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光纖光纜

教你如何選擇光纖測試儀表

星之球激光 來源:吉隆光纖2011-08-05 我要評論(0 )   

我們(men) 經常使用的光纖測試表含有:穩定光源、光功率計、光時域反射儀(yi) (OTDR)、光萬(wan) 用表和光故障定位儀(yi) 。 光功率計:用於(yu) 測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在...

我們(men) 經常使用的光纖測試表含有:穩定光源、光功率計、光時域反射儀(yi) (OTDR)、光萬(wan) 用表和光故障定位儀(yi) 。
  光功率計:用於(yu) 測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖係統中,測量光功率是最基本的。非常像電子學中的萬(wan) 用表,在光纖測量中,光功率計是重負荷常用表,光纖技術人員應該人手一個(ge) 。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率,一台光功率計就能夠評價(jia) 光端設備的性能。用光功率計與(yu) 穩定光源組合使用,則能夠測量連接損耗、檢驗連續性,並幫助評估光纖鏈路傳(chuan) 輸質量。
  穩定光源:對光係統發射已知功率和波長的光。穩定光源與(yu) 光功率計結合在一起,可以測量光纖係統的光損耗。對現成的光纖係統,通常也可把係統的發射端機當作穩定光源。如果端機無法工作或沒有端機,則需要單獨的穩定光源。穩定光源的波長應與(yu) 係統端機的波長盡可能一致。在係統安裝完畢後,經常需要測量端到端損耗,以便確定連接損耗是否滿足設計要求,如:測量連接器、接續點的損耗以及光纖本體(ti) 損耗。
  選擇光纖測試儀(yi) 表,一般需考慮以下四個(ge) 方麵的因素:即確定你的係統參數、工作環境、比較性能要素、儀(yi) 表的維護
  確定你的係統參數
  工作波長(nm)三個(ge) 主要的傳(chuan) 輸窗口為(wei) 850nm,1300nm及1550nm。
  光源種類(LED或激光):在短距離應用中,由於(yu) 經濟實用的原因,大多數低速局域網LAN(<100Mbs)通常使用LED光源。大多數高速係統>100Mbs使用激光光源長距離傳(chuan) 輸信號。
  光纖種類(單模/多模)以及芯/塗覆層直徑(um):標準單模光纖(SM)為(wei) 9/125um,盡管某些其它特殊單模光纖應該仔細辨認。典型的多模光纖(MM)包括50/125、62.5/125、100/140和200/230 um。
  連接器種類:國內(nei) 常見的連接器包括:FC-PC,FC-APC,SC-PC,SC-APC,ST等。最新的連接器則有:LC,MU,MT-RJ等
  可能的最大鏈路損耗。
  損耗估算/係統的容限。
  明確你的工作環境
光萬(wan) 用表:用來測量光纖鏈路的光功率損耗。有以下兩(liang) 種光萬(wan) 用表:光時域反射儀(yi)
  一、由獨立的光功率計和穩定光源組成。
  二、光功率計和穩定光源結合為(wei) 一體(ti) 的集成測試係統。
  在短距離局域網(LAN)中,端點距離在步行或談話之內(nei) ,技術人員可在任意一端成功地使用經濟性組合光萬(wan) 用表,一端使用穩定光源另一端使用光功率計。對長途網絡係統,技術人員應該在每端裝備完整的組合或集成光萬(wan) 用表。
  當選擇儀(yi) 表時,溫度或許是最嚴(yan) 格的標準。Bellcore推薦現場便攜式設備應在-18℃(無濕度控製)至50℃(95%濕度)
