)果對比:

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按照如下圖中接線方式,測量正常PC頭和失效PC頭的結(jié)果對比:

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根據(jù)菲涅爾反射公式

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,空氣折射率取1,光纖折射率近似取1.5,計算出來反射率R約等于4%,轉(zhuǎn)換成對數(shù)坐標(biāo)即-14db左右。此即通常把PC頭末端回?fù)p標(biāo)準(zhǔn)定義在-14.8db的原因。而APC連接頭是為了減少平面接頭的反射,把平端面研磨成斜8度,在光通信領(lǐng)域,其正常標(biāo)準(zhǔn)小于-50db(也有要求-55db的)。另外,由圖上測量結(jié)果可以看出,APC連接頭對接完好后,其回?fù)p相對于裸露空氣中時,會大幅減?。≒C頭同理,但效果不如APC),有助于光鏈路傳輸。


2. 光纖彎曲造成回?fù)p變大

按照如下圖中接線方式,測量不同彎曲直徑下的回?fù)p結(jié)果對比:

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由以上結(jié)果對比看出,在某一彎曲范圍內(nèi),隨著彎曲直徑變小,光纖中的回?fù)p是變大的。需要說明的是,當(dāng)彎曲直徑太大時,引起的回?fù)p變化不足以達(dá)到設(shè)備的低探測靈敏度(-100db),此時設(shè)備探測不到變化(觀察不到峰,全是基底噪聲)。此種情況間接說明了設(shè)備的靈敏度暫時探測不到光纖中固有的瑞利散射。

3. 折射率不同的芯片波導(dǎo)造成回?fù)p變化

按照如下圖中接線方式,測量不同芯片波導(dǎo)的回?fù)p結(jié)果對比:

圖片

波導(dǎo)芯片的情況較為復(fù)雜,測量得到的回?fù)p-距離分布曲線與不同廠家的芯片工藝相關(guān)。芯片等效的光鏈路長度、折射率分布、不同材料摻雜甚至不同形狀等情況,均會影響到光在其中傳輸時,鏈路的回波信號強(qiáng)度分布。需要根據(jù)不同的芯片情況針對性分析。

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