第七讲 光纤的测量
主要内容
?一、损耗测量
?二、带宽测量
?三, 色散测量
?四, 截止波长测量
光纤的特性参数
? 几何特性 —— 纤芯与包层的直径、
偏心度、非圆率
? 光学特性 —— 折射率分布、数值孔
径、模场直径和截止波长
? 传输特性 —— 损耗、带宽、色散
一、损耗测量
?剪断法
?插入法
?后向散射法
剪断法
? 剪断法是基本测量方法, 使用仪器简单,
测试精度高, 但具有破坏性, 因此不能
在现场测量中使用 。
? [测试原理 ],
损耗系数 (dB/km)
? [测试预处理 ],
（ 1） 建立 NAb≈NA f的光学系统；
（ 2） 建立稳态模式模拟器, 一般包括
扰模器, 滤模器和包层模消除器
（ 3） 用一根性能和被测光纤相同的辅
助光纤代替光纤耦合长度作用 。
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P
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剪断法
剪断法光纤损耗测试系统图
插入法
插入法是在注入装置的输出和光
检测器的输入之间用 1～ 2m长的短光
纤直接连接, 测出光功率 Pi,然后在
两者间插入被测光纤, 再测出光功
率 Po,据此计算损耗系数 。
插入法光纤损耗测试系统图
调制
振荡器
光 源
信号处
理与数
字显示
光 检
测 器
短接光纤
(1～ 2km)
被测光纤
后向散射法测试原理
由于光纤中散射光的强弱反映了光
纤长度上各点衰减大小, 菲涅尔反射光
能反映断点位置, 因此可通过检测反向
传输到输入端的背向散射光和菲涅尔反
射光功率变化来确定光纤损耗系数, 并
判断光纤断点位置和光纤长度 。
后向散射法测试系统框图
OTDR测试曲线
图中, A是输入端菲涅尔反射点, 即光纤的始端 。
B是光纤接头点 。
C是介质缺陷引起的反射, 表示光纤的断裂
处 。
D是输出端菲涅尔反射点, 表示光纤末端 。
AB,BC,CD是恒定斜率区, 用以确定损耗
系数 。
即 光纤长度是
光纤的损耗系数
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光纤带宽是色散在频域的反
映, 多模光纤的带宽主要由模式
色散引起 。 带宽的测试方法主要
有 时域法 和 频域法 。
二、带宽测量
?时域法 —— 又称脉冲展宽法 。 利
用测量通过光纤的光脉冲产生的
脉冲宽度确定光纤的带宽 。
?频域法 —— 又称扫频法, 测量通
过光纤的频率响应来测量带宽,
此法多用于多模光纤的测量 。
时域法测试系统框图
频域法测试系统框图
频域法测试曲线
三、色散测量
? [测试方法 ],相移法是测量单模光纤的色散的方法 。
? [相移法测量原理 ]
用角频率为 ω 的正弦信号调制的光波, 经长度为 L
的单模光纤传输后, 其时延取决于光波长 λ o。 不同时
延产生不同的相位 φ, 用波长为 λ 1和 λ 2的受调制光
波, 分别通过被测光纤, 有产生的时延差为 Δτ, 相
移为 Δφ,则长度为 L的光纤总色散为
光纤色散系数为
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相移法测量系统框图
四、截止波长测量
[测试原理 ]：对常规光纤, 通过对折射率分布的测量
,确定纤芯半径 a和纤芯与包层的折射率 n1和 n2,由下式就
可计算出截止波长 λ c。
[ 测试方法 ],
传输功率法 —— 测量单模光纤截止波长的基准方法 。 在
弯曲状态下测量损耗 -波长函数 。
时延法 —— 改变波长, 观察 LP01模和 LP11模产生的两个
脉冲变为一个脉冲 。
近场法 —— 改变波长, 观察近场图由环形变为高斯形 。
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主要内容
?一、损耗测量
?二、带宽测量
?三, 色散测量
?四, 截止波长测量
光纤的特性参数
? 几何特性 —— 纤芯与包层的直径、
偏心度、非圆率
? 光学特性 —— 折射率分布、数值孔
径、模场直径和截止波长
? 传输特性 —— 损耗、带宽、色散
一、损耗测量
?剪断法
?插入法
?后向散射法
剪断法
? 剪断法是基本测量方法, 使用仪器简单,
测试精度高, 但具有破坏性, 因此不能
在现场测量中使用 。
? [测试原理 ],
损耗系数 (dB/km)
? [测试预处理 ],
（ 1） 建立 NAb≈NA f的光学系统；
（ 2） 建立稳态模式模拟器, 一般包括
扰模器, 滤模器和包层模消除器
（ 3） 用一根性能和被测光纤相同的辅
助光纤代替光纤耦合长度作用 。
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剪断法
剪断法光纤损耗测试系统图
插入法
插入法是在注入装置的输出和光
检测器的输入之间用 1～ 2m长的短光
纤直接连接, 测出光功率 Pi,然后在
两者间插入被测光纤, 再测出光功
率 Po,据此计算损耗系数 。
插入法光纤损耗测试系统图
调制
振荡器
光 源
信号处
理与数
字显示
光 检
测 器
短接光纤
(1～ 2km)
被测光纤
后向散射法测试原理
由于光纤中散射光的强弱反映了光
纤长度上各点衰减大小, 菲涅尔反射光
能反映断点位置, 因此可通过检测反向
传输到输入端的背向散射光和菲涅尔反
射光功率变化来确定光纤损耗系数, 并
判断光纤断点位置和光纤长度 。
后向散射法测试系统框图
OTDR测试曲线
图中, A是输入端菲涅尔反射点, 即光纤的始端 。
B是光纤接头点 。
C是介质缺陷引起的反射, 表示光纤的断裂
处 。
D是输出端菲涅尔反射点, 表示光纤末端 。
AB,BC,CD是恒定斜率区, 用以确定损耗
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光纤带宽是色散在频域的反
映, 多模光纤的带宽主要由模式
色散引起 。 带宽的测试方法主要
有 时域法 和 频域法 。
二、带宽测量
?时域法 —— 又称脉冲展宽法 。 利
用测量通过光纤的光脉冲产生的
脉冲宽度确定光纤的带宽 。
?频域法 —— 又称扫频法, 测量通
过光纤的频率响应来测量带宽,
此法多用于多模光纤的测量 。
时域法测试系统框图
频域法测试系统框图
频域法测试曲线
三、色散测量
? [测试方法 ],相移法是测量单模光纤的色散的方法 。
? [相移法测量原理 ]
用角频率为 ω 的正弦信号调制的光波, 经长度为 L
的单模光纤传输后, 其时延取决于光波长 λ o。 不同时
延产生不同的相位 φ, 用波长为 λ 1和 λ 2的受调制光
波, 分别通过被测光纤, 有产生的时延差为 Δτ, 相
移为 Δφ,则长度为 L的光纤总色散为
光纤色散系数为
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相移法测量系统框图
四、截止波长测量
[测试原理 ]：对常规光纤, 通过对折射率分布的测量
,确定纤芯半径 a和纤芯与包层的折射率 n1和 n2,由下式就
可计算出截止波长 λ c。
[ 测试方法 ],
传输功率法 —— 测量单模光纤截止波长的基准方法 。 在
弯曲状态下测量损耗 -波长函数 。
时延法 —— 改变波长, 观察 LP01模和 LP11模产生的两个
脉冲变为一个脉冲 。
近场法 —— 改变波长, 观察近场图由环形变为高斯形 。
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