4/22/2021，光纖在線(xiàn)訊，武漢昊衡科技向我們展示了使用插回?fù)p儀和背向散射法來(lái)測(cè)量插損、回?fù)p數(shù)據(jù)的幾種方法及其原理。

測(cè)量方法：

01使用插回?fù)p儀

最常見(jiàn)的測(cè)量方法是使用插回?fù)p儀。

||| 回?fù)p測(cè)量是對(duì)比無(wú)被測(cè)件（DUT）接入時(shí)入射光功率和連接DUT后反射光功率，計(jì)算獲得

||| 插損測(cè)量是對(duì)比DUT接入前后光功率，獲得插損值

插回?fù)p儀測(cè)量需多次插拔，回?fù)p測(cè)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(wèn)題對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。

02背向散射法

背向散射法是通過(guò)測(cè)試光纖中反向瑞利散射光信號(hào)來(lái)獲得指定點(diǎn)損耗。OTDR（光時(shí)域反射）和OFDR（光頻域反射）技術(shù)都可獲得時(shí)域分布曲線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)回?fù)p插損測(cè)量。

背向散射法是指定被測(cè)件DUT前一點(diǎn)的光功率作為測(cè)量RL的入射光功率，進(jìn)而獲得RL值。時(shí)域曲線(xiàn)包含光纖沿線(xiàn)損耗分布，插損值可通過(guò)DUT前后回?fù)p值計(jì)算得到，公式為：IL=(RL1-RL2)/2。以測(cè)量一根光纖跳線(xiàn)為例，在中間位置彎曲，測(cè)量結(jié)果如下：


圖1. 光纖跳線(xiàn)中間彎曲插回?fù)p測(cè)量結(jié)果

RL測(cè)量需選擇積分區(qū)域，獲得區(qū)域內(nèi)光路上所有點(diǎn)的反射光功率，這一點(diǎn)和回?fù)p測(cè)量定義光纖長(zhǎng)度類(lèi)似。但背向散射法無(wú)需纏繞光纖，單次連接、一次測(cè)量即可實(shí)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?fù)p。
如圖2所示，光學(xué)鏈路測(cè)量，結(jié)果顯示硅光芯片插損為4.38dB，其他器件分析方法類(lèi)似。


圖2. 光學(xué)鏈路中硅光芯片插損測(cè)量結(jié)果

插損、回?fù)p關(guān)系

01背向散射法借助回?fù)p測(cè)量插損

假定DUT前后測(cè)量位置為1、2，其對(duì)應(yīng)入射光功率分別為P1、P2，通過(guò)散射系數(shù)轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)反射光功率分別為：Pr1=P1*a1、Pr2=P2*a2。

結(jié)合插損、回?fù)p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(dǎo)出插損、回?fù)p的關(guān)系，即IL=(RL1-RL2)/2。
背向散射法是反射式測(cè)量，光信號(hào)往返兩次經(jīng)過(guò)DUT，因此需除以2。


圖3. 背向散射法測(cè)量原理

上述算式成立前提，是待測(cè)件前后兩端光纖類(lèi)型相同。如若不同，插損測(cè)量結(jié)果可能出現(xiàn)負(fù)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(hào)強(qiáng)。


圖4. 聚酰亞胺耐彎曲光纖與普通光纖背向瑞利散射對(duì)比

02回?fù)p大，插損不一定大

按照上面理解，背向散射法借助回?fù)p測(cè)量插損，可能會(huì)誤解回?fù)p大插損必然也大，實(shí)際情況并非絕對(duì)。這是因?yàn)楣饫w中有兩種反射：菲涅爾反射和瑞利散射。

 當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)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(shí)，遇到光纖中不連續(xù)點(diǎn)而產(chǎn)生的散射。

兩者主要差別是瑞利散射存在于整個(gè)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(diǎn)。以FC/PC光纖連接為例，其回?fù)p-55.63dB，回?fù)p大而插損小。


圖5. FC/PC接頭回?fù)p和插損測(cè)量

光開(kāi)關(guān)回?fù)p為-84.07dB，插損為1.39dB，回?fù)p小而插損大。


圖6. 光開(kāi)關(guān)回?fù)p和插損測(cè)量

背向散射法相對(duì)傳統(tǒng)回?fù)p測(cè)量的顯著優(yōu)點(diǎn)，是可以區(qū)分菲涅爾反射和瑞利散射。分析菲涅爾反射事件，回?fù)p和插損沒(méi)有必然聯(lián)系。

來(lái)源：昊衡科技