  光時域反射儀(yi) (OTDR)及故障定位儀(yi) (FaultLocator):表現為(wei) 光纖損耗與(yu) 距離的函數。借助於(yu) OTDR,技術人員能夠看到整個(ge) 係統輪廓,識別並測量光纖的跨度、接續點和連接頭。在診斷光纖故障的儀(yi) 表中,OTDR是最經典的,也是最昂貴的儀(yi) 表。與(yu) 光功率計和光萬(wan) 用表的兩(liang) 端測試不同,OTDR僅(jin) 通過光纖的一端就可測得光纖損耗。OTDR軌跡線給出係統衰減值的位置和大小,如:任何連接器、接續點、光纖異形、或光纖斷點的位置及其損耗大小。OTDR可被用於(yu) 以下三個(ge) 方麵:
  一、在敷設前了解光纜的特性(長度和衰減)。
  二、得到一段光纖的信號軌跡線波形。
  三、在問題增加和連接狀況每況愈下時,定位嚴(yan) 重故障點。
  故障定位儀(yi) (FaultLocator)是OTDR的一個(ge) 特殊版本,故障定位儀(yi) 可以自動發現光纖故障所在,而不需OTDR的複雜操作步驟,其價(jia) 格也隻是OTDR的幾分之一。
  對用戶/購買(mai) 者來講,選擇一台野外現場用儀(yi) 表,溫度標準或許是最嚴(yan) 格的。通常,野外現場測量必須在嚴(yan) 峻的環境中使用,BELLCORE推薦現場便攜式儀(yi) 表的工作溫度應該從(cong) -18℃~50℃,同時儲(chu) 運溫度為(wei) -40~+60℃(95%RH)。實驗室的儀(yi) 器僅(jin) 需在較窄的控製範圍5~50℃工作。
  不像實驗室儀(yi) 表能夠采用交流供電,現場便攜式儀(yi) 表對儀(yi) 表電源通常要求較為(wei) 苛刻,否則會(hui) 影響工作效率。另外,儀(yi) 器的電源供電問題還經常是引起儀(yi) 器故障或損壞的一個(ge) 重要誘因。因此,用戶應該考慮和權衡如下因素:
  一、內(nei) 裝電池的位置應便於(yu) 用戶更換。
  二、新電池或滿充電池的最少工作時間要達到10小時(一個(ge) 工作日)。然而電池工作壽命的目標值應在40~50小時(一周)以上,以確保技術人員和儀(yi) 器的最佳工作效率。
  三、使用電池的型號越普通越好,如通用9V或1.5V五號幹電池等,因為(wei) 這些通用電池非常容易就地找到或購得。
  四、普通幹電池優(you) 於(yu) 可充電電池(如:鉛-酸、鎳鎘電池),因為(wei) 充電電池大多存在“記憶”問題、包裝不標準、不容易買(mai) 到、環保問題等。
  以前,要找到符合上述所有四個(ge) 標準的便攜式測試儀(yi) 器幾乎是不可能的。現在,采用最現代CMOS電路製造技術的藝術化光功率計,僅(jin) 用一般五號幹電池(隨處可得),即可工作100小時以上。另外一些實驗室型號提供雙電源(AC和內(nei) 部電池)以增加其適應性。
  如同手提電話一樣,光纖測試儀(yi) 表同樣具有眾(zhong) 多的外觀包裝形式。低於(yu) 1.5公斤的手持式表一般沒有許多虛飾,隻提供基本功能和性能;半便攜式儀(yi) 表(大於(yu) 1.5公斤)通常具備更複雜的或擴展的功能;實驗室儀(yi) 器是專(zhuan) 為(wei) 控製實驗室/生產(chan) 場合設計的,具備AC供電。
  比較性能要素:這裏是選擇步驟的第三步,包括每種光測試設備的詳細分析。
  光功率計
  對於(yu) 任何光纖傳(chuan) 輸係統的生產(chan) 製造、安裝、運行和維護,光功率測量是必不可少的。在光纖領域,沒有光功率計,任何工程、實驗室、生產(chan) 車間或電話維護設施都無法工作。例如:光功率計可用於(yu) 測量激光光源和LED光源的輸出功率;用於(yu) 確認光纖鏈路的損耗估算;其中最重要的是,它是測試光學元器件(光纖、連接器、接續子、衰減器等)的性能指標的關(guan) 鍵儀(yi) 器。
  針對用戶的具體(ti) 應用,要選擇適合的光功率計,應該關(guan) 注以下各點:
  一、選擇最優(you) 的探頭類型和接口類型
  二、評價(jia) 校準精度和製造校準程序,與(yu) 你的光纖和接頭要求範圍相匹配。
  三、確定這些型號與(yu) 你的測量範圍和顯示分辨率相一致。
  四、具備直接插入損耗測量的dB功能。
  幾乎在光功率計所有性能中,光探頭是最應仔細選擇的部件。光探頭是一個(ge) 固態光電二極管,它從(cong) 光纖網絡中接收耦合光,並將之轉換為(wei) 電信號。可以使用專(zhuan) 用的連接器接口(僅(jin) 適用一種連接類型)輸入到探頭,或用通用接口UCI(使用螺扣連接)適配器。UCI能接受絕大多數工業(ye) 標準連接器。基於(yu) 選定波長的校準因子,光功率計電路將探頭輸出信號轉換,把光功率讀數以dBm方式顯示(絕對dB等於(yu) 1mW,0dBm=1mW)在屏幕上。圖一是一個(ge) 光功率計的方塊圖。
  選擇光功率計最重要的標準是使光探頭類型與(yu) 預期的工作波長範圍相匹配。下表匯總了基本的選擇。值得一提的是,在進行測量時,InGaAs在三個(ge) 傳(chuan) 輸窗口都有上佳表現,與(yu) 鍺相比InGaAs具有在所有三個(ge) 窗口更為(wei) 平坦的頻譜特性,在1550nm窗口有更高的測量精度,同時具有優(you) 越的溫度穩定性和低噪聲特性。
  光功率測量是任何光纖傳(chuan) 輸係統的製造、安裝、運行和維護中必不可少的部分。#p#分頁標題#e#
  下一個(ge) 因素與(yu) 校準精度息息相關(guan) 。功率計是與(yu) 你應用相一致的方式校準的嗎?即:光纖和連接器的性能標準與(yu) 你的係統要求相一致。應分析是什麽(me) 原因導致用不同的連接適配器測量值不確定?充分考慮其它的潛在誤差因素是很重要的,雖然NIST(美國國家標準技術研究所)建立了美國標準,但是來自不同生產(chan) 廠家相似的光源、光探頭類型、連接器的頻譜是不確定的。
  第三個(ge) 步驟是確定符合你測量範圍需求的光功率計型號。以dBm為(wei) 單位表示,測量範圍(量程)是全麵的參數,包括確定輸入信號的最小/最大範圍(這樣光功率計可以保證所有精度,線性度(BELLCORE確定為(wei) +0.8dB)和分辨率(通常0.1dBor 0.01 dB)是否滿足應用要求。
  光功率計的最重要選擇標準是光探頭類型與(yu) 預期的工作範圍相匹配。
  第四,大多數光功率計具備dB功能(相對功率),直接讀取光損耗在測量中非常實用。低成本的光功率計通常不提供此功能。沒有dB功能,技術人員必須記下單獨的參考值和測量值,然後計算其差值。所以dB功能給使用者以相對損耗測量,因而提高生產(chan) 率,減少人工計算錯誤。
  現在,用戶對光功率計具有的基本特性和功能的選擇已經減少,但是,部分用戶要考慮特殊需求----包括:計算機采集數據紀錄、外部接口等。
  穩定光源
  在測量損耗過程中,穩定光源(SLS)發射已知功率和波長的光進入光係統。對特定波長光源(SLS)校準的光功率計/光探頭,從(cong) 光纖網絡中接收光,將之轉換為(wei) 電信號。為(wei) 確保損耗測量精度,盡可能使光源仿真所用傳(chuan) 輸設備特性:
  一、波長相同,並采用相同的光源類型(LED,激光)。
  二、在測量期間,輸出功率和頻譜的穩定性(時間和溫度穩定性)。
  三、提供相同的連接接口,並采用同類型光纖。
  四、輸出功率大小滿足最壞情況下係統損耗的測量。
  當傳(chuan) 輸係統需要單獨穩定光源時,光源的最優(you) 選擇應模擬係統光端機的特性和測量需求。選擇光源應考慮如下方麵:
  激光管(LD)來自LD發射的光,波長帶寬窄,幾乎是單色光,即單波長。與(yu) LED相比,通過其光譜波段(小於(yu) 5nm)的激光不是連續的,在中心波長的兩(liang) 邊,還發射幾個(ge) 較低峰植的波長。與(yu) LED光源相比,雖然激光光源提供更大功率,但價(jia) 格高於(yu) LED。激光管常用於(yu) 損耗超過10dB的長途單模係統。應盡量避免用激光光源測量多模光纖。
  發光二極管(LED):
  LED具有比LD更寬的光譜,通常範圍為(wei) 50~200nm。另外,LED光是非幹涉光,因而輸出功率更加穩定。LED光源比LD光源要便宜的多,但對最壞情況損耗測量顯得功率不足。LED光源典型應用在短距離網絡和多模光纖的局域網LAN中。LED可以用於(yu) 激光光源單模係統進行精確損耗測量,但前提條件是要求其輸出足夠功率。
  光萬(wan) 用表
  將光功率計和穩定光源組合在一起被稱為(wei) 光萬(wan) 用表。光萬(wan) 用表用來測量光纖鏈路的光功率損耗。這些儀(yi) 表可以是兩(liang) 個(ge) 單獨的儀(yi) 表,也可以是單一的集成單元。總之,兩(liang) 類光萬(wan) 用表具有相同的測量精度。所不同的通常是成本和性能。集成光萬(wan) 用表通常功能成熟、具有各種性能但價(jia) 格較高。
  從(cong) 技術的角度來評價(jia) 各種光萬(wan) 用表配置,基本的光功率計和穩定光源標準仍然適用。注意選擇正確的光源種類、工作波長、光功率計探頭以及動態範圍。
     故障定位儀(yi) 大部分是手持式儀(yi) 器,適用於(yu) 多模和單模光纖係統。利用OTDR(光時域反射儀(yi) ) 技術,用於(yu) 對光纖故障的點定位,測試距離大多在20公裏以內(nei) 。儀(yi) 器直接以數字顯示至故障點的距離。適用於(yu) :廣域網(WAN)、20 km範圍的通訊係統、 光纖到路邊(FTTC)、單模和多模光纖光纜的安裝和維護、以及軍(jun) 用係統。在單模及多模光纜係統中,要定位帶故障的連接頭、壞的接續點,故障定位儀(yi) 是一種優(you) 異的工具。故障定位儀(yi) 操作簡單,隻需單鍵操作,可探測多達7個(ge) 多重事件。
  光時域反射儀(yi) 和故障定位儀(yi)
  OTDR是最經典的光纖儀(yi) 器裝備,它提供測試時相關(guan) 光纖最多的信息。OTDR本身是一維的閉環光學雷達,測量僅(jin) 需光纖的一個(ge) 端頭。發射高強度、窄的光脈衝(chong) 進入光纖,同時高速光探頭紀錄返回信號。此儀(yi) 器給出有關(guan) 光鏈路的可視化解釋。在OTDR曲線上反映出接續點、連接器和故障點的位置以及損耗大小。OTDR評價(jia) 過程與(yu) 光萬(wan) 用表有許多相似點。事實上,OTDR可以被認為(wei) 是一個(ge) 非常專(zhuan) 業(ye) 的測試儀(yi) 表組合:由一個(ge) 穩定高速脈衝(chong) 源和一個(ge) 高速光探頭組成。OTDR的選擇過程可關(guan) 注下列屬性:
  一、確認工作波長,光纖類型和連接器接口。
  二、預期連接損耗和需要掃描的範圍。
  三、空間分辨率。

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